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特許7004760熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-01-06
(45)【発行日】2022-01-21
(54)【発明の名称】熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システム
(51)【国際特許分類】
F01N 5/02 20060101AFI20220114BHJP
B63H 21/32 20060101ALI20220114BHJP
H01L 35/30 20060101ALI20220114BHJP
H01L 35/32 20060101ALI20220114BHJP
H02N 11/00 20060101ALI20220114BHJP
【ＦＩ】
F01N5/02 J
B63H21/32 Z
F01N5/02 B
H01L35/30
H01L35/32 A
H02N11/00 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020052461
(22)【出願日】2020-03-24
(62)【分割の表示】P 2018506168の分割
【原出願日】2015-08-06
(65)【公開番号】P2020143670
(43)【公開日】2020-09-10
【審査請求日】2020-04-22
(73)【特許権者】
【識別番号】514250621
【氏名又は名称】サムスン ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100091214
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 進介
(72)【発明者】
【氏名】キム，ジェグァン
(72)【発明者】
【氏名】キム，ヨンキュ
(72)【発明者】
【氏名】イ，ドンキル
(72)【発明者】
【氏名】イ，ホキ
【審査官】楠永 吉孝
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１９５０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１４８３９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１９３５０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２００７／０２６４３２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００５－０５１９３４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１３１０３１２（ＫＲ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０１Ｎ ５／０２
Ｂ６３Ｈ ２１／３２
Ｈ０１Ｌ ３５／３０～３５／３２
Ｈ０２Ｎ １１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジンの熱を用いて電力を生成し、並列的に連結された複数個の熱電発電部を含む複数個の熱電発電モジュールと、前記複数個の熱電発電モジュールと直列的に連結される第１トランスフォーマーと、
前記電力を変換し、前記第１トランスフォーマーと並列に連結される第２トランスフォーマーと、を含み、
前記エンジンは、海洋構造物に推力を提供する第１エンジンと、電力を生成し且つ該電力を変換するように連結された第２エンジン、第３エンジン、及び第４エンジンとを含み、
前記複数個の熱電発電モジュールは、前記第１エンジン、前記第２エンジン、前記第３エンジン、及び前記第４エンジンのそれぞれ設置された第１熱電発電モジュール、第２熱電発電モジュール、第３熱電発電モジュール、及び第４熱電発電モジュールを含み、
前記第１トランスフォーマーは、前記第１熱電発電モジュール、前記第２熱電発電モジュール、及び前記第３熱電発電モジュールに連結され、
前記第２トランスフォーマーは、前記第２熱電発電モジュール、前記第３熱電発電モジュール、及び前記第４熱電発電モジュールに連結される、
廃熱回収システム。
【請求項2】
前記エンジンから発生される排気ガスが一時的に貯蔵されるガスレシーバーと、前記ガスレシーバーの内部に設置されるガスレシーバー熱電発電モジュールとをさらに含む、請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項3】
前記ガスレシーバー熱電発電モジュールは、冷却水が流れる第１流路部と、
前記排気ガスが流れる第２流路部と、
前記第１流路部と、前記第２流路部との間に配置されて、前記冷却水と排気ガスとの温度差により電力を生産する熱電素子部と、を含み、
前記第１流路部および前記第２流路部は、
前記第１流路部を流れる前記冷却水の流れ方向と、前記第２流路部を流れる排気ガスの流れ方向とが互いに垂直になるように配置されることにより、前記冷却水と排気ガスとが混合されることが防止される、請求項２に記載の廃熱回収システム。
【請求項4】
前記第２エンジンと前記第３エンジンが第１ロードで稼動中に前記第２エンジンまたは前記第３エンジンの稼動が中止する場合、前記第４エンジンを稼動させて前記第４エンジンおよび前記第４熱電発電モジュールで電力を生産する、請求項１に記載の廃熱回収システム。
【請求項5】
前記第２エンジン、前記第３エンジンと前記第４エンジンが第２ロードで稼動中に前記第２エンジン、前記第３エンジンまたは前記第４エンジンのうちいずれか一つの稼動が中止する場合、前記第２エンジン、前記第３エンジンまたは前記第４エンジンのうち稼動中のエンジンが第３ロードで稼動する、請求項４に記載の廃熱回収システム。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
一般的に熱エネルギーから電気エネルギーを生産する発電システムでは、熱エネルギーをピストンやタービンを動かす力学的エネルギーに変換した後、これを利用して電気エネルギーを生産する方式を使用してきた。このような方式によると、複雑な機械的手段が発電機内に構成されなければならないため、製造単価が高く運搬が難しい。そこで、熱エネルギーを電気エネルギーに変化させる熱電発電技術が考案された。
【0003】
熱電発電技術に用いられる熱電素子は、熱と電気の相互作用を示す各種効果を利用した素子の総称であって、熱電効果はゼーベック（ｓｅｅｂａｃｋ）効果とペルティエ（ｐｅｌｔｉｅｒ）効果に大別され得る。
【0004】
ゼーベック効果は、二つの金属または半導体間に温度差が発生すると、二つの金属または半導体を連結する閉回路に電流が流れるようになる熱電現象を示し、ペルティエ効果はこれとは反対に、二つの金属または半導体に電流を流すと、電流方向によって一方の端子は吸熱し、他側の端子は発熱する現象である。
【0005】
このような熱電発電技術を適用して、二つの構成要素間の温度差または廃熱などのような熱エネルギーから電気エネルギーを効果的に生成する多様な装置またはシステムに対する研究が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、構成要素間の温度差または廃熱を利用して電気エネルギーを生産し、これを通じてエネルギーを効率的に利用できる熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システムを提供することに、その目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一側面によると、流体が流れる第１配管、前記流体の熱を放熱させるように、前記流体よりも低い温度の冷却媒体が流れる第２配管、前記流体の熱を放熱させるように、前記流体よりも低い温度の空気と接触する一側と前記第２配管と接触する他側とを有する複数の第１放熱フィンおよび前記第１配管と前記第２配管の間に位置して前記第１配管および前記第２配管の間の温度差を通じて発電可能な熱電発電モジュールを含む、熱電発電装置を提供することができる。
【0008】
前記第２配管は、前記冷却媒体が流れる方向に沿って前記第２配管を区画する一つ以上の熱伝導板をさらに含む、熱電発電装置を提供することができる。
【0009】
前記熱伝導板と接触し、前記第１放熱フィンの突出方向と同一に突出した第２放熱フィンをさらに含む、熱電発電装置を提供することができる。
【0010】
前記第２配管は、単層構造および複層構造のうち一つを有する、熱電発電装置を提供することができる。
【0011】
前記複層構造を有する前記第２配管は、前記熱電発電モジュールと接触する第１層部と、前記第１層部と前記第１放熱フィンの間に位置する第２層部と、を含み、前記第１層部から流出した前記冷却媒体は前記第２層部に流入する、熱電発電装置を提供することができる。
【0012】
前記熱電発電モジュールは、複数の熱電発電部を含み、前記熱電発電部のうち隣接する二つの熱電発電部は、直列または並列に連結され得る、熱電発電装置を提供することができる。
【0013】
前記第１配管は前記熱電発電部に対応する複数の第１単位配管を含み、前記第２配管は前記熱電発電部に対応する複数の第２単位配管を含み、前記第１単位配管は互いに連結されており、前記第２単位配管は互いに連結されている、熱電発電装置を提供することができる。
【0014】
第１配管を流れる流体よりも低い温度の冷却媒体が流れる第２配管の側壁に連結された第１放熱フィン、前記冷却媒体が流れる方向に沿って前記第２配管を区画する一つ以上の熱伝導板に連結された第２放熱フィンおよび前記冷却媒体と前記流体との温度差を通じて発電する熱電発電モジュールを含む、熱電発電装置を提供することができる。
【0015】
前記第２配管に前記冷却媒体が流れない時、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンは前記流体の熱を空気中に放出し、前記熱電発電モジュールは前記空気と前記流体との間の温度差を通じて発電する、熱電発電装置を提供することができる。
【0016】
燃料が貯蔵される貯蔵部、前記貯蔵部から燃料の供給を受けて回転力を提供するエンジン、前記エンジンで発生した熱を利用して電力を生成する熱電発電モジュールおよび前記貯蔵部に設置され、前記熱電発電モジュールの電力の供給を受けて前記燃料の温度を増加させる発熱部を含む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0017】
前記貯蔵部は、外部から燃料が供給されて貯蔵される第１貯蔵タンクおよび前記第１貯蔵タンクと前記エンジンとの間に備えられる第２貯蔵タンクを含む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0018】
前記貯蔵部は、前記第１貯蔵タンクから前記第２貯蔵タンクに前記燃料を移送する連結管をさらに含み、前記発熱部は前記連結管を外側から包み込む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0019】
前記熱電発電モジュールは、流体が流れる第１流路部、前記エンジンから排出された排気ガスが流れる第２流路部、前記第１流路部と前記第２流路部の間に備えられ、前記流体と前記排気ガスとの温度差によって電力を生産する熱電素子部を含む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0020】
前記熱電発電モジュールに連結され、前記第１流路部を経由した流体が供給されるスチーム発生部をさらに含む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0021】
前記発熱部は、前記貯蔵部の下部に設置され、前記貯蔵部を包み込む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0022】
前記発熱部は、第１シート、前記第１シート上に積層され、互いに離隔して配置された複数個の発熱体、前記第１シート上に積層され、前記複数個の発熱体と交差して連結される第１金属膜、前記第１シート上に積層され、前記第１金属膜と電気的に連結される第２金属膜および前記第１シート上に積層され、前記複数個の発熱体、第１金属膜、第２金属膜を覆う第２シートを含む、燃料貯蔵タンクの発熱装置を提供することができる。
【0023】
エンジンの熱を利用して電力を生成し、並列的に連結された複数個の熱電発電部を含む複数個の熱電発電モジュールおよび前記複数個の熱電発電モジュールと並列的に連結される第１トランスフォーマーを含む、廃熱回収システムを提供することができる。
【0024】
前記エンジンは、海上構造物の推力を提供する第１エンジンおよび電力を生産し、前記電力を変換する第２トランスフォーマーと連結された第２エンジンを含み、前記第１トランスフォーマーと前記第２トランスフォーマーは並列的に連結される、廃熱回収システムを提供することができる。
【0025】
前記エンジンは、電力を生産し、互いに並列的に連結される第３エンジンおよび第４エンジンを含み、前記複数個の熱電発電モジュールは前記第３エンジンと前記第４エンジンのそれぞれに設置された第３熱電発電モジュールと第４熱電発電モジュールとを含み、前記第２エンジンと前記第３エンジンが第１ロードで稼動中に前記第２エンジンまたは前記第３エンジンの稼動が中止する場合、前記第４エンジンを稼動させて前記第４エンジンおよび前記第４熱電発電モジュールで電力を生産する、廃熱回収システムを提供することができる。
【0026】
前記第２エンジン、前記第３エンジンと前記第４エンジンが第２ロードで稼動中に前記第２エンジン、前記第３エンジンまたは前記第４エンジンのうちいずれか一つの稼動が中止する場合、前記第２エンジン、前記第３エンジンまたは前記第４エンジンのうち稼動中のエンジンが前記第３ロードで稼動する、廃熱回収システムを提供することができる。
【発明の効果】
【0027】
本発明の実施例に係る熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システムは、構成要素間の温度差によって電気エネルギーを、容易かつ効果的に生産するため、エネルギー効率が向上する効果を有する。
【0028】
本発明の実施例に係る熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システムは、構成要素間の温度差または廃熱を利用して電気エネルギーを生産するため、効率的な設備運用が可能となる効果を有する。
【0029】
本発明の実施例に係る熱電発電装置と燃料貯蔵タンクの発熱装置および廃熱回収システムは、熱電発電技術を利用して各種設備に安定して電力を供給する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施例に係る熱電発電装置を示す斜視図。
【図2】熱電素子の一例と本発明の一実施例に係る熱電発電装置の熱電発電部を示す斜視図。
【図3】熱電素子の一例と本発明の一実施例に係る熱電発電装置の熱電発電部を示す斜視図。
【図4】本発明の一実施例に係る熱電発電装置の第２配管を示す斜視図。
【図5】本発明の一実施例に係る熱電発電装置の正面図および側面図。
【図6】本発明の一実施例に係る熱電発電装置の正面図および側面図。
【図7】本発明の一実施例に係る熱電発電装置の複層構造を有する第２配管を示す斜視図。
【図8】本発明の他の実施例に係る熱電発電装置を示す斜視図。
【図9】本発明の他の実施例に係る熱電発電装置の比較例を示す斜視図。
【図10】本発明の一実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置を概略的に示す図面。
【図13】本発明の他の実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置の発熱部を示す図面。
【図15】本発明の一実施例に係る廃熱回収システムを示す概略図。
【図18】必要電力量とエンジンの稼動中止によってエンジンを運営するアルゴリズム。
【図19】本発明の第１実施例に係る排出管背圧減少装置の構成および動作を示す図面。
【図20】本発明の第２実施例に係る排出管背圧減少装置の構成および動作を示す図面。
【図21】本発明の第３実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを本管に流動させる様子を示す図面。
【図22】本発明の第３実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを分枝管に流動させてスクラバー部を通過させる様子を示す図面。
【図23】本発明の第４実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを分枝管に流動させてスクラバー部を通過させる場合、電気エネルギーの供給様態を示す図面。
【図24】本発明の第５実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを分枝管に流動させてスクラバー部を通過させる時、熱電発電モジュールおよび電力供給部に電気エネルギーを同時に供給する形態の様態を示す図面。
【図25】船舶の外気流入部を示した図面。
【図26】本発明の第１実施例による外気流入部製氷装置の各構成および動作を示す図面。
【図27】本発明の第２実施例による外気流入部製氷装置において、エンジンの回転数が基準値以下の場合の動作を示す図面。
【図28】本発明の第２実施例による外気流入部製氷装置において、エンジンの回転数が基準値より大きい場合の動作を示す図面。
【図29】本発明の第３実施例による外気流入部製氷装置の各構成および動作を示す図面。
【図30】本発明の一実施例による船底抵抗減少装置を示す図面。
【図31】本発明の一実施例による船底抵抗減少装置の熱電発電部を詳しく示す図面。
【図32】本発明の一実施例による船底抵抗減少装置の熱電発電部を詳しく示す図面。
【図33】本発明の一実施例による船底抵抗減少装置の熱電発電部を詳しく示す図面。
【図34】本発明の他の実施例による船底抵抗減少装置を示す図面。
【図35】本発明の他の実施例による船底抵抗減少装置の冷却水熱電発電部を示す図面。
【図36】本発明の一実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステムを示す図面。
【図38】本発明の他の実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステムを示す図面。
【図40】船舶のエンジンおよび排気ガス排出経路を示した図面。
【図41】本発明の第１実施例による推力補助装置の各構成および動作を示した図面。
【図42】本発明の第２実施例による推力補助装置において、モーターの回転数が基準値以上の場合の動作を示した図面。
【図43】本発明の第２実施例による推力補助装置において、モーターの回転数が基準値以上の場合、さらに他の形態の動作を示した図面。
【図44】本発明の第３実施例による推力補助装置の各構成および動作を示した図面。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、本発明の実施例について添付した図面を参照して詳細に説明する。ただし、添付された図面は、本発明の内容をより容易に開示するために説明されるものに過ぎず、本発明の範囲が添付された図面の範囲に限定されないことは、この技術分野の通常の知識を有する者であれば容易に理解されるはずである。
【0032】
本出願で用いられた用語は、単に特定の実施例を説明するために用いられたものであって、本発明を限定しようとする意図ではない。単数の表現は文脈上明白に異なることを意味しない限り、複数の表現を含む。本出願において、「含む」または「有する」等の用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであって、一つまたはそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加の可能性をあらかじめ排除しないものと理解されるべきである。
【0033】
図１は本発明の一実施例に係る熱電発電装置を示す斜視図である。図１に図示された通り、本発明の一実施例に係る熱電発電装置は、第１配管１１００、第２配管１１１０、第１放熱フィン１１２０および熱電発電モジュール１１３０を含む。
【0034】
第１配管１１００は流体が流れることができ、第２配管１１１０は流体の熱を放熱させるように流体よりも低い温度の冷却媒体が流れることができる。
【0035】
複数の第１放熱フィン１１２０の一側は、流体の熱を放熱させるように流体よりも低い温度の空気と接触し、複数の第１放熱フィン１１２０の他側は第２配管１１１０と接触することができる。
【0036】
熱電発電モジュール１１３０は第１配管１１００と第２配管１１１０との間に位置し、第１配管１１００および第２配管１１１０の間の温度差を通じて発電することができる。
【0037】
すなわち、本発明の一実施例に係る熱電発電装置は、冷却媒体および空気のうち少なくとも一つと流体との間の温度差を通じて発電することができる。
【0038】
また、本発明の一実施例に係る熱電発電装置に含まれる熱電発電モジュール１１３０は複数の熱電発電部１１３５を含み、熱電発電部１１３５のうち隣接する二つの熱電発電部１１３５は直列または並列に連結され得る。
【0039】
【0040】
図２および図３は熱電素子の一例と本発明の一実施例に係る熱電発電装置の熱電発電部を示す斜視図である。図２に図示された通り、熱電素子１１３６は、Ｎ型素子とＰ型素子からなる半導体であって、温度車のある第１媒体と第２媒体の熱が熱電素子１１３６の一側面および他側面と接触する時、熱電素子１１３６はゼーベック効果を通じて電力を生産することができる。
【0041】
図３に図示された通り、熱電発電部１１３５は複数の熱電素子１１３６で構成され、複数の熱電素子１１３６は互いに直列に連結されるか並列に連結され得る。
【0042】
したがって、本発明の一実施例に係る熱電発電装置は、熱電発電モジュール１１３０に含まれる複数の熱電発電部１１３５が直列または並列に連結されて生産される電力の量を調節することができる。
【0043】
図４は、本発明の一実施例に係る熱電発電装置の第２配管を示す斜視図である。図４に図示された通り、本発明の一実施例に係る熱電発電装置は一つ以上の熱伝導板１１４０および複数の第２放熱フィン１１５０をさらに含むことができる。
【0044】
この時、図６に図示された通り、熱伝導板１１４０は、冷却媒体が流れる方向に沿って第２配管１１１０を区画させることができ、第２放熱フィン１１５０は熱伝導板１１４０と接触し、第１放熱フィン１１２０の突出方向と同一に突出され得る。
【0045】
第２放熱フィン１１５０と熱伝導板１１４０を通じて空気の熱が第２配管１１１０に伝えられ、第２配管１１１０を通じて空気の熱が熱電発電モジュール１１３０に伝えられ得る。
【0046】
すなわち、第２配管１１１０と接触する熱電発電モジュール１１３０の一側の温度は、冷却媒体および空気のうち少なくとも一つによって決定され得る。例えば、冷却媒体が流れない場合、熱電発電モジュール１１３０の一側の温度は空気によって決定され得る。
【0047】
また、冷却媒体が流れる場合、空気と冷却媒体がすべて熱の伝達に関与するため、熱電発電モジュール１１３０の一側の温度は、冷却媒体と空気によって決定され得る。第１配管１１００と接触する熱電発電モジュール１１３０の他側の温度は流体によって決定され得る。
【0048】
図５および図６は、本発明の一実施例に係る熱電発電装置を示す正面図および側面図である。図５および図６に図示された通り、第１放熱フィン１１２０は、第１配管１１００を流れる流体よりも低い温度の冷却媒体が流れる第２配管の側壁１１６０に連結され得、第２放熱フィン１１５０は冷却媒体が流れる方向に沿って第２配管１１１０を区画する一つ以上の熱伝導板１１４０に連結され得る。
【0049】
この時、熱電発電モジュール１１３０は冷却媒体と流体の温度差を通じて発電することができる。
【0050】
一方、冷却媒体がシステムエラーによって流れない場合、第１放熱フィン１１２０および第２放熱フィン１１５０は、流体の熱を空気中に放出することができる。
【0051】
すなわち、流体の熱は、第２配管の側壁１１６０を通じて第１放熱フィン１１２０に伝えられ、また、熱伝導板１１４０によって第２放熱フィン１１５０に伝えられて、空気中に放出され得る。
【0052】
したがって、本発明の一実施例に係る熱電発電装置は、第１放熱フィン１１２０と第２放熱フィン１１５０がそれぞれ第２配管の側面１１６０と熱伝導板１１４０に連結されているので、システムエラーなどによって冷却媒体が流れなくても熱電発電モジュール１１３０は、空気と流体の間の温度差を通じて発電しつつ、第１配管１１００に流れる流体の熱を空気中に放出することができる。
【0053】
本発明の一実施例に係る熱電発電装置の第２配管１１１０は、単層構造および複層構造のうち一つを有し得る。
【0054】
図７は、本発明の一実施例に係る熱電発電装置の複層構造を有する第２配管を示す斜視図である。図７に図示された通り、複層構造を有する第２配管１１１０は、熱電発電モジュール１１３０と接触する第１層部１２００と、第１層部１２００と第１放熱フィン１１２０の間に位置する第２層部１２１０を含むことができる。
【0055】
複層構造を有する第２配管１１１０を流れる冷却媒体は、第１層部１２００から流出して第２層部１２１０に流入するか、第２層部１２１０から流出して第１層部１２００に流入することができる。
【0056】
すなわち、複層構造を有する第２配管１１１０を流れる冷却媒体の量が単層構造を有する第２配管１１１０を流れる冷却媒体の量よりも多いので、複層構造を有する第２配管１１１０を含む熱電発電装置がより多くの電力を生産することができる。
【0057】
図８は、本発明の他の実施例に係る熱電発電装置を示している。図８に図示された通り、第１配管１１００は熱電発電部１１３５に対応する複数の第１単位配管１３００を含むことができ、第２配管１１１０は熱電発電部１１３５に対応する複数の第２単位配管１３１０を含むことができる。
【0058】
この時、第１単位配管１３００は互いに連結されており、第２単位配管１３１０も互いに連結されている。第１単位配管１３００の連結は、溶接やボルト締結などの多様な方法によって行われ得る。第２単位配管１３１０の連結も溶接やボルト締結などの多様な方法によって行われ得る。
【0059】
したがって、流体は一つの第１単位配管１３００から流出して隣接する他の一つの第１単位配管１３００に流入することができ、冷却媒体は一つの第２単位配管１３１０から流出して隣接する他の一つの第２単位配管１３１０に流入することができる。
【0060】
本発明の他の実施例に係る熱電発電装置は、熱電発電部１１３５が第１単位配管１３００および第２単位配管１３１０の間の温度差を通じて発電することができ、隣接する熱電発電部１１３５は直列または並列に連結され得る。
【0061】
一方、熱電発電部１１３５は温度勾配に影響され得る。温度勾配は、冷却媒体または流体が引き入れられる地点と引き出される地点との温度差であって、温度勾配が小さいほど熱電発電部１１３５から生産される電気の品質が良好となり得る。
【0062】
図８に図示された本発明の他の実施例に係る熱電発電装置および図９に図示された熱電発電装置の比較例を見ると、図８に図示された、ｔ１およびｔ２の間の温度勾配は図９に図示されたＴ１およびＴ２の間の温度勾配に比べて小さくてもよい。
【0063】
すなわち、第１単位配管１３００または第２単位配管１３１０のそれぞれの引き入れ地点および引き出し地点の間の温度勾配は、一つのボディーを有するホットサイド（ｈｏｔ ｓｉｄｅ）配管１１００’およびクールサイド（ｃｏｏｌ ｓｉｄｅ）配管１１１０’のそれぞれの引き入れ地点および引き出し地点の間の温度勾配に比べて小さくてもよい。
【0064】
したがって、第１単位配管１３００および第２単位配管１３１０の間の温度差を通じて発電する複数の熱電発電部１１３５は、ホットサイド配管１１００’およびクールサイド配管１１１０’の温度差を通じて発電する熱電発電部１１３５’に比べて品質が良好な電気を生産することができる。
【0065】
複数の熱電発電部１１３５が直列または並列に連結されると良好な品質の電気を生産することができ、直列または並列に連結される方式によって生産される電力の量を調節することができるため、必要な電力の量だけ生産することができる。
【0066】
本発明の実施例に係る熱電発電装置は、熱電発電装置に含まれる第１単位配管１３００、第２単位配管１３１０および熱電発電部１１３５の数量によって熱電発電装置の長さを調節することができるため、環境に合わせて設置することができる。例えば、設置空間の大きさに応じて、設置される第１単位配管１３００と第２単位配管１３１０および熱電発電部１１３５の個数が変更され得る。
【0067】
図１０は本発明の一実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置を概略的に示す図面であり、図１１は図１０の熱電発電モジュールをより具体的に示す斜視図である。図１０および図１１を参照すると、本発明の一実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置２１００は、貯蔵部２１１０、エンジン２２００、熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０および発熱部２４００を含むことができる。
【0068】
貯蔵部２１１０は、燃料が貯蔵される空間を提供することができる。前記燃料はバンカーＣ重油であり得る。ただし、前記燃料はバンカーＣ重油に限定されず、石油のうち高い粘度を有する石油であり得る。そして、前記貯蔵部２１１０は、第１貯蔵タンク２１１１および第２貯蔵タンク２１１２を含むことができる。
【0069】
前記第１貯蔵タンク２１１１には外部から前記燃料が供給されて貯蔵され得る。前記貯蔵部２１１０は、前記第１貯蔵タンク２１１１から前記第２貯蔵タンク２１１２に前記燃料を移送する連結管２１１３をさらに含むことができる。これにより、前記第２貯蔵タンク２１１２は前記第１貯蔵タンク２１１１と連結され、前記第１貯蔵タンク２１１１に貯蔵された燃料の供給を受けることができる。
【0070】
前記第２貯蔵タンク２１１２は前記第１貯蔵タンク２１１１より小さな大きさを有し、このため、前記第１貯蔵タンク２１１１より前記燃料の温度の制御が容易であり得る。
【0071】
エンジン２２００は、前記貯蔵部２１１０から燃料の供給を受けて回転力を提供することができる。前記エンジン２２００は、第１エンジン２２１０および第２エンジン２２２０を含むことができる。前記第１エンジン２２１０は、前記回転力船舶などの海上構造物の推力を提供し、前記第２エンジン２２２０は海上構造物に必要な電力を提供することができる。前記第１エンジン２２１０と前記第２貯蔵タンク２１１２の間には、第１供給管２１２１が設置され得る。前記第２貯蔵タンク２１１２に貯蔵された燃料は、前記第１供給管２１２１を経由して前記第１エンジン２２１０に供給され得る。そして、前記第１供給管２１２１から分枝して前記第２エンジン２２２０に連結される第２供給管２１２２が設置され得る。ただし、前記第２供給管２１２２は、図示とは異なり、前記第１供給管２１２１から分枝せず、前記第２貯蔵タンク２１１２と前記第２エンジン２２２０の間に直接連結され得る。
【0072】
熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０は、前記エンジン２２００で発生した熱を利用して電力を生成することができる。前記熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０は、前記エンジン２２００自体で発生した熱だけでなく、前記エンジン２２００の駆動によって発生した排気ガスの熱を利用することができる。前記熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０は、前記エンジン２２００または前記エンジン２２００から排出された排気ガスが移動する経路に設置され得る。そして、前記熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０は、第１熱電発電モジュール２３１０、第２熱電発電モジュール２３２０および第３熱電発電モジュール２３３０を含むことができる。
【0073】
前記第１熱電発電モジュール２２１０は前記第１エンジン２２１０に設置され、第１高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および第１半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第１高温部は前記エンジン２２００で発生した熱と接触し、前記第１低温部は前記エンジン２２００に供給される冷却水と接触し、前記第１半導体素子部（図示せず）は前記第１高温部と前記第１低温部との間に備えられて電力を生産することができる。前記第１半導体素子部は、一般的に熱を利用して電力を生産する熱電素子であり得る。そして、前記第１熱電発電モジュール２２１０は、前記エンジン２２００と前記冷却水の温度差により電力を生産することができる。ただし、第１熱電発電モジュール２２１０はこれに限定されず、前記エンジン２２００の熱を利用して電力が生産できるように多様に構成され得る。
【0074】
前記第２熱電発電モジュール２２２０は前記第２エンジン２２２０に設置され、第２高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および第２半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第２熱電発電モジュール２２２０は、前記第１熱電発電モジュール２２１０と類似しているため、詳しい説明を省略する。
【0075】
一方、前記第１エンジン２２１０で発生した排気ガスは第１排気管２２１１に沿って移送される。そして、前記第２エンジン２２２０で発生した排気ガスは第２排気管２２２１に沿って移送され、前記第２排気管２２２１は前記第１排気管２２１２と連結され得る。また、前記第１排気管２２１１と連通するガスレシーバー２２３０が設置され得る。
【0076】
前記ガスレシーバー２２３０は、前記第１排気管２２１１または前記第２排気管２２２１に沿って移送される排気ガスを一時的に貯蔵することができ、前記第１排気管２２１１または前記第２排気管２２２１に沿って移送される排気ガスの圧力が増加してから減少して発生する振動を低減させることができる。
【0077】
そして、前記第３熱電発電モジュール２３３０は前記ガスレシーバー２２３０に設置され得、第３高温部（図示せず）、第３低温部（図示せず）および熱電素子部２３３３を含むことができる。前記熱電素子部２３３３は前記第３高温部と前記第３低温部との間に備えられる。
【0078】
また、前記第３熱電発電モジュール２３３０は、前記第３熱電発電モジュール２３３０に流体を供給する流体供給部２２６０をさらに含むことができる。前記流体は、海水（Ｓｅａ Ｗａｔｅｒ）または海水から変換された真水（Ｆｒｅｓｈ Ｗａｔｅｒ）であり得る。また、前記流体は、前記エンジン２２００を冷却させる冷却水であり得る。
【0079】
前記第３高温部は前記ガスレシーバー２２３０に沿って流れる排気ガスの熱と接触し、前記第３低温部は前記流体と接触し得る。このため、前記熱電素子部２３３３は前記第２高温部と前記第３低温部との間に備えられて電力を生産することができる。すなわち、前記第３熱電発電モジュール２３３０は、前記排気ガスと前記流体の温度差により電力を生産することができる。
【0080】
図１１を参照して前記第３熱電発電モジュール２３３０を詳察すると、次の通りである。前記第３熱電発電モジュール２３３０は、第１流路部２３３１、第２流路部２３３２および熱電素子部２３３３を含むことができる。
【0081】
前記第１流路部２３３１は前記流体が流れることができる。前記第１流路部２３３１は前記流体供給部２２６０から前記流体の供給を受けることができる。そして、前記第１流路部２３３１は、前記流体供給部２２６０から供給された前記流体が流体供給ライン２２６１を経由して前記第１流路部２３３１に供給され得る。また、前記第１流路部２３３１は前記流体供給ライン２２６１と連通され得る。
【0082】
前記第２流路部２３３２は前記エンジン２２００から排出された排気ガスが流れることができる。前記第２流路部２３３２は、第１排気管２２１１または第２排気管２２２１と連通され得る。前記第１流路部２３３１と前記第２流路部２３３２は、前記ガスレシーバー２２３０内に交互に配置され得る。
【0083】
一方、前記第１流路部２３３１を流れる流体（Ｌ）の流れ方向は、前記第２流路部２３３２を流れる排気ガス（Ｇ）の流れ方向と実質的に垂直な方向であり得る。そして、前記第１流路部２３３１は前記排気ガスが流れる経路において閉塞していてもよい。すなわち、前記第１流路部２３３１は、前記排気ガスの流入を遮断することができる。同様に、前記第２流路部２３３２は前記流体が流れる経路において閉塞していてもよい。すなわち、前記第２流路部２３３２は前記流体の流入を遮断することができる。
【0084】
前記熱電素子部２３３３は前記第１流路部２３３１と前記第２流路部２３３２との間に備えられ、前記流体と前記排気ガスとの温度差によって電力を生産することができる。
【0085】
一方、本実施例に係る燃料貯蔵タンク２１００はスチーム発生部２２７０をさらに含むことができる。前記スチーム発生部２２７０は前記熱電発電モジュール２２３０に連結され、前記第１流路部２３３１を経由した流体が供給され得る。前記スチーム発生部２２７０は前記第１流路部２３３１を経由した流体の供給を受けてスチームを生産することによって、前記スチームの生産に必要なエネルギーを節減することができる。
【0086】
発熱部２４００は前記貯蔵部２１１０に設置され、前記熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０の電力の供給を受けて前記燃料の温度を増加させることができる。前記第１熱電発電モジュール２３１０で生産された電力は前記第１導線２３１２に沿って発熱部２４００に供給され、前記第２熱電発電モジュール２３２０で生産された電力は前記第２導線２３２２に沿って発熱部２４００に供給され、前記第３熱電発電モジュール２３３０で生産された電力は前記第３導線２３３２に沿って発熱部２４００に供給され得る。また、前記発熱部２４００は前記第１熱電発電モジュール２３１０、前記第２熱電発電モジュール２３２０および前記第３熱電発電モジュール２３３０と並列的に連結されているが、図示とは異なり、直列的に連結されてもよい。
【0087】
前記発熱部２４００は熱線２４１０を含むことができる。前記熱線２４１０は前記熱電発電モジュール２３１０、３２０、３３０から供給された電力によって熱を発散することができる。
【0088】
このように、本実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置２１００は、前記エンジン２２００の駆動によって発生した熱を利用して電力を生産し、生産した電力を利用して前記貯蔵部２１１０の燃料を加熱することによって、前記エンジン２２００に供給される燃料の流動性を増加させることができる。
【0089】
また、前記エンジン２２００の廃熱を利用して電力を生産することによって、前記発熱部２４００を稼動させるためのエネルギーを節減することができる。
【0090】
そして、本実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置２１００が海上構造物に適用される場合、既存のスチームを利用した構成が不要となるため、海上構造物自体の重さを減らし、かつ海上構造物内の空間の活用を高めることができる。
【0091】
【0092】
まず、第１熱電発電モジュール２３１０は第１エンジン２２１０の熱を利用して電力を生産する。前記第１熱電発電モジュール２３１０の電力は第１導線２３１２に沿って発熱部２４００に供給される。－（１）
【0093】
そして、第２熱電発電モジュール２３２０は第２エンジン２２２０の熱を利用して電力を生産する。前記第２熱電発電モジュール２３２０の電力は第２導線２３２２に沿って発熱部２４００に供給される。－（２）
【0094】
前記第１エンジン２２１０の排気ガスは第１排気管２２１１に沿ってガスレシーバー２２３０に供給される。一方、前記ガスレシーバー２２３０に貯蔵された排気ガスは熱電発電に利用された後、外部に排出される。－（３）
【0095】
前記第２エンジン２２２０の排気ガスは第２排気管２２２１に沿ってガスレシーバー２２３０に供給される。－（４）
【0096】
前記ガスレシーバー２２３０に供給された排気ガスは第３熱電発電モジュール２３３０の電力生産に利用される。すなわち、前記第３熱電発電モジュール２３３０は、流体供給部２２６０から流体の供給を受けて前記排気ガスと前記流体の温度差によって電力を生産することができる。
【0097】
前記第３熱電発電モジュール２３３０の電力は第３導線２３３２に沿って前記発熱部２４００に供給される。－（５）
【0098】
このように、本実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置２１００は、前記エンジン２２００により駆動された熱を利用して電力を生産し、このような電力を利用して発熱部２４００を作動させるため、発熱部２４００に使用されるエネルギーを節減することができる。
【0099】
一方、前記発熱部２４００は第１貯蔵タンク２１１１に貯蔵された燃料の温度を増加させる。そして、第１貯蔵タンク２１１１に貯蔵された燃料は、連結管２１１３に沿って第２貯蔵タンク２１１２に移送される。－（６）
【0100】
そして、前記第２貯蔵タンク２１１２に貯蔵された燃料は前記発熱部２４００により予熱される。特に、前記燃料がバンカーＣ重油である場合、前記バンカーＣ重油が前記エンジン２２００まで移送されるために、第２貯蔵タンク２１１２で前記バンカーＣ重油の温度が概略４５～５０度となるように、前記発熱部２４００が作動する。ただし、このような温度に限定されず、前記バンカーＣ重油が流動性が確保できる温度であり得る。
【0101】
前記第２貯蔵タンク２１１２で予熱された燃料は、第１供給管２１２１に沿って第１エンジン２２１０に供給される。－（７）
【0102】
また、前記第２貯蔵タンク２１１２の燃料は、第２供給管２１２２に沿って第２エンジン２２２０に供給される。－（８）
【0103】
このように、本実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置２１００は、前記エンジン２２００の廃熱を電力に活用して燃料を予熱するため、既存のスチームを利用するための構成が不要となる利点がある。
【0104】
また、前記エンジン２２００の廃熱を利用して電力を生産するため、電力自体を生産するためのエネルギーを節減することができる。
【0105】
一方、前記第３熱電発電モジュール２３３０を経由した流体は、スチーム供給ライン２２７１を経由してスチーム発生部２２７０に供給され得る。このため、スチーム発生部２２７０で必要なエネルギーを節減することができる。－（９）
【0106】
図１３は、本発明の他の実施例に係る燃料貯蔵タンクの発熱装置の発熱部を示す図面である。本実施例に適用される構成要素は、前述した実施例の構成要素と類似しているため、発熱部を中心に説明する。
【0107】
発熱部２４０１は、第１貯蔵タンク２１１１または第２貯蔵タンク２１１２の下部に設置され得る。前記発熱部２４０１は、前記第１貯蔵タンク２１１１の下部または前記第２貯蔵タンク２１１２の下部を包み込むことができる。前記発熱部２４０１は前述した実施例とは異なり、板状に形成され得る。このため、前記発熱部２４０１は、既存に設置された燃料貯蔵タンクを取り替えるかまたは構造を変更することなく、追加して設置しやすい利点がある。
【0108】
また、前記発熱部２４０１は前記連結管２１１３を外側から包み込むことができる。このため、前記燃料が前記第１貯蔵タンク２１１１から前記第２貯蔵タンク２１１２に移送される過程において、再び粘性が高くなることを防止することができる。
【0109】
図１４は、図１３の発熱部をより具体的に示す分解斜視図である。図１４を参照すると、前記発熱部２４０１は、第１シート２４２１、複数個の発熱体２４２２、第１金属膜２４２３、第２金属膜２４２４および第２シート２４２５を含むことができる。
【0110】
前記第１シート２４２１は、樹脂で構成され得る。前記第１シート２４２１は合成樹脂または天然樹脂で構成され得る。また、前記第１シート２４２１は、樹脂のうち熱伝導性が優れている樹脂であり得る。
【0111】
そして、前記複数個の発熱体２４２２は、前記第１シート２４２１上に積層され得る。前記複数個の発熱体２４２２は互いに離隔して配置され得る。前記発熱体２４２２は前述した実施例とは異なり、カーボン（Ｃａｒｂｏｎ）で構成され得る。前記複数個の発熱体２４２２は前記第１シート２４２１に接着され、カーボンからなるペーストを利用して接着され得る。
【0112】
前記第１金属膜２４２３は前記第１シート２４２１上に積層され、前記複数個の発熱体と交差して連結され得る。前記第１金属膜２４２３は、前記複数個の発熱体２４２２の両終端で交差され得る。前記第１金属膜２４２３の長さは、前記複数個の発熱体２４２２の幅と前記複数個の発熱体２４２２の間に離隔した距離の合計と対応し得る。前記第１金属膜２４２３の材質はシルバー（Ｓｉｌｖｅｒ）であり得る。また、前記第１金属膜２４２３は、シルバー材質の薄膜で形成されて前記第１シート２４２１に付着するか、シルバーからなるペーストで前記第１シート２４２１上に接着され得る。ただし、前記第１金属膜２４２３の材質はシルバーに限定されず、金属のうち熱伝導性が良好な導電性金属であり得る。
【0113】
前記第２金属膜２４２４は前記第１金属膜２４２３と接触し、前記発熱体２４２２と離隔する。前記第２金属膜２４２４は前記第１金属膜２４２３上に積層され得る。そして、前記第２金属膜２４２４は前記第１金属膜２４２３の長さに対応することができ、前記第２金属膜２４２４の幅は前記第１金属膜２４２３の幅より小さくてもよい。前記第２金属膜２４２４の材質は銅であり得る。ただし、第２金属膜２４２４の材質は銅に限定されず、電気伝導性が良好な金属であり得る。前記第２金属膜２４２４は、前記熱電発電モジュール２３１０、２３２０、２３３０から供給された電力を前記第１金属膜２４２３を通じて前記発熱体２４２２に伝達することができる。
【0114】
前記第２シート２４２５は前記第１シート２４２１上に積層され、前記複数個の発熱体２４２２、前記第１金属膜２４２３、前記第２金属膜２４２４を覆うことができる。すなわち、前記第２シート２４２５は、前記第１シート２４２１と共に前記複数個の発熱体２４２２、前記第１金属膜２４２３および前記第２金属膜２４２４を外部から保護することができる。
【0115】
図１５は本発明の一実施例に係る廃熱回収システムを示す概略図であり、図１６は図１５に図示された第１エンジンに設置される熱電発電部をより詳しく示す概略図である。図１５および図１６を参照すると、本発明の一実施例に係る廃熱回収システムは、エンジン３１００の熱を利用して電力を生成する複数個の熱電発電モジュール３２００；および前記複数個の熱電発電モジュール３２００と並列的に連結される第１トランスフォーマー３３１０を含むことができる。ここで、前記エンジン３１００は、第１エンジン３１１０、第２エンジン３１２０および第３エンジン３１３０を含むことができる。前記第１エンジン３１１０は船舶などの海上構造物に推力を提供し、前記第２エンジン３１２０および前記第３エンジン３１３０は海上構造物に必要な電力を提供することができる。また、前記第３エンジン３１３０は前記第２エンジン３１２０が停止する場合に作動し得る。
【0116】
複数個の熱電発電モジュール３２００は、前記エンジン３１００で発生した熱を利用して電力を生成することができる。前記複数個の熱電発電モジュール３２００は、前記エンジン３１００自体で発生した熱だけでなく、前記エンジン３１００の駆動によって発生した排気ガスの熱を利用することができる。前記複数個の熱電発電モジュール３２００は、前記エンジン３１００または前記エンジン３１００から排出された排気ガスが移動する経路に設置され得る。そして、前記熱電発電モジュール３２００は、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第３熱電発電モジュール３２３０および第４熱電発電モジュール３２４０を含むことができる。
【0117】
前記第１熱電発電モジュール３２１０は前記第１エンジン３１１０に設置され、第１高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および第１半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第１高温部は前記第１エンジン３１１０で発生した熱と接触し、前記第１低温部は前記第１エンジン３１１０に供給される冷却水と接触し、前記第１半導体素子部（図示せず）は前記第１高温部と前記第１低温部との間に備えられて電力を生産することができる。前記第１半導体素子部は一般的に熱を利用して電力を生産する熱電素子であり得る。そして、前記第１熱電発電モジュール３２１０は前記第１エンジン３１１０と前記冷却水の温度差により電力を生産することができる。ただし、第１熱電発電モジュール３２１０はこれに限定されず、前記第１エンジン３１１０の熱を利用して電力が生産できるように多様に構成され得る。
【0118】
前記第２熱電発電モジュール３２２０は前記第２エンジン３１２０に設置され、第２高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および第２半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第２熱電発電モジュール３２２０は前記第１熱電発電モジュール３２１０と類似しているため、詳しい説明を省略する。そして、前記第３熱電発電モジュール３２３０は前記第３エンジン３１３０に設置され、前記第２熱電発電モジュール３２２０と同一であるため、詳しい説明を省略する。
【0119】
一方、前記第１エンジン３１１０で発生した排気ガスは第１排気管３１１１に沿って移送される。そして、前記第２エンジン３１２０で発生した排気ガスは第２排気管３１２１に沿って移送され、前記第２排気管３１２１は前記第１排気管３１１１と連結され得る。そして、前記第３エンジン３１３０で発生した排気ガスは第３排気管３１３１に沿って移送され、前記第３排気管３１３１は前記第１排気管３１１１と連結され得る。また、前記第１排気管３１１１と連通するガスレシーバー３１５０が設置され得る。
【0120】
前記ガスレシーバー３１５０は、前記第１排気管３１１１、前記第２排気管３１２１または前記第３排気管３１３１に沿って移送される排気ガスを一時的に貯蔵することができ、前記移送される排気ガスの圧力が増加してから減少して発生する振動を低減することができる。
【0121】
そして、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０は前記ガスレシーバー３１５０に設置され得、高温部（図示せず）、低温部（図示せず）および熱電素子部（図１７、３２５３）を含むことができる。前記熱電素子部３２５３は前記高温部と前記低温部との間に備えられる。
【0122】
また、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０は、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０に流体を供給する流体供給部（図示せず）をさらに含むことができる。前記流体は、海水（Ｓｅａ Ｗａｔｅｒ）または海水から変換された真水（Ｆｒｅｓｈ Ｗａｔｅｒ）であり得る。また、前記流体は前記エンジン３１００を冷却させる冷却水であり得る。
【0123】
前記高温部は前記ガスレシーバー３１５０に沿って流れる排気ガスの熱と接触し、前記低温部は前記流体と接触することができる。このため、前記熱電素子部３２４３は、前記高温部と前記低温部との間に備えられて電力を生産することができる。すなわち、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０は、前記排気ガスと前記流体の温度差により電力を生産することができる。
【0124】
また、前記熱電発電モジュール３２００は、図示してはいないが、前記第１排気管３１１１に設置されたサイレンサー（Ｓｉｌｅｎｃｅｒ）または有機ランキンサイクル（ＯＲＣ；Ｏｒｇａｎｉｃ Ｒａｎｋｉｎｅ Ｃｙｃｌｅ）等の廃熱が発生する装置に設置され得る。
【0125】
第１トランスフォーマー３３１０は、前記複数個の熱電発電モジュール３２００と並列的に連結され得る。前記第１熱電発電モジュール３２１０の電力は第１導線３２１１に沿って前記第１トランスフォーマー３３１０に移送され、前記第２熱電発電モジュール３２２０の電力は第２導線３２２１に沿って前記第１トランスフォーマー３３１０に移送され、前記第３熱電発電モジュール３２３０の電力は第３導線３２３１に沿って前記第１トランスフォーマー３３１０に移送され、前記熱電発電モジュール３２５０の電力は第４導線３２４１に沿って前記第１トランスフォーマー３３１０に移送され得る。
【0126】
前記第１トランスフォーマー３３１０は、前記複数個の熱電発電モジュール３２００から供給された電力の電圧を変換することができる。例えば、前記第１トランスフォーマー３３１０は、前記複数個の熱電発電モジュール３２００から供給された電力の電圧を４４０Ｖに昇圧することができる。また、前記第１トランスフォーマー３３１０は、前記複数個の熱電発電モジュール３２００の直流電圧を交流電圧に変換することができる。
【0127】
このように、本発明の一実施例に係る廃熱回収システムは、前記エンジン３１００の駆動によって発生した熱を利用して電力を生成することができる。
【0128】
また、前記複数個の熱電発電モジュール３２００が前記第１トランスフォーマー３３１０に並列的に連結されるため、前記複数個の熱電発電モジュール３２００のうちいずれか一つが停止しても、海上構造物内の電力が急激に落ちることを防止することができる。すなわち、本実施例に係る廃熱回収システムは、前記複数個の熱電発電モジュール３２００の急激な電力低下による海上構造物内の電力全体がシャットダウンすることを防止することができる。
【0129】
そして、本実施例に係る廃熱回収システムは、第２トランスフォーマー３３２０をさらに含むことができる。前記第２トランスフォーマー３３２０は前記第２エンジン３１２０または前記第３エンジン３１３０と並列的に連結され得る。
【0130】
また、前記第１トランスフォーマー３３１０と前記第２トランスフォーマー３３２０は並列的に連結され得る。このため、前記第１トランスフォーマー３３１０を通じて供給される電力が急激に落ちる場合、前記第２トランスフォーマー３３２０を通じて供給される電力を増加させて前記海上構造物内の電力がシャットダウンすることを防止することができる。
【0131】
一方、図１６を参照すると、本実施例に係る廃熱回収システムに適用される熱電発電モジュール３２１０は、並列的に連結された複数個の熱電発電部３２１３、３２１４、３２１５を含むことができる。このため、前記第１熱電発電モジュール３２１０は、並列的に連結された複数個の熱電発電部３２１３、３２１４、３２１５を含むため、前記複数個の熱電発電部３２１３、３２１４、３２１５のうちいずれか一つが故障しても、一定の電圧を維持することができる。そして、前記第２熱電発電部３２２０、前記第３熱電発電部３２３０または前記第４熱電発電部３２４０も前記第１熱電発電部３２１０と同様に、複数個の熱電発電部を含むことができる。
【0132】
また、前記複数個の熱電発電部３２１３、３２１４、３２１５のそれぞれは、直列に連結された複数個の熱電素子（図示せず）を含むことができる。このため、前記熱電発電部３２１３、３２１４、３２１５は、海上構造物内で必要とする電圧、例えば４４０Ｖの電圧を生産することができる。
【0133】
図１７は、図１５に図示されたガスレシーバーに設置される熱電発電部をより詳しく示す斜視図である。前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０は、第１流路部３２５１、第２流路部３２５２および熱電素子部３２５３を含むことができる。
【0134】
前記第１流路部３２５１は流体が流れることができる。ここで、前記流体は、海水（Ｓｅａ Ｗａｔｅｒ）または海水から変換された真水（Ｆｒｅｓｈ Ｗａｔｅｒ）であり得る。また、前記流体は、前記エンジン３１００を冷却させる冷却水であり得る。
【0135】
前記第２流路部３２５２は、前記エンジン３１００から排出された排気ガスが流れることができる。前記第２流路部３２５２は、第１排気管３１１１、第２排気管３１２１または第３排気管３１３１と連通され得る。前記第１流路部３２５１と前記第２流路部３２５２は、前記ガスレシーバー３１５０内に交互に配置され得る。
【0136】
一方、前記第１流路部３２５１を流れる流体（Ｌ）の流れ方向は、前記第２流路部３２５２を流れる排気ガス（Ｇ）の流れ方向と実質的に垂直な方向であり得る。そして、前記第１流路部３２５１は、前記排気ガスが流れる経路において閉塞していてもよい。すなわち、前記第１流路部３２５１は、前記排気ガスの流入を遮断することができる。同様に、前記第２流路部３２５２は前記流体が流れる経路において閉塞していてもよい。すなわち、前記第２流路部３２５２は、前記流体の流入を遮断することができる。
【0137】
前記熱電素子部３２５３は、前記第１流路部３２５１と前記第２流路部３２５２の間に備えられ、前記流体と前記排気ガスとの温度差によって電力を生産することができる。
【0138】
図１８は、海上構造物の必要電力量とエンジンの稼動中止によってエンジンを運営するアルゴリズムである。
【0139】
前記エンジン３１００は、第４エンジン３１４０をさらに含むことができる。前記第４エンジン３１４０は、前記第２エンジン３１２０または前記第３エンジン３１３０と同様に、海上構造物に必要な電力を提供することができる。前記第４エンジン３１４０は、前記第２エンジン３１２０と前記第３エンジン３１３０のそれぞれに並列的に連結され得る。そして、前記第４エンジン３１４０は前記第２トランスフォーマー３３２０に連結され得る。
【0140】
前記複数個の熱電発電モジュール３２００は、第４熱電発電モジュール３２４０を含むことができる。前記第４熱電発電モジュール３２４０は、前記第４エンジン３１４０に設置されて前記第４エンジン３１４０の熱を利用して電力を生産することができる。前記第４熱電発電モジュール３２４０は、前記第２熱電発電モジュール３２２０または前記第３熱電発電モジュール３２３０と類似しているため、詳しい説明を省略する。
【0141】
そして、前記海上構造物で必要とする電力量は、前記第２エンジン３１２０、第３エンジン３１３０、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第３熱電発電モジュール３２３０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力量の和（３Ｘ）で構成され得る。
【0142】
この時、前記海上構造物で必要とする電力量が前記電力量の和（３Ｘ）で充足する場合、前記第２エンジン３１２０と前記第３エンジン３１３０は第１ロード、例えば８０％のロードで稼動することができる。
【0143】
そして、図１８に図示された通り、前記第２エンジン３１２０の稼動が中止する場合、前記第４エンジン３１４０を稼動させることができる。前記第４エンジン３１４０の稼動により、前記第４エンジン３１４０は電力を生産し、前記第４エンジン３１３４に設置された第４熱電発電モジュール３２４０も電力を生産することができる。
【0144】
すなわち、海上構造物では、前記第３エンジン３１３０、第４エンジン３１４０、第１熱電発電モジュール３２１０、第３熱電発電モジュール３２３０、第４熱電発電モジュール３２３０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が供給され得る。
【0145】
同様に、前記第３エンジン３１３０の稼動が中止する場合、前記第４エンジン３１４０を稼動させることができる。前記第４エンジン３１４０の稼動により前記第４エンジン３１４０は電力を生産し、前記第４エンジン３１３４に設置された第４熱電発電モジュール３２４０も電力を生産することができる。
【0146】
すなわち、海上構造物では、前記第２エンジン３１２０、第４エンジン３１４０、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第４熱電発電モジュール３２３０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が供給され得る。
【0147】
このように、本実施例に係る廃熱回収システムは、前記第２エンジン３１２０または前記第３エンジン３１３０の稼動が中止する場合、前記第４エンジン３１４０を稼動させて、前記第２エンジン３１２０または前記第３エンジン３１３０で生産された電力量と前記第２熱電発電モジュール３２２０または前記第３熱電発電モジュール３２３０で生産された電力量を、前記第４エンジン３１４０と前記第４熱電発電モジュール３２４０の電力量に代替することができる。また、前記第２熱電発電モジュール３２２０または前記第３熱電発電モジュール３２３０で生産された電力量が急激に落ちるようになって、前記海上構造物全体の電力供給に支障が発生することを防止することができる。
【0148】
一方、前記海上構造物で必要とする電力量が前記電力量の和（３Ｘ）よりも大きい場合、前記第２エンジン３１２０、第３エンジン３１３０、第４エンジン３１４０、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第３熱電発電モジュール３２３０、第４熱電発電モジュール３２４０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が海上構造物に供給され得る。
【0149】
この時、前記第２エンジン３１２０、前記第３エンジン３１３０および前記第４エンジン３１４０は第２ロード、例えば６０％のロードで稼動することができる。
【0150】
そして、前記第２エンジン３１２０、前記第３エンジン３１３０または前記第４エンジン３１４０のうちいずれか一つのエンジンの稼動が中止する場合、稼動中のエンジンは第３ロード、例えば１００％のロードで稼動することができる。
【0151】
前記第２エンジン３１２０の稼動が中止する場合、海上構造物では前記第３エンジン３１２０、第４エンジン３１４０、第１熱電発電モジュール３２１０、第３熱電発電モジュール３２３０、第４熱電発電モジュール３２４０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が供給され得る。
【0152】
前記第３エンジン３１３０の稼動が中止する場合、海上構造物では、前記第２エンジン３１２０、第４エンジン３１４０、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第４熱電発電モジュール３２４０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が供給され得る。
【0153】
前記第４エンジン３１４０の稼動が中止する場合、海上構造物では前記第２エンジン３１２０、第３エンジン３１３０、第１熱電発電モジュール３２１０、第２熱電発電モジュール３２２０、第３熱電発電モジュール３２３０、前記ガスレシーバー熱電発電モジュール３２５０で生産された電力が供給され得る。
【0154】
このように、本実施例に係る海上構造物の廃熱回収システムは、前記第２エンジン３１２０、第３エンジン３１３０と第４エンジン３１４０のロードを調節することによって、複数個の熱電発電モジュールを利用して電力を生産する過程において、前記第２エンジン３１２０、前記第３エンジン３１３０、または前記第４エンジン３１４０の稼動中止によって前記複数個の熱電発電モジュールで電力生産が中止する場合、海上構造物内の電力供給が急激に落ちることを防止することができる。
【0155】
図１９は、本発明の第１実施例に係る排出管背圧減少装置の構成および動作を示した図面である。
【0156】
図１９に図示された通り、船舶のエンジン４１０で発生した排気ガスは、スクラバー部４４０が備えられた排出管４２０を通じて外部に排出され、このようにエンジン４１０から排気ガス排出経路の間には多様な廃熱発生源が備えられ得る。
【0157】
本発明の場合、前記廃熱発生源には一つ以上の熱電素子が備えられた熱電発電モジュール４１００が備えられ、これを通じて廃熱を電気エネルギーに変換させる。
【0158】
図１９では、前記熱電発電モジュール４１００は排気ガス排出管４２０に備えられて廃熱を回収するものとしたが、これに制限されず、前記廃熱発生源は排気ガス排出管４２０の他にも節炭部（図示せず）、エンジン４１０等の多様な構成要素のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0159】
一方、本実施例の場合、前記排出管４２０に回転可能に備えられ、前記排出管の背圧を減少させる送風ファン４３０が備えられる。前記送風ファン４３０は、前述した熱電発電モジュール４１００で生成した電気エネルギーを選択的に供給を受けることができる。
【0160】
すなわち、本発明は船舶の廃熱を利用して電気エネルギーを生成することができるため、エネルギーの消費を最小化すると共に、状況に応じて送風ファン４３０を回転させて排出管４２０の背圧を減少させることができる。
【0161】
以下では、本発明の他の実施例について順に説明する。
【0162】
図２０は、本発明の第２実施例に係る排出管背圧減少装置の構成および動作を示した図面である。
【0163】
図２０に図示された本発明の第２実施例の場合、全体としては前述した第１実施例と同一に形成されるものの、前記廃熱発生源が複数個備えられ、前記熱電発電モジュール４１００ａ、４１００ｂ、４１００ｃが前記複数個の廃熱発生源にそれぞれ備えられる点が異なる。
【0164】
具体的には、本実施例では、エンジンと、排出管４２０および節炭部４５０が備えられ、これらのすべてにそれぞれ熱電発電モジュール４１００ａ、４１００ｂ、４１００ｃが備えられる。そして、各熱電発電モジュール４１００ａ、４１００ｂ、４１００ｃは生成した電気エネルギーを送風ファン４３０側に供給する。
【0165】
このように、本発明は、複数の廃熱発生源に熱電発電モジュール４１００ａ、４１００ｂ、４１００ｃが備えられた形態で提供されてもよい。
【0166】
図２１は、本発明の第３実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを本管に流動させる様子を示した図面である。
【0167】
図２１に図示された本発明の第３実施例の場合、熱電発電モジュール４１００は排出管４２０に備えられる。そして、前記排出管４２０は、本管４２０ａと、前記本管４２０ａから分枝し、一側および他側が前記本管４２０ａと連通した分枝管４２０ｂを含み、スクラバー部４４０は前記分枝管４２０ｂに備えられる。この時、前記排出管４２０には前記本管４２０ａおよび前記分枝管４２０ｂを選択的に開閉する開閉バルブ４２４が備えられ得る。
【0168】
もちろん、本発明はこれに限定されず、前記スクラバー部４４０は前記分枝管４２０ｂに備えられてもよく、または本管４２０ａに備えられてもよい。このように排出管４２０が分枝管４２０ｂおよびスクラバー部４４０を有する理由は、船舶の運航地域の環境規制に対応して排気ガスを排出させるためである。
【0169】
すなわち、ＴｉｅｒIIの基準を採択している地域を航海する場合、スクラバー部４４０を使わずに排気ガスを排出させることもできる。したがって、このような場合、開閉バルブ４２４を操作して分枝管４２０ｂを閉鎖させ、本管４２０ａを通じてのみ排気ガスを排出させるようにすることができる。すなわち、排気ガスがスクラバー部４４０を通過しなくなるので、スクラバー部４４０を稼動するためのエネルギーの消耗を減らすことができ、排出管４２０内の背圧をより一層減少させることができる。
【0170】
一方、本実施例においても、熱電発電モジュール４１００で生成した電気エネルギーは送風ファン４３０の駆動に使用され得る。
【0171】
図２２は、本発明の第３実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを分枝管４２０ｂに流動させてスクラバー部４４０を通過させる様子を示した図面である。
【0172】
図２２の場合、船舶がＴｉｅｒIIIの基準を採択している地域を航海する場合であって、開閉バルブ４２４を操作して本管４２０ａの一部を閉鎖させ、分枝管４２０ａを経由して排気ガスを排出させるようにすることができる。すなわち、このような場合には、排気ガスがスクラバー部４４０を通過するようになるので、排気ガスに含まれた有害物質を低減させて環境基準に合うように排出させることができる。
【0173】
この時、スクラバー部４４０は、真水供給部４４２と連結されて有害物質の低減のために真水の供給を受けることができる。
【0174】
図２３は、本発明の第４実施例に係る排出管背圧減少装置において、排気ガスを分枝管４２０ｂに流動させてスクラバー部４４０を通過させる場合、電気エネルギーを供給する様子を示した図面である。
【0175】
図２３に図示された第４実施例の場合、前述した図２２に図示された第３実施例の場合と同様に、排気ガスを分枝管４２０ｂに流動させてスクラバー部４４０を通過させる点は同一であるものの、熱電発電モジュール４１００を通じて生成した電気エネルギーを真水供給部４４２側に供給する点が異なる。
【0176】
そして、本実施例では、船内の電源を利用する電力供給部４６０がさらに備えられ、送風ファン４３０は前記電力供給部４６０を通じて電気エネルギーの供給を受けるようになる。
【0177】
図面に図示してはいないが、前記熱電発電モジュール４１００で生成した電気エネルギーの量をチェックし、生成した電気エネルギーおよび前記電力供給部４６０から電気エネルギーを送風ファン４３０または真水供給部４４２側に分配して供給する制御部（図示せず）がさらに備えられ得る。
【0178】
このように、前記熱電発電モジュール４１００は発生した電気エネルギーを前記送風ファン４３０または前記スクラバー部４４０の真水供給部４４２のうちいずれか一つに供給することができ、この場合、前記電力供給部４６０は電気エネルギーを前記送風ファン４３０または前記スクラバー部４４０の真水供給部４４２のうち他の一つに供給することができる。
【0179】
すなわち、本実施例では、熱電発電モジュール４１００が真水供給部４４２に電気エネルギーを供給し、電力供給部４６０が送風ファン４３０に電気エネルギーを供給する形態であるが、これとは反対に、熱電発電モジュール４１００が送風ファン４３０に電気エネルギーを供給し、電力供給部４６０が真水供給部４４２に電気エネルギーを供給してもよいことは言うまでもない。
【0180】
図２４は、本発明の第５実施例を図示した図面である。本実施例に係る排出管背圧減少装置は、前述した図２３に図示された第４実施例の場合と同様に、排気ガスを分枝管４２０ｂに流動させてスクラバー部４４０を通過させる点は同一であるものの、熱電発電モジュール４１００を通じて生成した電気エネルギーを送風ファン４３０および真水供給部４４２に同時に供給することができる。
【0181】
そして、本実施例では船内の電源を利用する電力供給部４６０がさらに備えられ、前記熱電発電モジュールで生成した電気エネルギーの量が、送風ファン４３０と真水供給部４４２を共に駆動するのに足りない場合、前記電力供給部４６０を通じて前記送風ファン４３０と真水供給部４４２のうち少なくともいずれか一つに、電力が足りない側に足りない量だけ電気を供給することができる。
【0182】
図２５は、船舶の外気流入部を示した図面である。
【0183】
図２５に図示された通り、船舶５１には外気を流入させる外気流入部５３０が備えられる。前記外気流入部５３０は、船舶５１が極地などの低温環境で航海する場合、氷結が発生する。
【0184】
そして、船舶５１のエンジン５１０で発生した排気ガスは、排出管５２０を通じて外部に排出され、このようにエンジン５１０から排気ガス排出経路の間には多様な廃熱発生源が備えられ得る。
【0185】
本発明の場合、前記廃熱発生源には一つ以上の熱電素子が備えられた熱電発電モジュール５１００が備えられ、これを通じて廃熱を電気エネルギーに変換させる。この時、熱電発電モジュール５１００は廃熱と外気流入部５３０を通じて流入した外気の温度差を通じて発電することができる。
【0186】
すなわち、熱電発電モジュール５１００は、船舶のエンジン５１０から排気ガス排出経路の間に存在する廃熱発生源に備えられて電気エネルギーを発生させる。
【0187】
図２５には、前記熱電発電モジュール５１００は排気ガス排出管５２０に備えられて廃熱を回収するものとしたが、これに制限されず、前記廃熱発生源はエンジン５１０、排気ガス排出管５２０、図示されていないが、節炭器などの多様な構成要素のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0188】
そして、以下で説明する本実施例では、排気ガス排出管５２０に熱電発電モジュール５１００が備えられたものとして説明する。
【0189】
一方、本発明の外気流入部製氷装置は、前記熱電発電モジュール５１００で発生した電気エネルギーを利用して船舶の外気流入部５３０に発生した結氷を解消する製氷モジュールを含む。前記製氷モジュールは多様な形態で具現され得る。以下ではこれについての具体的な実施例について説明する。
【0190】
図２６は、本発明の第１実施例に係る外気流入部製氷装置の各構成および動作を示した図面である。
【0191】
図２６に図示された通り、本発明の第１実施例に係る外気流入部製氷装置の製氷モジュールは、前記外気流入部５３０に備えられたヒーティングコイル５３２と、前記熱電発電モジュール５１００で発生した電気エネルギーを利用して空気を加熱するヒーティング部５１２０を含む。
【0192】
この時、ヒーティングコイル５３２は、熱電発電モジュール５１００で発生した電気エネルギーを利用して船舶５１０の外気流入部５３０に発生した結氷を解消するように、外気流入部５３０に備えられる。
【0193】
ヒーティング部５１２０は、前記加熱した空気を前記外気流入部５３０に送風する送風部５１３０を含む。送風部５１３０は、熱電発電モジュール５１００で発生した電気エネルギーを利用して空気を加熱し、加熱した空気を外気流入部５３０に送風する。
【0194】
そして、外気を圧縮させて前記ヒーティング部５１２０に供給するコンプレッサー部５１１０をさらに含むことができる。
【0195】
このように、本実施例ではヒーティングコイル５３２および送風部５１３０に備えられた送風ファン５１３２を利用して外気流入部５３０の結氷を除去することができる。この時、熱電発電モジュール５１００は排出管５２０の廃熱を利用して電気エネルギーを生成し、これを製氷モジュールの各構成要素側に供給することができる。
【0196】
すなわち、本発明は船舶の廃熱を利用して電気エネルギーを生成することができるため、エネルギーの消費を最小化できる長所がある。
【0197】
図２７は、本発明の第２実施例に係る外気流入部製氷装置において、エンジン５１０の回転数が基準値以下の場合の動作を示した図面である。
【0198】
図２７に図示された本発明の第２実施例の場合、前述した第１実施例とすべての構成要素が同一に形成されるものの、制御部５２００がさらに備えられる点と、前記廃熱発生源はエンジン５１０を含む点が異なる。
【0199】
前記制御部５２００は船舶のエンジン５１０の回転数を感知し、前記エンジン５１０の回転数によって前記製氷モジュールを制御するようにすることができる。
【0200】
制御部は、船舶のエンジン５１０の回転数を感知して、エンジン５１０の回転数が基準値より大きい場合、ヒーティング部５１２０とヒーティングコイル５３２に電気エネルギーを供給するようにし、エンジン５１０の回転数が基準値以下の場合、ヒーティングコイル５３２に電気エネルギーを供給するようにする。
【0201】
図２７の場合、前記エンジン５１０の回転数が基準値以下の場合を示したものである。具体的には、前記制御部５２００はエンジン５１０の回転数を感知して基準値と比較し、エンジン５１０の回転数が基準値以下の場合には廃熱発生量が十分でないと判断して、送風部５１３０、ヒーティング部５１２０、コンプレッサー部５１１０に電気エネルギーを供給せず、前記ヒーティングコイル５３２のみを駆動させるようにすることができる。
【0202】
すなわち、本実施例では、制御部５２００によって廃熱量による電気エネルギーの発生量を予測して適合するように供給することができるようになる。
【0203】
ただし、これは一つの実施例であって、これとは異なり、ヒーティングコイル５３２の代わりに製氷装置の他の一部の構成要素を作動させることも可能であることは言うまでもない。
【0204】
図２８は、本発明の第２実施例に係る外気流入部製氷装置において、エンジン５１０の回転数が基準値より大きい場合の動作を示した図面である。
【0205】
図２８に図示された通り、前記制御部５２００がエンジン５１０の回転数を感知して基準値と比較し、エンジン５１０の回転数が基準値より大きい場合には廃熱発生量が十分であると判断して、ヒーティングコイル５３２だけでなく、送風部５１３０、ヒーティング部５１２０、コンプレッサー部５１１０に電気エネルギーをすべて供給するようにすることができる。
【0206】
図２９は、本発明の第３実施例に係る外気流入部製氷装置の各構成および動作を示した図面である。
【0207】
図２９に図示された本発明の第３実施例の場合、前記熱電発電モジュール５１００で発生した電気エネルギーを整流する電流調整部５３００をさらに含む。
【0208】
このような場合には、電流調整部５３００を通じて電流が一定に流れるように調整し、これを製氷装置の各構成要素に供給するようにすることができる。すなわち、本実施例の場合、電流調整部５３００が備えられることによって、安定した電源を維持することができるという長所がある。
【0209】
図３０は、本発明の一実施例に係る船底抵抗減少装置を示している。図３０に図示された通り、本発明の船底抵抗減少装置は、熱電発電部６２００、第１圧縮機６２１０、エアータンク６２３０、噴射機６２４０および制御部６６５０を含む。
【0210】
熱電発電部６２００は機関で発生する廃熱を利用して電力を生成することができる。
【0211】
前記機関がエンジン６１００の場合、熱電発電部６２００はエンジン６１００から排出される排気ガスの変動量に応じて電力の生成量を変動させることができる。
【0212】
すなわち、エンジン６１００に空気および燃料が多く供給されるほど、エンジン６１００の負荷量が増える。したがって、エンジン６１００から排出される排気ガスの量が増加して廃熱が高くなるため、熱電発電部６２００で発電される電力量が増加し得る。
【0213】
これに比べ、エンジン６１００の負荷量が減少すると、エンジン６１００から排出される排気ガスの量が減少して廃熱が低くなるため、熱電発電部６２００で発電される電力量が減少し得る。
【0214】
また、排気ガスの廃熱と第１冷却媒体の間の温度差が大きいほど、熱電発電部６２００で発電される電力量が増加するようになる。
【0215】
図３０に図示された通り、第１冷媒ライン６５００には第１冷却媒体が流れ、第１冷媒ポンプ６５１０は第１冷媒ライン６５００を流れる第１冷却媒体を移動させることができ、第１冷媒ポンプ６５１０はモーター６３１１により駆動され得る。
【0216】
第１冷却媒体は海水または真水であり得る。もちろん、必ずしもこれに限定されず、大気でもよくまたは別途に製作された冷却油でもよい。
【0217】
第１圧縮機６２１０は、熱電発電部６２００で生成する電力を利用して空気を圧縮するため、別途の電力消耗が発生しない。
【0218】
第１圧縮機６２１０はモーター６３１０により駆動され得る。
【0219】
一方、変換部６３００は、熱電発電部６２００で発電される電気によって、第１圧縮機６２１０のモーター６３１０に供給される電気の周波数を変換させることができる。
【0220】
変換部６３００は、熱電発電部６２００と第１圧縮機６２１０の間に位置して、熱電発電部６２００で発電される電気の供給を受けて第１圧縮機６２１０のモーター６３１０に供給することができる。
【0221】
例えば、変換部６３００は、熱電発電部６２００の発電量が多くなると、第１圧縮機６２１０のモーター６３１０に供給される電気の周波数を高くすることができる。したがって、モーター６３１０の回転数も供給される電気の周波数によって高くなり、第１圧縮機６２１０で圧縮される空気の量が多くなり得る。
【0222】
エアータンク６２３０は、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気を貯蔵することができる。
【0223】
噴射機６２４０は、第１圧縮機６２１０で生成した圧縮空気およびエアータンク６２３０に貯蔵された圧縮空気のうち少なくともいずれか一つの供給を受けて、船体と海水との摩擦抵抗を減らすために船底に向かって圧縮空気を噴射することができる。
【0224】
このように、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気は、エアータンク６２３０または噴射機６２４０のうち少なくとも一つに供給され得るが、制御部６６５０は熱電発電部６２００で生成する電力量によって第１圧縮機６２１０で圧縮された空気の移送経路を決定することができる。
【0225】
また、本発明の船底抵抗減少装置は、第２圧縮機６２２０をさらに含むことができる。
【0226】
第２圧縮機６２２０は、外部の電力の供給を受けて空気を圧縮させることができる。例えば、船舶に備えられた発電機またはバッテリーから電気の供給を受けることができ、または主エンジン６１００とは別途に備えられたエンジン６１００等によって供給される回転力によって空気を圧縮させることができる。
【0227】
すなわち、第２圧縮機６２２０で圧縮される空気の量は、エンジン６１００から排出される排気ガスの変動量に比例せず、外部の動力により一定となり得る。
【0228】
第２圧縮機６２２０で圧縮された空気は、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気と共にエアータンク６２３０に貯蔵され得る。
【0229】
一方、本発明の船底抵抗減少装置は、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気をエアータンク６２３０または噴射機６２４０に移送するために、圧縮空気パイプ６４１０、第１パイプ６４２０、第２パイプ６４３０および方向調節バルブ６４４０をさらに含むことができる。
【0230】
圧縮空気パイプ６４１０は、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気が移送される通路を提供し、第１パイプ６４２０は圧縮空気パイプ６４１０から分枝して前記噴射機６２４０と連結され、第２パイプ６４３０は圧縮空気パイプ６４１０から分枝して前記エアータンク６２３０と連結され得る。
【0231】
方向調節バルブ６４４０は、圧縮空気パイプ６４１０が第１パイプ６４２０と第２パイプ６４３０とに分枝する地点に設置され、圧縮空気が第１パイプ６４２０または第２パイプ６４３０のうちいずれか一つを通過するように、圧縮空気の経路を調節することができる。
【0232】
この時、制御部６６５０は方向調節バルブ６４４０の開閉方向を制御することができる。
【0233】
例えば、エンジン６１００から排出される排気ガスの量が減少する時、熱電発電部６２００で発電される電気量が少ないため、第１圧縮機６２１０で圧縮する空気の量が少なくてもよい。
【0234】
この時、制御部６６５０を通じて方向調節バルブ６４４０の開閉を調節して、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気をエアータンク６２３０に移送させることができる。第２圧縮機６２２０で圧縮された空気と第１圧縮機６２１０で圧縮された空気はエアータンク６２３０に貯蔵され、噴射機６２４０はエアータンク６２３０から供給された圧縮空気を船底に向かって噴射させることができる。
【0235】
これとは反対に、エンジン６１００から排出される排気ガス量が増加する時、熱電発電部６２００で発電される電気量が多いため、エンジン６１００から排出される排気ガス量が少ないときと比べて第１圧縮機６２１０で圧縮する空気の量が多くてもよい。
【0236】
この時、制御部６６５０を通じて方向調節バルブ６４４０の開閉を調節して、第１圧縮機６２１０で圧縮された空気を噴射機６２４０に移送させることができる。噴射機６２４０は第１圧縮機６２１０で供給された圧縮空気とエアータンク６２３０で供給された圧縮空気を船底に向かって噴射させることができる。
【0237】
したがって、本発明の一実施例に係る船底抵抗減少装置は、噴射機６２４０で生成する気泡の量がエンジン６１００から排出される排気ガスの変動量に比例し得る。
【0238】
図３１に図示された通り、熱電発電部６２００は排気ガスが流れる排気経路６５３０のうち排気レシーバー６６３０に備えられ得る。
【0239】
一般に、エンジン６１００から排出される排気ガスは排気バルブを通じて排出されるが、排気バルブから排出される排気ガスは排気レシーバー６６３０に集合してから排出される。したがって、熱電発電部６２００を排気ガスが集合している排気レシーバー６６３０に具備させることができる。
【0240】
図３２に図示された通り、第１冷媒ライン６５００が排気経路６５３０を包み込むと、熱電発電部６２００の一面は排気経路６５３０と接触し、他面は第１冷媒ライン６５００を流れる第１冷却媒体と接触することができる。
【0241】
または図３３に図示された通り、排気経路６５３０が第１冷媒ライン６５００を包み込むように備えられ、熱電発電部６２００の一面は排気経路６５３０を流れる排気ガスと接触し、他面は第１冷媒ライン６５００と接触することができる。
【0242】
すなわち、熱電発電部６２００は、一面と他面に接触する排気ガスの廃熱および第１冷却媒体の間の温度差を通じて発電することができる。
【0243】
熱電発電部６２００を排気レシーバー６６３０に配置するのは一例に過ぎず、これに限定されず、熱電発電部６２００は排気経路６５３０のうち異なる位置に備えられ得る。
【0244】
本発明の一実施例に係る船底抵抗減少装置は、別途のコントローラーを具備せず、エンジン６１００の廃熱が多くなると熱電発電部６２００で生成する発電量が多くなり、これに伴い、第１圧縮機６２１０で圧縮される空気の量が多くなるため、船底に噴射する気泡の量が多くなる。
【0245】
気泡の量が多くなると船底に対する摩擦抵抗を減らすことができるため、船舶の推進効率を増加させることができる。
【0246】
図３４は、本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置を示している。図３４に図示された通り、本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置は、熱電発電部６２００、冷却水熱電発電部６６００、第１圧縮機６２１０、第２圧縮機６２２０、エアータンク６２３０、噴射機６２４０および制御部６６５０を含むことができる。
【0247】
熱電発電部６２００、第１圧縮機６２１０、第２圧縮機６２２０、エアータンク６２３０、噴射機６２４０および制御部６６５０は、前述した一実施例と同一または実質的に類似するため、詳しい説明は省略する。
【0248】
冷却水熱電発電部６６００は図３５を参照して詳細に説明する。
【0249】
本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置は、第１冷却媒体が流れる第１冷媒ライン６５００上に備えられ、第１冷却媒体を移動させる第１冷媒ポンプ６５１０と、第２冷却媒体が流れる第２冷媒ライン６６１０上に備えられ、第２冷却媒体を移動させる第２冷媒ポンプ６６２０をさらに含むことができる。
【0250】
第１冷媒ライン６５００および第１冷媒ポンプ６５１０は、前述した一実施例と同一または実質的に類似し、第２冷却媒体も前述した第１冷却媒体と同一または実質的に類似するため、詳しい説明は省略する。
【0251】
図３５は、本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置の冷却水熱電発電部を示している。図３５に図示された通り、冷却水熱電発電部６６００は、ある一面は前記冷却水が流れる冷却水ライン６６３０と熱交換するように備えられ、他面は前記第２冷媒ライン６６１０と熱交換するように備えられ得る。
【0252】
すなわち、冷却水熱電発電部６６００はエンジン６１００を冷却させる冷却水と第２冷却媒体の間の温度差を通じて発電することができる。
【0253】
本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置の熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００で発電される電気は、エンジン６１００から排出される排気ガスの変動量によって変動され得る。
【0254】
前述した一実施例に説明された通り、エンジン６１００の負荷量はエンジン６１００に供給される空気および燃料であって、エンジン６１００の負荷量が増加すると、エンジン６１００から排出される排気ガスの量が増加し、したがって、廃熱が増加する。
【0255】
熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００はエンジン６１００の廃熱を利用して発電するため、エンジン６１００から排出される排気ガスの量が増加すると、発電される電気量が多くなり得る。
【0256】
これに比べ、エンジン６１００から排出される秘記ガスの量が減少すると熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００で発電される電気量が減少するようになる。
【0257】
図３４に図示された通り、本発明の他の実施例に係る船底抵抗減少装置の変換部６６４０は、熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００で発電される電気の供給を受け、モーター６３１０、３１１、３１２により駆動する第１冷媒ポンプ６５１０、第２冷媒ポンプ６６２０および第１圧縮機６２１０のうち少なくとも一つのモーター６３１０、６３１１、６３１２に供給される電気の周波数を変換させることができる。
【0258】
変換部６６４０は、熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００の発電量が多くなると、第１冷媒ポンプ６５１０、第２冷媒ポンプ６６２０および第１圧縮機６２１０のうち少なくとも一つのモーター６３１０、６３１１、６３１２に供給される電気の周波数を高くすることができる。
【0259】
すなわち、供給される電気の周波数が高いと、第１冷媒ポンプ６５１０を駆動させるモーター６３１１および第２冷媒ポンプ６６２０を駆動させるモーター６３１２の回転数が速くなり、これに伴い、第１冷却媒体および第２冷却媒体の移動速度が速くなり、第１圧縮機６２１０を駆動させるモーター６３１０の回転数が速くなると第１圧縮機６２１０で圧縮される空気の量が多くなり得る。
【0260】
これに比べ、熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００の発電量が少なくなると、第１冷媒ポンプ６５１０を駆動させるモーター６３１１、第２冷媒ポンプ６６２０を駆動させるモーター６３１２および第１圧縮機６２１０を駆動させるモーター６３１０に供給される電気の周波数を低くすることができる。
【0261】
すなわち、供給される電気の周波数が低いと第１冷媒ポンプ６５１０および第２冷媒ポンプ６６２０により移送される第１冷却媒体および第２冷却媒体の移動速度が遅くなり、第１圧縮機６２１０で圧縮される空気の量も少なくなり得る。
【0262】
したがって、本発明の他の実施例に係る船底抵抗装置は、熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００で発電される電気を第１冷媒ポンプ６５１０、第２冷媒ポンプ６６２０および第１圧縮機６２１０のうち少なくとも一つに供給するため、第１冷媒ポンプ６５１０、第２冷媒ポンプ６６２０および第１圧縮機６２１０を駆動するための別途の電力消耗が発生しない。
【0263】
また、熱電発電部６２００および冷却水熱電発電部６６００で第１圧縮機６２１０のモーター６３１０に供給する電力量が廃熱に比例するため、第１圧縮機６２１０で圧縮される空気の量が廃熱に比例するようになる。
【0264】
したがって、噴射機６２４０で噴射させる気泡の量がエンジン６１００の廃熱に比例して、廃熱が増加すると気泡の量が増加し、廃熱が減少すると気泡の量も減少し得る。
【0265】
図３６は、本発明の一実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステムを示す図面である。図３６を参照すると、本発明の一実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１００は、タービン７３１０、圧縮機７３２０、熱電発電部７２１０、７２２０および駆動部７３５０を含むことができる。
【0266】
タービン７３１０は、エンジン７２０から排出された排気ガスが流れる排気管７３０と連結され得る。前記タービン７３１０は、前記排気管７３０を流れる排気ガスによって回転することができる。すなわち、前記タービン７３１０は前記エンジン７２０の排気ガスを利用して第１動力を提供することができる。
【0267】
圧縮機７３２０は、前記タービン７３１０の前記第１動力によって圧縮された空気をエンジン７２０に供給することができる。また、前記圧縮機７３２０に外部の空気を供給する空気供給部７５０が設置され得る。前記空気供給部７５０と前記圧縮機７３２０の間には空気ライン７３６０が設置され、前記空気供給部７５０から供給された空気は前記空気ライン７３６０に沿って前記圧縮機７３２０に移送され得る。
【0268】
このようなタービン７３１０と圧縮機７３２０の動作により、前記エンジン７２０に圧縮空気が供給されることによって、前記エンジン７２０の出力を高めることができる。
【0269】
熱電発電部７２１０、７２２０は、前記エンジン７２０の駆動によって発生した熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。前記熱電発電部７２１０、７２２０は前記第１熱電発電部７２１０および第２熱電発電部７２２０を含むことができる。
【0270】
前記第１熱電発電部７２１０は前記エンジン７２０に設置され、第１高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第１高温部は前記エンジン７２０で発生した熱と接触し、前記第１低温部は前記エンジン７２０に供給される冷却水と接触し、前記第１半導体素子部は前記第１高温部と前記第１低温部との間に備えられて電力を生産することができる。すなわち、前記第１熱電発電部７２１０は、前記エンジン７２０と前記冷却水の温度差により電力を生産することができる。ただし、前記第１熱電発電部７２１０はこれに限定されず、前記エンジン７２０の熱を利用して電力が生産できるように多様に構成され得る。
【0271】
前記第２熱電発電部７２２０は前記排気管７３０に設置され、第２高温部（図示せず）、第２低温部（図示せず）および第２半導体素子部（図示せず）を含むことができる。前記第２高温部は前記排気管７３０に沿って流れる排気ガスの熱と接触し、前記第２低温部は前記エンジン７２０に供給される冷却水と連結されて前記冷却水と接触し、前記第２半導体素子部は前記第２高温部と前記第２低温部との間に備えられて電力を生産することができる。すなわち、前記第２熱電発電部７２３０は、前記排気ガスと前記冷却水の温度差により電力を生産することができる。ただし、前記第２熱電発電部７２２０はこれに限定されず、前記排気ガスの熱を利用して電力が生産できるように多様に構成され得る。
【0272】
また、前記第２熱電発電部７２２０は前記排気管７３０に設置されたガスレシーバー７４００に設置され得る。前記ガスレシーバー７４００は前記排気管７３０に沿って排出される排気ガスを一時的に貯蔵することができ、前記排気管７３０の圧力の増減幅を低減させることができる。前記第２熱電発電部７２２０は前記排気ガスが前記ガスレシーバー７４００に貯蔵されるため、増加した熱を電力に変換することができる。
【0273】
駆動部７３５０は前記熱電発電部７２１０、７２２０の電力によって駆動され得る。前記駆動部７３５０は前記熱電発電部７２１０、７２２０により生成した電力を利用して第２動力を提供することができる。前記駆動部７３５０は、前記タービン７３１０の回転軸に延びた駆動部回転軸７３５５を含むことができる。このため、前記駆動部７３５０の回転によって前記圧縮機７３２０を作動させることができる。
【0274】
前記駆動部７３５０と前記第１熱電発電部７２１０および前記駆動部７３５０と前記第２熱電発電部７２２０の間には、電流が流れる第１導線７２１２および第２導線７２２２が設置され得る。このため、前記駆動部７３５０は前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力の供給を受けることができる。
【0275】
前記駆動部７３５０は電流調節部（図示せず）および直流モーター（ＤＣ Ｍｏｔｏｒ）を含むことができる。前記電流調節部は前記熱電発電部７２１０、７２２０から供給された電流を、より一定の値に維持させて前記直流モーターに電流を供給することができる。
【0276】
また、前記駆動部７３５０は、インバーター部（図示せず）および交流モーター（ＡＣ Ｍｏｔｏｒ）を含むことができる。前記インバーター部は、前記熱電発電部７２１０、７２２０から供給された直流電流を交流電流に変換して前記交流モーターに交流電流を供給することができる。
【0277】
このため、前記圧縮機７３２０は前記第１動力または第２動力を利用して空気を圧縮することができる。すなわち、前記圧縮機７３２０は、前記タービン７３１０の回転力の伝達を受けると共に前記駆動部７３５０の回転力の伝達を受けるため、圧縮ライン７３７０を経由して前記エンジン７２０に圧縮された空気を供給することができる。
【0278】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１００は、前記タービン７３１０の回転力に前記駆動部７３５０の回転力を追加することによって、前記エンジン７２０に圧縮された空気量を増加させることができる。
【0279】
また、前記駆動部７３５０を作動させるためのエネルギーを、前記エンジン７２０の駆動によって発生した熱または排気ガスを利用することによって、海上構造物内のエネルギー効率を向上させることができる。
【0280】
一方、前記駆動部７３５０は前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力量により回転することができる。前記熱電発電部７２１０、７２２０は前記エンジン７２０の負荷量によって、発生した電力が異なり得る。すなわち、前記エンジン７２０の負荷量が高い場合、前記第１熱電発電部７２１０では前記エンジン７２０で発生する熱が増加して電力生産が増加され得、前記第２熱電発電部７２２０では前記エンジン７２０で発生する排気ガス量が増加して電力生産が増加され得る。また、前記エンジン７２０の負荷量によって前記エンジン７２０に供給される圧縮された空気の量が決定され得る。すなわち、前記エンジン７２０の負荷量が高い場合、前記エンジン７２０で必要な圧縮された空気量が増加する。これに伴い、前記エンジン７２０に供給される圧縮された空気は、前記熱電発電部７２１０、７２２０で増加した電力によって前記駆動部７３５０の作動が増加するようになる。したがって、前記駆動部７３５０の増加した回転力によって、前記圧縮機７３２０は圧縮された空気の量を増加させて前記エンジン７２０に供給することができる。
【0281】
【0282】
まず、エンジン７２０で発生した排気ガスは排気管７３０を通じて外部に排出される。－（１）
【0283】
この時、前記排気管７３０にはタービン７３１０が連結される。前記タービン７３１０は、前記排気管７３０を通じて移送される排気ガスの流れによって回転する。これによって、前記タービン７３１０の回転力は圧縮機７３２０に伝えられ、前記圧縮機７３２０は空気を圧縮することができる。
【0284】
そして、前記タービン７３１０を通過した排気ガスはガスレシーバー７４００に一時的に貯蔵される。
【0285】
一方、前記エンジン７２０または前記ガスレシーバー７４００に設置された熱電発電部７２１０、７２２０は、前記エンジン７２０の熱または前記排気ガスの熱を利用して電力を生産する。そして、生産された電力は第１導線７２１２または第２導線７２２２に沿って駆動部７３５０に移送される。
【0286】
次いで、空気供給部７５０は空気ライン７３６０を通じて圧縮機７３２０に空気を供給する。－（２）
【0287】
前記圧縮機７３２０は、前記タービン７３１０の回転力と前記駆動部７３５０の回転力とが出されて空気を圧縮することができる。前記圧縮された空気は圧縮ライン７３７０に沿って前記エンジン７２０に移送される。－（３）
【0288】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１００は、前記エンジン７２０の熱または排気ガスを通じて生産された電力を利用して圧縮空気量を増加させることによって、前記エンジン７２０の効率を向上させることができる。
【0289】
図３８は、本発明の他の実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステムを示す図面である。本実施例で説明されていない他の構成要素は、前述した実施例と実質的に類似するため、説明を省略する。図３８を参照すると、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、複数個のタービン７３１１、７３１２、７３１３、複数個の圧縮機７３２１、７３２２、７３２３および複数個の駆動部７３５１、７３５２、７３５３を含むことができる。
【0290】
複数個のタービン７３１１、７３１２、７３１３は、前記排気ガスが排出される経路に沿って第１タービン７３１１第２タービン７３１２および第３タービン７３１３を含むことができる。
【0291】
前記第１タービン７３１１は、前記排気管７３０と連通する第１連結管７３１を通じて前記排気ガスが流入する。前記第２タービン７３１２は、前記排気管７３０と連通する第２連結管７３２を通じて前記排気ガスが流入する。前記第３タービン７３１３は、前記排気管７３０と連通する第３連結管７３３を通じて前記排気ガスが流入する。
【0292】
前記第２連結管７３２は、前記第２タービン７３１２を経由した排気ガスが前記第１タービン７３１１に流入するように、前記第１連結管７３１と連通する。前記第３連結管７３３は、前記第３タービン７３１３を経由した排気ガスが前記第２タービン７３１２に流入するように、前記第２連結管７３２と連通する。
【0293】
前記第１タービン７３１１と前記第２タービン７３１２の間には、前記第１タービン７３１１と前記第２タービン７３１２の間の排気ガスの移送を制御する第１バルブ７５１０が設置され得る。前記第１バルブ７５１０は、前記第１連結管７３１と前記第２連結管７３２が連結される連結点に設置され得る。前記第１バルブ７５１０は、三方バルブ（３－ｗａｙ ｖａｌｖｅ）であり得る。前記第１バルブ７５１０は、前記第２タービン７３１２を経由した排気ガスが前記第１タービン７３１１に流入するか遮断されるように制御することができる。
【0294】
前記第２タービン７３１２と前記第３タービン７３１３の間には、前記第２タービン７３１２と前記第３タービン７３１３の間の排気ガスの移送を制御する第２バルブ７５２０が設置され得る。前記第２バルブ７５２０は、前記第２連結管７３２と前記第３連結管７３３が連結される連結点に設置され得る。前記第２バルブ７５２０は前記第１バルブと同様に、三方バルブ（３－ｗａｙ ｖａｌｖｅ）であり得る。前記第２バルブ７５２０は、前記第３タービン７３１３を経由した排気ガスが前記第２タービン７３１２に流入するか遮断されるように制御することができる。
【0295】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１タービン７３１１、前記第２タービン７３１２および前記第３タービン７３１３を選択的に作動させることができる。前記エンジン７２０の負荷量が第１臨界値未満の場合、前記第１バルブ７５１０および前記第２バルブ７５２０を作動させることによって、前記排気ガスが前記第１タービン７３１１にのみ流入され得る。この時、前記第１臨界値は３０％であり得る。このため、前記エンジン７２０の負荷量が小さいため前記排気ガスの排出量が少ない場合、前記第２タービン７３１２および前記第３タービン７３１３が排気ガスの排出に抵抗となることを防止することができる。
【0296】
また、前記エンジン７２０の負荷量が第２臨界値未満の場合、前記第１バルブ７５１０は開放し、前記第２バルブ７５２０は閉鎖することによって、前記排気ガスが前記第１タービン７３１１と前記第２タービン７３１２に流入され得る。この時、前記第２臨界値は６０％であり得る。このため、前記第３タービン７３１３が前記排気ガスの排出に抵抗となることを防止することができる。
【0297】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記第１バルブ７５１０および前記第２バルブ７５２０を開閉することによって、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１タービン７３１１、前記第２タービン７３１２および前記第３タービン７３１３を選択的に作動させることができる。
【0298】
複数個の圧縮機７３２１、７３２２、７３２３は、前記第１タービン７３１１、前記第２タービン７３１２、前記第３タービン７３１３のそれぞれに対応するように、第１圧縮機７３２１、第２圧縮機７３２２および第３圧縮機７３２３を含むことができる。
【0299】
前記第１圧縮機７３２１は、前記空気供給部７５０と連通した空気ライン７３６０に沿って外部の空気の供給を受けることができる。前記第１圧縮機７３２１は前記第１タービン７３１１の回転力によって空気を圧縮することができる。前記第１圧縮機７３２１で圧縮された空気は、前記エンジン７２０に供給されるか前記第２圧縮機７３２２に移送され得る。
【0300】
前記第２圧縮機７３２２は、前記第１圧縮機７３２１で前記圧縮された空気の供給を受けることができる。前記第２圧縮機７３２２は前記第２タービン７３１２の回転力によって圧縮された空気をさらに圧縮することができる。前記第２圧縮機７３２２で圧縮された空気は、前記エンジン７２０に供給されるか前記第３圧縮機７３２３に移送され得る。
【0301】
前記第３圧縮機７３２３は、前記第２圧縮機７３２２で前記圧縮された空気の供給を受けることができる。前記第３圧縮機７３２３は前記第３タービン７３１３の回転力によって圧縮された空気をさらに圧縮することができる。前記第３圧縮機７３２３で圧縮された空気は前記エンジン７２０に供給され得る。
【0302】
一方、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記圧縮された空気が前記エンジン７２０に供給される経路に設置される熱交換器７３８１、３８２、３８３をさらに含むことができる。
【0303】
前記熱交換器７３８１、７３８２、７３８３は、前記第１圧縮機７３２１、前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３のそれぞれを経由した圧縮された空気が流入する第１熱交換器７３８１、第２熱交換器７３８２および第３熱交換器７３８３を含むことができる。
【0304】
前記第１熱交換器７３８１、前記第２熱交換器７３８２および前記第３熱交換器７３８３は、前記圧縮された空気の温度を下げることができ、図示してはいないが、前記エンジン７２０に供給される冷却水と連結され得る。前記第１熱交換器７３８１、前記第２熱交換器７３８２および前記第３熱交換器７３８３は、前記圧縮された空気と前記冷却水を熱交換させることによって、前記圧縮された空気の温度を下げることができる。
【0305】
前記第１熱交換器７３８１は、前記第１圧縮機７３２１と連結された第１圧縮空気ライン７３６１に沿って圧縮された空気の供給を受けることができる。前記第２熱交換器７３８２は、前記第２圧縮機７３２２と連結された第２圧縮空気ライン７３６２に沿って圧縮された空気の供給を受けることができる。前記第３熱交換器７３８３は、前記第３圧縮機７３２３と連結された第３圧縮空気ライン７３６３に沿って圧縮された空気の供給を受けることができる。
【0306】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記第１熱交換器７３８１、前記第２熱交換器７３８２および前記第３熱交換器７３８３を含むことによって、前記エンジン７２０に供給される圧縮された空気の温度を下げて前記エンジン７２０の効率を向上させることができる。
【0307】
また、前記第１圧縮機７３２１と前記第２圧縮機７３２２との間の空気の移送を制御する第３バルブ７５３０が設置され得る。前記第３バルブ７５３０は、前記第１圧縮機７３２１と前記第１熱交換器７３８１を経由した圧縮された空気を前記エンジン７２０または前記第２圧縮機７３２２に選択的に供給することができる。
【0308】
また、前記第２圧縮機７３２２と前記第３圧縮機７３２３との間の空気の移送を制御する第４バルブ７５４０が設置され得る。前記第４バルブ７５４０は、前記第２圧縮機７３２２と前記第２熱交換器７３８２を経由した圧縮された空気を前記エンジン７２０または前記第３圧縮機７３２３に選択的に供給することができる。
【0309】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１圧縮機７３２１、前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３を選択的に作動させることができる。すなわち、前記エンジン７２０の負荷量が前記第１臨界値未満の場合、前記第３バルブ７５３０および前記第３バルブ７５４０を作動させることによって、前記第１圧縮機７３２１を経由して圧縮された空気が前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３を経由せずに前記エンジン７２０に供給され得る。すなわち、前記第１タービン７３１１のみが作動する場合、前記第１タービン７３１１に対応する前記第１圧縮機７３２１のみを作動させることができる。
【0310】
また、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値未満の場合、前記第３バルブ７５３０は開放し、前記第４バルブ７５４０は閉鎖することによって、前記第１圧縮機７３２１を経由して圧縮された空気が前記第３圧縮機７３２３を経由せずに前記第２圧縮機７３２２を経由して前記エンジン７２０に供給され得る。すなわち、前記第２タービン７３１２に対応する前記第２圧縮機７３２２を作動させることができる。
【0311】
また、前記第１バルブ７５１０と前記第３バルブ７５３０は同一に開閉され、前記第２バルブ７５３０と前記第４バルブ７５４０は同一に開閉され得る。
【0312】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記第３バルブ７５３０および前記第４バルブ７５４０を開閉させることによって、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１圧縮機７３２１、前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３を選択的に作動させることができる。
【0313】
一方、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１に適用される駆動部は、前記第１圧縮機７３２１、前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３に対応するように、第１駆動部７３５１、第２駆動部７３５２および第３駆動部７３５３を含むことができる。
【0314】
前記熱電発電部７２１０、７２２０は、前記エンジン７２０の負荷量によって、発生した電力が異なり得る。すなわち、前記エンジン７２０の負荷量が高い場合、前記第１熱電発電部７２１０では前記エンジン７２０で発生する熱が増加して電力生産が増加され得、前記第２熱電発電部７２２０では前記エンジン７２０で発生する排気ガス量が増加して電力生産が増加され得る。
【0315】
また、前記熱電発電部７２１０、７２２０は、前記エンジン７２０の負荷量によって、発生した電力を前記第１駆動部７３５１、前記第２駆動部７３５２または前記第３駆動部７３５３のそれぞれに供給することができる。
【0316】
前記第１駆動部７３５１と前記第１熱電発電部７２１０および前記第１駆動部７３５１と前記第２熱電発電部７２２０の間には、電流が流れる第１導線７２１２および第２導線７２２２が設置され得る。前記第１導線７２１２と前記第２導線７２２２から前記第２駆動部７３５２に連結される第３導線７２２４が設置され得る。そして、前記第３導線７２２４から前記第３駆動部７３５３に連結される第４導線７２２６が設置され得る。
【0317】
そして、前記第３導線７２２４には第１スイッチ部７２３１が設置され得る。前記第１スイッチ部７２３１は前記エンジン７２０の負荷量が前記第１臨界値未満の場合、前記第３導線７２２４を閉鎖することができる。また、前記第４導線７２２６には第２スイッチ部７２３２が設置され得る。前記第２スイッチ部７２３２は前記エンジン７２０の負荷量が前記第１臨界値未満の場合、前記第４導線７２２６を閉鎖することができる。すなわち、前記第１スイッチ部７２３１は前記第１バルブ７５１０と前記第３バルブ７５３０と同一に開閉され、前記第２スイッチ部７２３２は前記第２バルブ７５２０と前記第４バルブ７５４０と同一に開閉され得る。
【0318】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１スイッチ部７２３１および前記第２スイッチ部７２３２を作動させることによって、前記熱電発電部７２１０、２２０で発生した電力を前記第１駆動部７３５１、前記第２駆動部７３５２および前記第３駆動部７３５３のそれぞれに供給することができる。すなわち、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力量により前記第１圧縮機７３２１、前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３を選択的に作動させることによって、前記エンジン７２０に効率的に圧縮された空気を供給することができる。
【0319】
【0320】
まず、エンジン７２０で発生した排気ガスは、排気管７３０を通じて外部に排出され得る。この時、前記エンジン７２０で発生した排気ガスは、排気管７３０から分枝した第１分枝管７３１を経由して前記第１タービン７３１１に流入する。前記第１タービン７３１１に流入した排気ガスは、前記第１タービン７３１１を回転させることができる。そして、前記エンジン７２０の負荷量が第１臨界値未満の場合、第１バルブ７５１０および第２バルブ７５２０を作動させて、前記第２タービン７３１２および前記第３タービン７３１３に排気ガスが経由しないようにする。－（１）
【0321】
一方、前記エンジン７２０の負荷量が第２臨界値未満の場合、前記第１バルブ７５１０および前記第２バルブ７５２０を作動させて前記第３タービン７３１３に排気ガスが経由しないようにし、前記第２タービン７３１２に排気ガスが供給され得る。すなわち、前記エンジン７２０で発生した排気ガスは、排気管７３０から分枝した第２分枝管７３２を経由して前記第２タービン７３１２に流入する。前記第２タービン７３１２に流入した排気ガスは、前記第２タービン７３１２を回転させることができる。前記第２タービン７３１２を経由した排気ガスは再び前記第１タービン７３１１に流入する。－（２）
【0322】
一方、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値以上の場合、前記第１バルブ７５１０および前記第２バルブ７５２０を作動させて前記第３タービン７３１３に排気ガスが供給され得る。すなわち、前記エンジン７２０で発生した排気ガスは、排気管７３０から分枝した第３分枝管７３３を経由して前記第３タービン７３１３に流入する。前記第３タービン７３１３に流入した排気ガスは、前記第３タービン７３１３を回転させることができる。前記第３タービン７３１３を経由した排気ガスは、再び前記第２タービン７３１２に流入する。－（３）
【0323】
そして、空気供給部７５０は、空気ライン７３６０を通じて第１圧縮機７３２１に空気を供給する。－（４）
【0324】
前記第１圧縮機７３２１は前記第１タービン７３１１の回転力によって空気を圧縮することができる。前記圧縮された空気は、第１圧縮空気ライン７３６１に沿って第１熱交換器７３８１を経由した後、エンジンライン７３７４に沿って前記エンジン７２０に移送され得る。ここで、前記エンジン７２０の負荷量が前記第１臨界値未満の場合、第３バルブ７５３０および第４バルブ７５４０を作動させて前記圧縮された空気が前記第２圧縮機７３２２および前記第３圧縮機７３２３に流入しないようにする。－（５）
【0325】
また、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値未満の場合、前記第３バルブ７５３０は開放し、前記第４バルブ７５４０は閉鎖することによって、前記第１圧縮機７３２１で圧縮された空気が前記第２圧縮機７３２２に流入され得る。前記第２圧縮機７３２２により圧縮された空気は、前記第２圧縮空気ライン７３６２に沿って前記エンジンライン７３７４に連結されて前記エンジン７２０に移送され得る。－（６）
【0326】
また、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値以上の場合、前記第４バルブ７５４０を作動させて前記第２圧縮機７３２２で圧縮された空気が前記第３圧縮機７３２３に流入され得る。前記第３圧縮機７３２３により圧縮された空気は前記第３圧縮空気ライン７３６３に沿って前記エンジンライン７３７４に連結されて前記エンジン７２０に移送され得る。－（７）
【0327】
一方、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力は、第１導線７２１２または第２導線７２２２に沿って前記第１駆動部７３５１に移送される。
【0328】
この時、前記エンジン７２０の負荷量が前記第１臨界値未満の場合、前記第１スイッチ部７２３１を作動させて前記第３導線７２２４を短絡させる。このため、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力は、前記第２駆動部７３５２および前記第３駆動部７３５３に電力を供給しないようになる。すなわち、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力は、前記第１駆動部７３５１を駆動させることによって、前記第１圧縮機７３２１でのみ圧縮された空気を生産するようになる。
【0329】
また、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値未満の場合、前記第２スイッチ部７２３２を作動させて前記第４導線７２２６を短絡させる。このため、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力は、前記第１駆動部７３５１および前記第２駆動部７３５２に供給するようになる。すなわち、前記第１駆動部７３５１および前記第２駆動部７３５２により前記第１圧縮機７３２１および前記第２圧縮機７３２２が作動するため、前記エンジン７２０に圧縮された空気を供給することができる。
【0330】
最後に、前記エンジン７２０の負荷量が前記第２臨界値以上の場合、前記第２スイッチ部７２３２を作動させて前記第４導線７２２６を連結させる。このため、前記熱電発電部７２１０、７２２０で生産された電力は、前記第１駆動部７３５１、前記第２駆動部７３５２および前記第３駆動部７３５３に供給されるようになる。
【0331】
このように、本実施例に係る海上構造物のターボチャージャーシステム７１０１は、前記エンジン７２０の負荷量に応じて前記第１駆動部７３５１、前記第２駆動部７３５２および前記第３駆動部７３５３のそれぞれを制御することができるようになるため、前記熱電発電部７２１０、７２２０で発生した電力を効率的に使用することができる。
【0332】
図４０は、船舶のエンジン８１０および排気ガス排出経路を示した図面である。
【0333】
図４０に図示された通り、船舶８１のエンジン８１０で発生した排気ガスは排出管８２０を通じて外部に排出され、このようにエンジン８１０から排気ガス排出経路の間には多様な廃熱発生源が備えられ得る。
【0334】
本発明の場合、前記廃熱発生源には一つ以上の熱電素子が備えられた熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂが備えられ、これを通じて廃熱を電気エネルギーに変換させる。
【0335】
熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂは熱媒体間の温度差を通じて電気を生成するものであって、熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂは船舶８１のエンジン８１０から排気ガス排出経路の間に存在する廃熱発生源に備えられ得る。
【0336】
このような熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂの一側は廃熱発生源に接触し、熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂの他側は廃熱発生源と温度差がある熱媒体が流れる熱媒体移送部（図示せず）と接触することができる。
【0337】
廃熱発生源と温度差がある熱媒体としては、海水、真水または船舶の外気が挙げられるが、これに限定されない。
【0338】
図４０には、前記熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂは排気ガス排出管８２０とエコノマイザー８１５に備えられて廃熱を回収するものとしたが、これに制限されず、前記廃熱発生源は排気ガス排出管８２０、エコノマイザー８１５の他にもエンジン８１０等の多様な構成要素のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
【0339】
そして、以下で説明する本実施例では、排気ガス排出管８２０およびエコノマイザー８１５に熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂが備えられたものとして説明する。
【0340】
一方、本発明の推力補助装置は、前記熱電発電モジュール８１００で発生した電気エネルギーを利用してエンジン８１０のクランクシャフトを回転させるモーターに追加の動力を印加する調速部を含む。
【0341】
以下ではこれについての具体的な実施例について説明する。
【0342】
図４１は、本発明の第１実施例に係る推力補助装置の各構成および動作を示した図面である。
【0343】
図４１に図示された通り、本発明の第１実施例に係る推力補助装置は、排気ガス排出管８２０に備えられた熱電発電モジュール８１００ａと、エコノマイザー８１５に備えられた熱電発電モジュール８１００ｂと、調速部（ｓｐｅｅｄ ｇｏｖｅｒｎｏｒ）８４０を含む。
【0344】
すなわち、エンジン８１０で発生する排気ガスは、排出管８２０側に流動して排出され、この過程で排気ガスの廃熱を利用するエコノマイザー８１５が備えられる。そして、エコノマイザー８１５および排出管８２０で発生する廃熱を利用して、各熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂは電気エネルギーを生成し、これを調速部８４０に供給する。
【0345】
調速部８４０は、熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂで発生した電気エネルギーの供給を受けてエンジンに追加の動力を提供する。例えば、調速部８４０は、熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂで発生した電気エネルギーをエンジン８１０のクランクシャフト８３２を回転させるモーター８３０に印加し、これによって、モーター８３０は追加の動力を発生させて船舶に推力を発生させるプロペラ８３４に伝達する。
【0346】
すなわち、本発明は船舶の廃熱を利用して電気エネルギーを生成することができるため、エネルギーの消費を最小化すると共に、状況に応じて船舶の追加的な推力を補助することができるという長所がある。
【0347】
それだけでなく、追加的な推力を印加する場合、エンジン８１０の回転数が増加するため、発生する廃熱量および電気エネルギーの生成量がさらに増加して提供可能な推力量も増加する長所がある。
【0348】
図４２は、本発明の第２実施例に係る推力補助装置において、モーター８３０の回転数が基準値以上の場合の動作を示した図面である。
【0349】
図４２に図示された本発明の第２実施例の場合、モーター８３０の回転数を感知する回転感知部８５０がさらに備えられる。すなわち、本実施例において、前記調速部８４０は前記回転感知部８５０の感知結果に対応するように、前記モーター８３０に追加の動力を印加することができる。
【0350】
このようにする理由は、船舶に別途の推力が不要な場合には、熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂを通じて生成する電気エネルギーを他の構成要素に活用するようにし、クランクシャフト８３２の回転数にモーター８３０の回転数を合わせるためである。
【0351】
そして、本実施例の場合、回転感知部８５０によって前記モーター８３０の回転数が基準値以上の場合を示したものであって、補助的な推力が要求されない状況を示している。調速部８４０は、回転感知部８５０から入力された前記モーター８３０の回転数と基準値とを比較して、回転数が基準値以上の場合、各熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂにより生成する電気エネルギーを船舶に備えられた他の構成要素８６０側に供給するようにすることができる。前記他の構成要素８６０は、船舶に備えられた各種電気機器などであり得る。
【0352】
このため、調速部８４０はモーター８３０に電気エネルギーの供給を中断することができる。
【0353】
図４３は、本発明の第２実施例に係る推力補助装置において、モーター８３０の回転数が基準値以上の場合、さらに他の形態の動作を示した図面である。
【0354】
図４３の場合、図４２のように回転感知部８５０により前記モーター８３０の回転数が基準値以上の場合であって、同じ状況を示しているが、このような状況で前記調速部８４０は、前記熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂで発生した電気エネルギーの一部のみを前記モーター８３０に供給し、残りの電気エネルギーを船舶に備えられた他の構成要素８６０に供給することができる。
【0355】
すなわち、図４３の場合には、少量の推力のみを発生させ、残りの電気エネルギーを他の構成要素に活用することができる形態である。これは、モーター８３０の回転数によって選択的に行われ得るであろう。
【0356】
図４４は、本発明の第３実施例に係る推力補助装置の各構成および動作を示した図面である。
【0357】
図４４に図示された本発明の第３実施例の場合、排気ガス排出管８２０およびエコノマイザー８１５にそれぞれ熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂが備えられることは、前述した各実施例と同じである。
【0358】
ただし、本実施例の場合には、エコノマイザー８１５に備えられた熱電発電モジュール８１００ｂは調速部８４０側に電気エネルギーを供給し、排出管８２０側に備えられた熱電発電モジュール８１００ａは船舶の他の構成要素８６０側に電気エネルギーを供給する点が、前述した各実施例と異なって形成される。
【0359】
すなわち、本実施例のように、前記複数個の廃熱発生源に備えられた熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂのうち一部は前記調速部８４０に電気エネルギーを伝達し、前記複数個の廃熱発生源に備えられた熱電発電モジュール８１００ａ、８１００ｂのうち残りの一部は船舶に備えられた他の構成要素に電気エネルギーを伝達することもできる。
【0360】
以上のように、本発明に係る実施例を詳察し、前述した実施例の他にも本発明がその趣旨や範疇から逸脱することなく他の特定の形態に具体化できることは、該当技術に通常の知識を有する者には自明である。したがって、前述された実施例は、制限的なものではなく、例示的なものであるとみなされるべきであり、したがって、本発明は前述した説明に限定されず、添付された請求項の範疇およびそれと同等な範囲内で変更されてもよい。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】