JP4452932B2 - 船舶用電気推進システム - Google Patents
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Description
本発明は船舶の省エネルギー効率の高い船舶用電気推進システムに関する。
従来の船舶用電気推進システムを図４及び図５を参照して説明する。
図４は従来の船舶用電気推進システムの構成図であり、主発電装置４は、主発電装置４の機関１と、機関１に直結された第１発電機２と、機関１の排ガスによって駆動される過給機３とから構成されている。また、船舶を推進する推進装置８は、主推進電動機５と固定ピッチプロペラ６Ａと両者を連結する推進軸７とから構成されている。主発電装置４で発電した電力は、配電盤１０から主推進電動機５に繋がる第１インバータ９と遮断器１１を経て船内負荷１３に繋がる船内電源系統１２に送電されている。
このように構成された船舶用電気推進システムにおける船舶の推進力は、第１インバータ９により主推進電動機５の回転数を制御することにより行われている。
図４は従来の船舶用電気推進システムの構成図であり、主発電装置４は、主発電装置４の機関１と、機関１に直結された第１発電機２と、機関１の排ガスによって駆動される過給機３とから構成されている。また、船舶を推進する推進装置８は、主推進電動機５と固定ピッチプロペラ６Ａと両者を連結する推進軸７とから構成されている。主発電装置４で発電した電力は、配電盤１０から主推進電動機５に繋がる第１インバータ９と遮断器１１を経て船内負荷１３に繋がる船内電源系統１２に送電されている。
このように構成された船舶用電気推進システムにおける船舶の推進力は、第１インバータ９により主推進電動機５の回転数を制御することにより行われている。
図５は従来の他の船舶用電気推進システムの構成図であり、図４の船舶用電気推進システムと相違する構成は、固定ピッチプロペラ６Ａの代りに可変ピッチプロペラ６Ｂを用い、インバータを使用しないで主推進電動機５の回転数を一定回転として、可変ピッチプロペラ６Ｂのピッチを制御することで船舶の推進力を制御している点であり、その他の構成は図４の船舶用電気推進システムと同一であるので、同一構成部分には同一符号を付して重複説明は省略する。
上記したように、従来の船舶用電気推進システムは、主機関によりプロペラを駆動しこの主機関の回転数によって航行速度を制御するそれ以前の船舶推進システムと比べると、ＮＯｘ、ＣＯ２排出量削減による環境負荷が小さく、経済性・安全性・操縦性に優れた省エネルギー効果がある。
しかしながら、近年、省エネルギー化・環境負荷の低減および省コスト化による経済性が求められており、船舶用電気推進システムに関してもその例外ではなく、改良された種々の船舶用電気推進システムが提案されている。
例えば、低出力側での効率を向上させた船舶用電気推進装置（特許文献１参照）や、ダイレクトドライブモータを用いた経済性に優れた船舶用電気推進システム（特許文献２）等が提案されている。
特開２０００−２６２０８５号公報
特許第２５１３２１７号公報
上記したような従来の船舶用電気推進システムでは、推進電動機を駆動するための電力と船内負荷電力を供給するための発電装置が設けられており、特に発電装置の機関に設置された過給機から排出される余剰排気ガスエネルギーはほとんど利用されていない。
本発明者等は、推進電動機を駆動するための電力と船内負荷電力を供給するための発電装置の機関に着目し、この発電装置の機関に設置された過給機の排気ガスエネルギーを余すことなく利用しようとして研究と実験をした結果、本船舶用電気推進システムを発明したものである。
本発明の課題は、主発電装置を構成する過給機の排気ガスエネルギーを有効に利用して省エネルギー効率の高い船舶用電気推進システムを提供することにある。
本発明の課題は、主発電装置を構成する過給機の排気ガスエネルギーを有効に利用して省エネルギー効率の高い船舶用電気推進システムを提供することにある。
上記課題を達成するために、請求項１記載の発明は、主推進電動機およびプロペラを推進軸で連結した推進装置と、前記主推進電動機へ第１インバータを介して電力を供給する第１の発電機、当該第１の発電機を駆動する機関および当該機関の排ガスによって駆動される過給機を有する主発電装置と、を備えた船舶用電気推進システムにおいて、前記主発電装置の過給機から排出される余剰排気エネルギーを回収して発電する第２の発電機を当該過給機に取り付け、当該第２の発電機の出力端子を第２のインバータを介して船内電源系統に接続して当該第２のインバータにより前記第２の発電機の出力を変換して前記船内電源系統に給電し、前記第２の発電機の出力端子を第３のインバータを介して前記主推進電動機に接続して当該第３のインバータにより前記第２の発電機の出力を変換して前記主推進電動機に給電することにより、推進力を加勢することを特徴とする。
本発明によれば、最適な機器構成でかつ過給機の余剰排気ガスエネルギーを有効に回収できるので、省エネルギー効率の高い船舶用電気推進システムを提供することができる。
以下、本発明の最良の実施形態を図を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図４の従来の船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に減速機１４を介して第２発電機１５を設けた点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図４の従来の船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に減速機１４を介して第２発電機１５を設けた点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
図１に示すように、本実施形態の船舶用電気推進システムは、主発電装置４の主機関１に設置された過給機３に、減速機１４を介して第２発電機１５が設置されている。したがって、第２発電機１５では過給機３からの余剰排気ガスエネルギーを用いて、発電された電力は、遮断器１１を経て船内負荷１３に繋がる船内電源系統１２に送電される。
本実施形態は上記のような構成であるので、過給機３の排ガスから余剰エネルギーを回収できるので、従来の電気推進システムよりも更に高い省エネルギー効果を得ることができる。
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図４の従来の船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に直結した高速発電機１６と発電電力を第２インバータ１７を経て船内電源系統１２に送電する点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
図２は本発明の第２の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図４の従来の船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に直結した高速発電機１６と発電電力を第２インバータ１７を経て船内電源系統１２に送電する点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
図２に示すように、本実施形態の船舶用電気推進システムは、過給機３からの余剰排気エネルギーを用いて高速発電機１６により電力を発電し、この電力は第２インバータ１７で船内周波数に変換され、遮断器１１を経て船内負荷１３に繋がる船内電源系統１２に送電される。
本実施形態は上記のように構成されているので、第１の実施形態と同様の効果に加え、過給機３と高速発電機１６の間に減速機が不要となり、機器設置スペースの削減と減速機のメンテナンスコストを低減することができる。
（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図２の実施形態である船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に直結した高速発電機１６の発電電力を第３インバータ１８を経て主推進電動機５に送電する点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
図３は本発明の第３の実施形態である船舶用電気推進システムの構成図であり、既に説明した図２の実施形態である船舶用電気推進システムと異なる構成は、過給機３に直結した高速発電機１６の発電電力を第３インバータ１８を経て主推進電動機５に送電する点であり、その他の構成は同一であるので、同一構成部分は同一符号を付して重複説明は省略する。
図３に示すように、本実施形態の船舶用電気推進システムは、高速発電機１６で発電した電力を第２インバータ１７で船内周波数に変換し、遮断器１１を経て船内負荷１３に繋がる船内電源系統１２に送電される。あるいは第３インバータ１８で主発電装置４の主機関１の回転周波数に変換して主推進電動機５に給電される。
本実施形態は上記のように構成されているので、第２の実施形態と同様の効果に加え、荒天時などに推進力が必要になった場合に、主推進電動機５を加勢できるので、推進軸の出力を大きくすることができる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態である船舶用電気推進システムは、図１〜図３の第１〜第３の実施形態において、主推進電動機５の減速時に、主推進電動機５で回生した電力を、第１インバータ９を介して船内電源系統１２に給電するように構成されている。
本実施形態は上記のように構成されているので、従来の電気推進システム及び第１〜第３の実施形態の電気推進システムより更に高い省エネルギー効果を得ることができる。
第４の実施形態である船舶用電気推進システムは、図１〜図３の第１〜第３の実施形態において、主推進電動機５の減速時に、主推進電動機５で回生した電力を、第１インバータ９を介して船内電源系統１２に給電するように構成されている。
本実施形態は上記のように構成されているので、従来の電気推進システム及び第１〜第３の実施形態の電気推進システムより更に高い省エネルギー効果を得ることができる。
なお、以上説明した各実施形態では、固定ピッチプロペラの場合について説明しているが、固定ピッチプロペラの代りに可変ピッチプロペラを用いても、固定ピッチプロペラの場合と同様の効果を得ることができるので、本発明は固定ピッチプロペラを用いた方式に限定されるものではない。
１…主発電装置の機関、２…第１発電機、３…過給機、４…主発電装置、５…主推進電動機、６Ａ…固定ピッチプロペラ、６Ｂ…可変ピッチプロペラ、７…推進軸、８…推進装置、９…第１インバータ、１０…配電盤、１１…遮断器、１２…船内電源系統、１３…船内負荷、１４…減速機、１５…第２発電機、１６…高速発電機、１７…第２インバータ、１８…第３インバータ。
Claims (1)
- 主推進電動機およびプロペラを推進軸で連結した推進装置と、前記主推進電動機へ第１インバータを介して電力を供給する第１の発電機、当該第１の発電機を駆動する機関および当該機関の排ガスによって駆動される過給機を有する主発電装置と、を備えた船舶用電気推進システムにおいて、
前記主発電装置の過給機から排出される余剰排気エネルギーを回収して発電する第２の発電機を当該過給機に取り付け、
当該第２の発電機の出力端子を第２のインバータを介して船内電源系統に接続して当該第２のインバータにより前記第２の発電機の出力を変換して前記船内電源系統に給電し、
前記第２の発電機の出力端子を第３のインバータを介して前記主推進電動機に接続して当該第３のインバータにより前記第２の発電機の出力を変換して前記主推進電動機に給電することにより、推進力を加勢することを特徴とする船舶用電気推進システム。
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