小型船舶用電気推進システム
【課題】小型船舶用電気推進システムにおいて、発電電力を効率的に使用でき、かつ、エンジン使用時にエンジンを効率の高い運転点で継続運転できるとともに、騒音を小さくできる構成を実現することである。
【解決手段】小型船舶用電気推進システム１０は、エンジン１２により駆動される発電機１４と、発電機１４により発電した電力が供給され、充電される主バッテリ１６及び船内機器用バッテリ１８と、発電機１４により発電した電力が主バッテリ１６を介して、または主バッテリ１６を介さずに供給されるインバータ２０と、インバータ２０により駆動される推進用電動モータ２８と、推進用電動モータ２８により駆動されるプロペラ３２とを備える。
【解決手段】小型船舶用電気推進システム１０は、エンジン１２により駆動される発電機１４と、発電機１４により発電した電力が供給され、充電される主バッテリ１６及び船内機器用バッテリ１８と、発電機１４により発電した電力が主バッテリ１６を介して、または主バッテリ１６を介さずに供給されるインバータ２０と、インバータ２０により駆動される推進用電動モータ２８と、推進用電動モータ２８により駆動されるプロペラ３２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型船舶の推進用として使用され、電動モータにより駆動される船外推進装置を備える小型船舶用電気推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から小型船舶や大型船舶において、プロペラ等を推進装置として使用し、エンジン等を推進装置の駆動源として使用することが考えられている。特許文献１には、左右の第１及び第２プロペラと、各プロペラを駆動する第１及び第２推進用電動機と、各推進用電動機に電気を給電する配電盤と、配電盤に給電する電気を発電する３個の発電機と、各発電機を駆動する３個のディーゼルエンジンとを備える船舶用電機推進装置が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、フィッシングボート等に付設される小型船外機に関するもので、エンジンの回転力をクラッチ機構及び減速機構を介してスクリューの駆動軸に接続し、船外機本体に電動モータを付設するとともに、電動モータの出力軸をスクリューの駆動軸に接続し、スクリューをエンジン、電動モータあるいはエンジン及びモータにより選択的に駆動するように構成した、小型船舶用のハイブリッド推進構造の船外機が記載されている。また、エンジンの駆動時に電動モータを発電機として使用することも考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０４５０号公報
【特許文献２】実開昭６３−１５８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電気推進装置は小型船舶に使用することを考慮されたものではなく、二次電池等の蓄電部を使用しないので、発電電力を効率的に使用する面から改良の余地がある。また、蓄電部を使用する構成において、船内の空間の利用効率を向上させることを考慮されたものでもない。特許文献１に記載の電気推進装置をプレジャーボート等の小型船舶に適用することを考慮する場合には、船内の空間の利用効率の向上を考慮することが重要になる。
【０００６】
また、特許文献２に記載された船外機の場合、エンジン及び電動モータが船外に設けられており、バッテリが船内に設けられている。ただし、エンジンの動力を減速機構を介してスクリューに出力する構造であるので、この減速機構を設ける分、エンジン駆動時のギヤ音が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。また、エンジンを停止して、電動モータを回転させる場合でも、減速機構が回転する構造であるため、ギヤ音が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。また、エンジンと、スクリューに連結される減速機構との間を長い駆動軸により連結する必要があり、さらに、減速機構は、回転方向を変換する構造とする必要があるので、船外機が大型化する原因となる。また、この構成の場合、電動モータ及びスクリューを上下方向の軸周りに回転可能とすることにより、舵機能を持たせて効率を向上させる構造とすることが困難である。また、エンジンを使用する場合にエンジンを性能上効率の高い運転点で運転継続させることが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、小型船舶用電気推進システムにおいて、上記の課題のうち、少なくとも発電電力を効率的に使用でき、かつ、エンジン使用時にエンジンを効率の高い運転点で継続運転できるとともに、騒音を小さくできる構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る小型船舶用電気推進システムは、エンジンにより駆動される発電機と、発電機により発電した電力が供給され、充電される蓄電部と、発電機により発電した電力が蓄電部を介して、または蓄電部を介さずに供給されるインバータと、インバータにより駆動される電動モータと、電動モータにより駆動される船外推進装置とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システムである。船外推進装置は、例えば船体の外側に支持されたプロペラを含む。
【０００９】
上記の小型船舶用電気推進システムによれば、発電機により発電した電力が充電される蓄電部を備え、蓄電部からの電力によりインバータ及び電動モータを介して船外推進装置を駆動させることができるので、発電電力を効率的に使用できる。また、エンジンは、船外推進装置を直接駆動することがないので、エンジン使用時にエンジンを効率の高い運転点で継続運転できる。さらに、エンジンの動力を船外推進装置に減速機構を介して伝達する必要がなくなり、エンジン駆動時にギヤ音を小さく、またはなくすことができ、騒音を小さくできる。
【００１０】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、エンジンは、船体の外側に配置される船外機を構成する。
【００１１】
上記構成によれば、船内にエンジンを設ける必要がなくなり、船内の空間の利用の自由度を高くできる。
【００１２】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、船外機は、エンジンと、発電機と、インバータと、電動モータと、船外推進装置とを含む。
【００１３】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、船外機は、エンジンと、発電機と、インバータとが収容された第１ケースと、電動モータが収容され、第１ケースに支持された第２ケースと、を備え、蓄電部は、船内に設けられており、第１ケース内の電気部品と蓄電部及び第２ケース内の電気部品とは、それぞれ電力配線で接続されている。
【００１４】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、第１ケースと第２ケースとを連結するパイプ状部材と、パイプ状部材内に設けられ、第１ケース内のインバータと第２ケース内の電動モータとを接続する電力配線と、を備え、インバータは、船内に設けられた蓄電部から電力が供給される。
【００１５】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、パイプ状部材は、第１ケースに対し回転可能に支持され、さらに、第１ケースの上面または第１ケースの内部に設けられ、パイプ状部材を回転駆動させる旋回用電動モータと、旋回を指示するための旋回指示具と、旋回指示具から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータを回転駆動させ、第２ケースを旋回させる制御部とを備える。
【００１６】
上記構成によれば、電動モータが収容される第２ケースを含む回転可能な部分以外に専用の舵を設ける必要がなく、舵機構を含む構成の小型化を図れる。
【００１７】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池であり、複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池は電気的に直列または並列に接続されている。
【００１８】
上記構成によれば、複数の二次電池の配置の自由度向上を図れ、船内の空間を有効に使用しやすくなる。
【００１９】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されている。
【００２０】
上記構成によれば、船内の低い部分に重量の大きい二次電池を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。また、複数の二次電池の一部の二次電池を船内機器用二次電池として使用できる。
【００２１】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って配置されている。
【００２２】
上記構成によれば、船内の幅方向中央部分の空間に二次電池を配置しないので、この中央部分に魚倉等重量の大きくなるものの配置を可能としつつ、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。また、複数の二次電池の一部の二次電池を船内機器用二次電池として使用できる。
【００２３】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、エンジン及び発電機は、船内に配置された複数の船内ケースの１の船内ケース内に収容されている。
【００２４】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、インバータは、二次電池が収容された船内ケース内に設けられ、電動モータ及び船外推進装置は、船体の下面側で、インバータ及び二次電池が収容された船内ケースの下側に船体を介して対向する部分に設けられている。
【００２５】
上記構成によれば、インバータと電動モータとを接続する電力線を過度に長くすることなく、船外推進装置を船体の下面側に設けることで推進力を高くできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る小型船舶用電気推進システムによれば、発電電力を効率的に使用でき、かつ、エンジンを効率の高い運転点で使用できるとともに、騒音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施の形態の小型船舶用電気推進システムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の１例を示す略透視図である。
【図３】図２を上方から下方に見た略透視図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第１例を上方から下方に見た略透視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第２例を示す略透視図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第３例を示す略透視図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第４例を示す略透視図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第５例を示す略透視図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第６例を示す略透視図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第７例を示す略透視図である。
【図１１】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の１例を示す図である。
【図１２】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第１例を、太陽電池フィルムを後方に展開した状態で、上方から下方に見た略図である。
【図１３】図１２に示す船舶において、図１２の後端部を幅方向片側から他側に見て一部を断面にして示す図である。
【図１４Ａ】図１２に示す船舶において、太陽電池フィルムを収容した状態を示す、図１２の右端部拡大対応図である。
【図１４Ｂ】図１２に示す船舶において、太陽電池フィルムを収容した状態を示す、図１３に対応する図である。
【図１５Ａ】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第２例を示す略図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの後端部を上方から下方に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、本発明に係る実施の形態を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の小型船舶用電気推進システム１０は、例えばプレジャーボート、釣り船等の小型船舶に搭載して使用するもので、ディーゼルエンジン等のエンジン１２と、エンジン１２により駆動される発電機１４と、蓄電部であり、二次電池である主バッテリ１６及び船内機器用バッテリ（以下、「機器用バッテリ」とする。）１８と、インバータ２０とを備える。そして、エンジン１２により発電機１４を駆動可能としている。また、発電機１４により発電した電力を、主バッテリ１６に供給し、主バッテリ１６を充電させるか、または発電機１４により発電した電力をインバータ２０に供給可能としている。インバータ２０は、図示しない推進モータ用インバータと、旋回モータ用インバータとを含む。「インバータに電力を供給する」とは、推進モータ用インバータと、旋回モータ用インバータとに電力を供給することを意味する。また、発電機１４により発電した電力を、機器用バッテリ１８に供給し、機器用バッテリ１８を充電させるようにしている。
【００２９】
エンジン１２の運転状態は、エンジンコントローラ２２により制御される。機器用バッテリ１８は、エンジンコントローラ２２及び船内機器２４に電力を供給する。主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等、種々の形式のものを使用可能である。また、主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８の代わりに、キャパシタを用いることもできる。
【００３０】
インバータ２０には、発電機１４により発電した電力が主バッテリ１６を介して、または直接に供給される。このために、インバータ２０を構成する推進モータ用インバータ及び旋回モータ用インバータに主バッテリ１６と発電機１４とをそれぞれ接続しており、主バッテリ１６とインバータ２０との間、及び、発電機１４とインバータ２０との間にそれぞれ設けた図示しないスイッチの切り換えにより、インバータ２０へ発電機１４から電力を供給するか、または主バッテリ１６から電力を供給するかを切り換え可能としている。推進モータ用インバータ及び旋回モータ用インバータは、主バッテリ１６及び発電機１４にそれぞれ並列に接続している。発電機１４と主バッテリ１６との間にも図示しないスイッチを設けている。各スイッチのオンオフは後述する制御部であるメインコントローラ２６により制御される。発電機１４は、例えば、ブラシ付ＤＣモータと同じ構成を有するものとする。ただし、発電機１４は、これに限定するものではなく、例えばＡＣモータの構成を有するものとし、発電機１４から発電した電力をインバータまたは整流器で交流から直流へ変換後、主バッテリ１６に充電することもできる。この場合、発電機１４とインバータ２０との間に別のインバータまたは整流器を設けることもできる。
【００３１】
また、小型船舶用電気推進システム１０は、推進用電動モータ２８と、旋回用電動モータ３０と、船外推進装置であるプロペラ３２と、メインコントローラ２６と、エンジンコントローラ２２とを備える。推進モータ用インバータにより推進用電動モータ２８を駆動可能としている。また、旋回モータ用インバータにより旋回用電動モータ３０を駆動可能としている。また、旋回用電動モータ３０の回転軸にプロペラ３２を結合して、旋回用電動モータ３０の駆動によりプロペラ３２を回転駆動可能としている。
【００３２】
旋回用電動モータ３０の回転軸の回転により、直接または歯車機構を介して推進用電動モータ２８、または推進用電動モータ２８を収容した後述する第２ケース３４（図２）に結合した旋回用回転軸をいずれかの方向に回転可能としている。これにより、推進用電動モータ２８の向きを変えることができ、別の専用の舵を設けることなく、舵の機能を持たせることができる。
【００３３】
メインコントローラ２６及びエンジンコントローラ２２は、制御部であり、ＣＰＵとメモリと有するマイクロコンピュータを含む。図１で「ＲＥＧ」とあるのは、燃料噴射調整装置であるレギュレータである。メインコントローラ２６は、船内機器２４や、現在位置を検出するためのナビゲーションシステム３６から検出信号、制御信号等の信号が入力される。さらにメインコントローラ２６は、アクセルレバー等の加速指示具である加速操作具３８から加速指示が入力され、ハンドル等の旋回を指示するための旋回指示具である旋回操作具４０から旋回指示が入力される。メインコントローラ２６には、イグニッションスイッチ等の図示しない起動スイッチから起動指示が入力される。なお、図１では、２つの船内機器２４があるような図示をしているが、図１に示す「船内機器」は同一の要素である。また、船内機器２４は１つに限らず、複数設けることもできる。
【００３４】
メインコントローラ２６は、各機器、操作具からの信号に基づいて、エンジンコントローラ２２と、インバータ２０とにそれぞれ対応する制御信号を出力する。例えば、起動スイッチからの起動指示の入力に基づいてエンジンコントローラ２２がエンジン１２の作動を開始させ、起動停止指示の入力に基づいてエンジンコントローラ２２がエンジン１２の作動を停止させる。
【００３５】
また、加速操作具３８からメインコントローラ２６への加速または減速の指示の入力に基づいて推進モータ用インバータが制御され、推進用電動モータ２８が加速または減速される。また、旋回操作具４０から入力された旋回指示に基づいて旋回モータ用インバータが制御され、旋回用電動モータ３０が旋回指示に対応する方向に対応する回転量だけ回転する。すなわち、メインコントローラ２６は、旋回操作具４０から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータ３０を回転駆動させる。
【００３６】
また、主バッテリ１６に太陽電池（ソーラーパネル）４２を接続して、太陽電池４２で発電した電力も主バッテリ１６に充電可能としている。また、主バッテリ１６に、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータ等のコンバータとプラグ４４とを介して外部機器を接続可能としている。
【００３７】
次に、図２以降で、このような小型船舶用電気推進システム１０を搭載する小型船舶の具体的な構成例について説明する。図２、図３は、小型船舶の１例を示している。小型船舶は、船体４６の上部に、運転席（図示せず）と、ウィンドシールド部４８とを設けている。図１に示す加速操作具３８と旋回操作具４０と起動スイッチとは、運転席の周辺部に設けている。
【００３８】
また、図２に示す船体４６の内部の底面上の幅方向（図２の表裏方向、図３の上下方向）中央部に２個の主バッテリ用船内ケース５０と１個の機器バッテリ用船内ケース５２とを、前後方向（図２、図３の左右方向）に沿って並んで配置している。各主バッテリ用船内ケース５０内に、主バッテリ１６を収容している。また、機器バッテリ用船内ケース５２内に、機器用バッテリ１８を収容している。２個の主バッテリ用船内ケース５０は、船体４６の後部に並んで配置している。機器バッテリ用船内ケース５２は、船体４６の前後方向中央部で、主バッテリ用船内ケース５０の前側に配置している。複数の船内ケース５０，５２の前側（図２の左側）と後側（図２の右側）と、各船内ケース５０，５２の間部分とに断面矩形状で中空筒状のガイド部材５４を設けている。ガイド部材５４は、例えば船体４６の底面上に固定する。各船内ケース５０，５２は、断面略矩形の箱状で、前後方向に隣り合う２個ずつのガイド部材５４の間に上方から各船内ケースを５０，５２を、がたつきなく（またはほぼがたつきなく）嵌装可能とすることで、各船内ケース５０，５２の位置決めを図ることができる。各船内ケース５０，５２は、船体４６に対し着脱可能である。また、各船内ケース５０，５２は、いずれも同一の形状を有し、互いの位置関係を変更可能としている。このため、前後に隣り合う２個ずつのガイド部材５４の間隔は互いに同じとしている。なお、ガイド部材を、前後方向に離れた複数の受け入れ部を有する１の枠状とし、各受け入れ部に船内ケース５０，５２を、上方からがたつきなく（またはほぼがたつきなく）嵌装可能とすることもできる。
【００３９】
また、船体４６の後側に船外機５６を設けている。船外機５６と船体４６後部とは、支持部材５８により連結する。支持部材５８は、例えば、幅方向（図２の表裏方向）に伸びる軸を折れ曲がりの起点として互いに折れ曲がり可能な、船外機５６側の結合部材と船体４６側の結合部材とにより構成し、通常時に図２のように船外機５６の上部が後方に伸びるように両結合部材を固定し、船外機５６の修理点検時等に支持部材を折り曲げ、船外機５６の上方への持ち上げを可能な構成とすることもできる。
【００４０】
船外機５６は、上方に設けた第１ケース６０と、下方に設けた第２ケース３４と、第１ケース６０及び第２ケース３４を連結する上下方向に伸びる旋回用回転軸である、パイプ状部材６２とを備える。パイプ状部材６２は、第１ケース６０の内側にその上部を挿入するように、第１ケース６０に回転可能に支持している。第１ケース６０は内側にエンジン１２と、エンジン１２の下側に配置され、エンジン１２により駆動される発電機１４と、エンジン１２の前側で第１ケース６０の上部にケースが固定された旋回用電動モータ３０と、図３に示すように、エンジン１２の前側で幅方向に関して旋回用電動モータ３０とずれた位置に配置されたインバータ２０とを収容している。
【００４１】
旋回用電動モータ３０は、例えば３相モータであり、インバータ２０から３相交流電流が送られることにより、インバータ２０によりいずれかの方向へ所定量回転するように駆動される。電気部品であるインバータ２０は、各主バッテリ用船内ケース５０内の各主バッテリ１６に対し電力配線６６により並列に接続されている。すなわち、インバータ２０は、船体４６内に設けられた主バッテリ１６から電力が供給される。旋回用電動モータ３０の回転軸は、直接または図示しない歯車機構を介してパイプ状部材６２に、動力の伝達可能に作動的に連結している。なお、旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、歯車機構を介さずに、別の部材を介してパイプ状部材６２に作動的に連結してもよい。このような構成により、パイプ状部材６２は、旋回用電動モータ３０により回転駆動可能となる。また、発電機１４は、各バッテリ１６，１８に対し並列に接続されており、発電機１４により発電した電力が各バッテリ１６，１８に充電される。発電機１４の発電電力は、主バッテリ１６のみに供給することもできる。また、発電機１４とインバータ２０とを電気的に接続しており、発電機１４で発電した電力をインバータ２０に供給可能としている。
【００４２】
パイプ状部材６２の下端部は、第２ケース３４の上端部に固定している。したがって、旋回用電動モータ３０によりパイプ状部材６２が回転すると、第２ケース３４も回転する。このため、第２ケース３４は、第１ケース６０に支持される。第２ケース３４内に電気部品である推進用電動モータ２８のケースが収容固定されており、第２ケース３４から外側に突出した部分にプロペラ３２を設けている。プロペラ３２は、推進用電動モータ２８の回転軸に連結している。推進用電動モータ２８が回転するとプロペラ３２も回転する。また、推進用電動モータ２８と、インバータ２０とを、パイプ状部材６２内に設けた電力配線６８により接続している。推進用電動モータ２８は、例えば３相モータであり、インバータ２０から３相交流電流が送られることにより、インバータ２０によりいずれかの方向へ回転駆動される。
【００４３】
また、機器バッテリ用船内ケース５２内の機器用バッテリ１８に船内に設けられる船内機器２４（図１）が接続されている。また、船内にメインコントローラ２６（図１）を設け、第１ケース６０内にエンジンコントローラ２２（図１）を設けている。エンジンコントローラ２２は、船内に設けることもできる。上記のように、メインコントローラ２６は、旋回操作具４０（図１）から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータ３０を回転駆動させるので、第２ケース３４を旋回させ、プロペラ３２の向きを変えることができる。これにより、小型船舶をプロペラ３２の向きに応じた方向に旋回させることができる。
【００４４】
このように、エンジン１２は、船外機５６を構成し、船外機５６は、エンジン１２と、発電機１４と、インバータ２０と、推進用電動モータ２８と、プロペラ３２とを含む。また、主バッテリ１６は、互いに電気的に並列に接続されている。
【００４５】
上記の電気推進システム１０を備える小型船舶によれば、発電機１４により発電した電力が充電される主バッテリ１６を備え、主バッテリ１６からの電力によりインバータ２０及び推進用電動モータ２８を介してプロペラ３２を駆動させることができるので、発電電力を効率的に使用できる。また、エンジン１２は、プロペラ３２を直接駆動することがないので、プロペラ３２の駆動状態にかかわらず、エンジン１２の使用時にエンジン１２を効率の高い運転点で運転継続させることができる。さらに、エンジン１２の動力をプロペラ３２に減速機構を介して伝達する必要がなくなり、エンジン１２駆動時にギヤ音を小さく、またはなくすことができ、騒音を小さくできる。
【００４６】
また、エンジン１２は、船体４６の外側に配置される船外機５６を構成する。このため、船内にエンジン１２を設ける必要がなくなり、船内の空間の利用の自由度を高くできる。
【００４７】
また、パイプ状部材６２は、第１ケース６０に対し回転可能に支持され、さらに、第１ケース６０の内部に設けられ、パイプ状部材６２を回転駆動させる旋回用電動モータ３０と、旋回を指示するための旋回操作具４０と、旋回操作具４０から入力された旋回指示に応じた方向に、推進用電動モータ２８を回転駆動させ、第２ケース３４を旋回させるメインコントローラ２６とを備える。このため、船外機５６の一部により舵機能を持たせることができ、推進用電動モータ２８が収容される第２ケース３４を含む回転可能な部分以外に専用の舵を設ける必要がなく、舵機構を含む構成の小型化を図れる。
【００４８】
また、複数の船内ケース５０内にそれぞれ収容された２個の主バッテリ１６は電気的に並列に接続している。このため、各主バッテリ１６の配置の自由度向上を図れ、船内の空間を有効に使用しやすくなる。
【００４９】
また、３個の船内ケース５０，５２は、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されている。このため、船内の低い部分に重量の大きい主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。
【００５０】
図４は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第１例を上方から下方に見た略透視図である。図４に示すように、本例の電気推進システムは、船内に設けられた４個の主バッテリ用船内ケース５０を備え、各船内ケース５０に主バッテリ１６を収容している。船内ケース５０は、２個ずつ船内の幅方向両側に配置し、それぞれで２個ずつの船内ケース５０を前後方向に沿って並んで配置している。
【００５１】
船内の幅方向片側（図４の上側）に配置した２個の船内ケース５０内の主バッテリ１６は電気的に直列に接続し、幅方向他側（図４の下側）に配置した２個の船内ケース５０内の主バッテリ１６も電気的に直列に接続している。また、幅方向両側の主バッテリ１６同士を並列に接続し、それぞれ２個ずつ直列接続した主バッテリ１６に対し並列にインバータ２０を接続している。また、船内の幅方向両側にそれぞれ前後方向に配置した２個ずつの船内ケース５０の前側に、機器バッテリ用船内ケース５２を配置し、機器バッテリ用船内ケース５２内に機器用バッテリ１８を収容している。本例の構成によれば、複数の船内ケース５０は、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って並んで配置されている。このため、船内の幅方向中央部分の空間に主バッテリ１６を配置しないので、この中央部分に魚倉等重量の大きくなるものの配置を可能としつつ、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。なお、図示は省略するが、上記の図１から図４に示した構成において、全部の主バッテリ１６を電気的に直列接続した直列接続バッテリとし、直列接続バッテリからインバータ２０に電力を供給することもできる。
【００５２】
図５は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第２例を示す略透視図である。本例の電気推進システムは、船外機５６を構成する第１ケース６０の上面に旋回用電動モータ３０を設けている。すなわち、第１ケース６０の上面に旋回用電動モータ３０のケースを固定している。旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、直接または図示しない歯車機構を介してパイプ状部材６２に、動力の伝達可能に作動的に連結している。旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、歯車機構を介さずに、別の部材を介して作動的に連結してもよい。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。
【００５３】
図６は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第３例を示す略透視図である。本例の電気推進システムは、上記の図１から図３に示した構成において、船内に配置した２個の主バッテリ用船内ケース５０の前側の主バッテリ用船内ケース５０の代わりに、エンジン用船内ケース７０を設けている。エンジン用船内ケース７０は、内側にエンジン１２と発電機１４とを収容している。また、主バッテリ用船内ケース５０内で、主バッテリ１６の前側にインバータ２０が設けられ、インバータ２０と発電機１４とを電力配線７２により接続している。
【００５４】
また、船外機５６は、第２ケース３４と、上下方向に伸びるパイプ状部材７４とを含む。第２ケース３４は、船体４６の下面の後端寄り部分に対向するように設け、船体４６の底部に、第２ケース３４の上側に固定したパイプ状部材７４を回転可能に支持している。パイプ状部材７４の上端部は、船体４６の底部から船内に突き出して、上記の図２の構成と同様に、図６では図示しない旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）の回転軸に、直接または図示しない歯車機構を介して動力の伝達可能に作動的に連結している。例えば、図６においてインバータ２０と旋回用電動モータ３０とは船内の幅方向（図６の表裏方向）にずれている。また、旋回用電動モータ３０と、主バッテリ１６または発電機１４とを、インバータ２０を介して電気的に接続している。この結果、旋回用電動モータ３０の駆動により、パイプ状部材７４に固定した第２ケース３４が、上下方向の軸を中心として所望の方向に所望量回転することにより、プロペラ３２の向きを変えることができ、操舵可能となる。
【００５５】
第２ケース３４内に収容した推進用電動モータ２８と、主バッテリ用船内ケース５０内に配置したインバータ２０とを、パイプ状部材７４内を通るように設けられた電力配線６８により接続している。推進用電動モータ２８の回転軸はプロペラ３２に連結している。すなわち、推進用電動モータ２８及びプロペラ３２は、船体４６の下面側で、主バッテリ用船内ケース５０の下側に、船体４６の底部を介して対向する部分に設けている。
【００５６】
主バッテリ１６は、インバータ２０に接続している。また、発電機１４と主バッテリ１６とを図示しない電力配線により接続している。これにより、発電機１４または主バッテリ１６からインバータ２０に電力が供給され、推進用電動モータ２８が駆動し、プロペラ３２が回転駆動する。本例の構成によれば、インバータ２０は、主バッテリ１６が収容された船内ケース５０内に設けられ、推進用電動モータ２８及びプロペラ３２は、船体４６の下面側で、インバータ２０及び主バッテリ１６が収容された船内ケース５０の下側に船体４６を介して対向する部分に設けている。このため、インバータ２０と推進用電動モータ２８とを接続する電力配線６８を過度に長くすることなく、プロペラ３２を船体４６の下面側に設けることで推進力を高くできる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。
【００５７】
図７は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第４例を示す略透視図である。本例の場合、上記の図６に示した構成において、主バッテリ用船内ケース５０と、機器バッテリ用船内ケース５２との位置関係を逆にして、推進用電動モータ２８を収容した第２ケース３４と、プロペラ３２と、パイプ状部材６２とを、前後方向中央部の、主バッテリ用船内ケース５０の下側に設けている。また、本例の場合も、図６に示した構成と同様に、船体４６の底部にパイプ状部材７４を回転可能に支持し、パイプ状部材７４を旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）により回転可能としている。その他の構成及び作用は、上記の図６に示した構成と同様である。
【００５８】
図８は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第５例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図１から図３に示した構成において、電気推進システムは、エンジン１２と発電機１４とを設けていない。主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８は、例えば、主バッテリ用船内ケース５０や機器バッテリ用船内ケース５２とともに船体４６から取り外して、それぞれ外部から充電可能としている。また、図８に示す小型船舶の場合、推進用電動モータ２８及びインバータ２０を、船体４６の外側後端部に支持した後側ケース７６内に設けている。後側ケース７６は、船体４６の外側後端部に、上下方向の軸を中心として回転可能、すなわちヨーイング可能に支持している。例えば、後側ケース７６の前端部に固定した図示しない上下方向に伸びるケース側回転軸は、船体４６の後端部に回転支持部により回転可能に支持している。また、ケース側回転軸の回転支持部から外れた部分に、上記の図２の構成と同様に、旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）の回転軸を動力の伝達可能に作動的に連結する。この場合、旋回用電動モータ３０の駆動により、後側ケース７６がヨーイングすることにより、プロペラ３２の向きを変えることができ、操舵可能となる。また、後側ケース７６の下端部に回転可能に支持したプロペラ３２の回転軸と、推進用電動モータ２８の回転軸とを、かさば歯車機構により動力の伝達可能に作動的に連結している。このような構成の場合も、上記の図１から図３に示した構成と同様に、それぞれ主バッテリ１６と機器用バッテリ１８とを収容した船内ケース５０，５２が、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って並んで配置されている。このため、船内の低い部分に重量の大きい主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。
【００５９】
図９は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第６例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図８に示した構成において、機器バッテリ用船内ケース５２の代わりに、インバータ２０及び推進用電動モータ２８を収容したモータケース７７を設けている。モータケース７７の内側に、上端部を挿入するように中央ケース７８を設けており、中央ケース７８内に推進用電動モータ２８及びインバータ２０を設けている。中央ケース７８の下端部に回転可能に支持したプロペラ３２の回転軸と、推進用電動モータ２８の回転軸とを、かさば歯車機構により動力の伝達可能に作動的に連結している。中央ケース７８の下端部は、船体４６の下端部から下方に突出させている。本例の場合、図８の構成の後側ケース７６の場合と異なり、中央ケース７８は、船体４６に対し回転しない。すなわち、中央ケース７８の上下方向中間部は、船体４６の底部に固定している。このため、船体４６の外側に、図示しない舵機構を設け、舵機構により船体４６の向きを変えることができるようにする。その他の構成及び作用は上記の図５の構成の場合と同様である。
【００６０】
図１０は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第７例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図６に示した構成において、エンジン用船内ケース７０の代わりに、主バッテリ１６を収容した主バッテリ用船内ケース５０を設けている。また、前側の主バッテリ用船内ケース５０に収容した主バッテリ１６と、後側の主バッテリ用船内ケース５０に収容した主バッテリ１６及びインバータ２０とを電気的に接続している。また、本例の場合には、上記の図６に示した構成と同様に、船体４６の底部にパイプ状部材７４を回転可能に支持し、パイプ状部材７４を旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）により回転可能としている。その他の構成は、上記の図６に示した構成と同様である。
【００６１】
また、以下に示す構成例は、次のような課題を解決するものである。すなわち、従来からバッテリを備える船舶が知られており、バッテリを船内機器やプロペラ等の船外推進装置に電力を供給するために使用することが考えられている。ただし、バッテリは、充電量が限られ、大型のバッテリを搭載することは船舶の重量が大きくなる要因となるため、好ましくない。以下の太陽電池フィルム付船舶の構成例は、このような課題を解決すべく発明したものである。
【００６２】
図１１は、本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の１例を示す図である。本例の構成の場合、船舶であり、風力走行体であるヨットは、マスト８０とブーム８２とに張られたメインセール８４と、船体８６の前端部（図１１の右端部）とマスト８０との間に設けられたロープ８８と、ロープ８８の下側に張られたジブセール９０とを備える。また、メインセール８４と、ジブセール９０との片面または両面に、複数のプラスチックフィルム式の太陽電池９２を貼着している。船体８６内に図示しないバッテリを設けており、フィルム式の太陽電池９２で発電された電力がバッテリに充電されるようにしている。バッテリは、船内機器に電力を供給したり、図示しないプロペラを設けて、プロペラによっても推進力を得る場合にプロペラを駆動する推進用電動モータに電力を供給するために使用する。太陽電池９２は、可撓性を有し、厚さは１ｍｍ程度とする。太陽電池９２は、例えば、プラスチックフィルム基板の両面に複数の薄板状の透明電極、光電変換層、及び複数の金属電極と、複数の薄板状の背面電極とを、それぞれ設けた構成とする。透明電極と光電変換層と金属電極とを、光の入射方向に沿って順に積層することで単位セルとする。透明電極と背面電極とは、基板を貫通する集電孔を通じて接続する。また、金属電極と背面電極とは、基板を貫通する集電孔とは別の接続孔を通じて接続する。これにより、複数の単位セルを電気的に直列接続する。
【００６３】
このような構成によればセール８４，９０の機能を損なうことなく、全体の面積を十分に確保できる太陽電池９２で発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、セール８４，９０の収納等も容易に行える。
【００６４】
図１２から図１４Ａ，図１４Ｂは、本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第１例を示している。図１２に示すように、太陽電池フィルム付船舶である小型船舶は、電気推進システム９４を搭載している。小型船舶は、船体４６の後端部に設けたプロペラ３２により推進力を得るようにしている。また、電気推進システム９４は、プロペラ３２を駆動する推進用電動モータ２８と、推進用電動モータ２８を駆動するインバータ２０と、インバータ２０に接続したバッテリ９６と、制御部であるコントローラ（ＥＣＵ）９８とを備える。コントローラ９８は、推進用電動モータ２８の回転角を検出し、インバータ２０を制御することにより推進用電動モータ２８の作動を制御する。また、電気推進システム９４は、巻き取り用モータ１００と、図示しない定点保持用モータとを備え、各モータ２８，１００をインバータ２０により駆動可能としている。
【００６５】
巻き取り用モータ１００は、船体４６の後側（図２の右側）の水上に展開可能な展開シート１０２を巻き取るためのものである。このために、船体４６の後端部に幅方向（図１２の上下方向）に伸びるケース１０４を固定し、ケース１０４の内側の幅方向一端部（図１２の下端部）に巻き取り用モータ１００のケースを固定している。また、巻き取り用モータ１００の回転軸に連結した巻き取り軸１０６をケース１０４に回転可能に支持している。巻き取り軸１０６は巻き取り用モータ１００により回転駆動可能としている。巻き取り用モータ１００に張り検出センサ１０８を設け、展開シート１０２の張り量を検出可能としている。張り量は、例えば、巻き取り用モータ１００の回転角度から検出可能とする。張り検出センサ１０８の検出値は、コントローラ９８に入力している。
【００６６】
展開シート１０２の長さ方向一端は巻き取り軸１０６に取り付けている。展開シート１０２の長さ方向他端部に定点保持装置１１０を設けている。図１３に示すように、定点保持装置１１０は、上部に設けた浮き部１１２と、浮き部１１２の下側に柱状の連結部を介して結合したプロペラ保持部１１４とを備える。浮き部は、例えばブイ構造で、水上に浮力で浮くことができるようにする。プロペラ保持部１１４は、図示しない定点保持用モータにより駆動するプロペラ１１６を含む。プロペラ１１６は、船体４６の後端部に向けており、プロペラ１１６が駆動することにより展開シート１０２が水上で引き出されるようにしている。展開シート１０２は、例えばビニル加工布等の布製またはプラスチックフィルム製等の軽量なシート状で、水に浮くことが可能な材料製とし、展開した場合に上面となる側に、図１１の構成の場合と同様の、複数のフィルム式の太陽電池９２（図１１参照）を貼着している。太陽電池９２の発電電力はバッテリに充電可能としている。図１２に戻り、巻き取り用モータ１００とケース１０４との間に、太陽電池９２からバッテリに発電電力を送るための充電回路部１１８を設けている。充電回路部１１８は、バッテリと太陽電池９２とに接続する。また、展開シート１０２は、例えば、厚さ１ｍｍで、１ｍ2の面積での重量が約１ｋｇ以下の構成を有するものとする。
【００６７】
図１３、図１４Ａに示すように、ケース１０４の下端部の幅方向（図１３の表裏方向、図１４Ａの上下方向）中央部に幅方向に離れた一対のガイド部１２０を設けており、一対のガイド部１２０を、ケース１０４の他の部分に対し斜め後ろ下側に突出させている。展開シート１０２は、一対のガイド部１２０の上面に沿って案内されて展開及び収納をそれぞれ可能としている。一対のガイド部１２０の間に斜め後下側に伸びる通路１２２（図１４Ａ）が形成され、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように通路１２２に、定点保持装置１１０の連結部を進入可能としている。定点保持用モータの駆動を停止した状態で、巻き取り用モータ１００（図１２）の駆動により展開シート１０２を巻き取ると、定点保持装置１１０の連結部が通路１２２に進入しつつケース１０４のガイド部１２０の上面に沿って引き上げられ、浮き部１２をケース１０４の後端面に突き当て可能としている。
【００６８】
このような本例の場合、船舶の航行停止時や、航行中に定点保持用モータの駆動等により展開シート１０２を展開させ、広い面積で太陽電池９２（図１１参照）を発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、発電の不要時に展開シート１０２の収納を容易に行え、かつ、太陽電池９２を設けることで船舶が過度に大型化することがない。なお、定点保持装置１１０を省略して、船舶の前進に伴って展開シート１０２を自動で展開可能とすることもできる。また、展開シート１０２と、太陽電池９２とを別部材により構成するのではなく、展開シートを、１つのプラスチックフィルム式の太陽電池のみにより構成することもできる。この場合、太陽電池を構成するプラスチックフィルム基板の長さ方向一端部を巻き取り軸１０６に取り付け、プラスチックフィルム基板の長さ方向他端部に定点保持装置１１０を設ける。
【００６９】
図１５Ａ，図１５Ｂは、本発明に係る太陽電池９２フィルム付船舶の別例の第２例を示している。本例の場合、太陽電池フィルム付船舶である小型船舶は、船体４６の運転席の後側の後端部に複数の柱部１２４を立設し、柱部１２４の上端部にビニル加工布等の布製のシート１２６を屋根状に張っている。そして、シート１２６の上面側に、図１１の構成の場合と同様の、複数のフィルム式の太陽電池９２を貼着している。太陽電池９２の発電電力は図示しないバッテリに充電可能としている。このような構成の場合も、広い面積で太陽電池９２を発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、発電の不要時にシート１２６の収納を容易に行える。なお、シート１２６の収納を不要とする場合には、太陽電池９２が可撓性を有しない構成とすることもできる。また、この場合、シート１２６も可撓性を有しない構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 小型船舶用電気推進システム、１２ エンジン、１４ 発電機、１６ 主バッテリ、１８ 船内機器用バッテリ、２０ インバータ、２２ エンジンコントローラ、２４ 船内機器、２６ メインコントローラ、２８ 推進用電動モータ、３０ 旋回用電動モータ、３２ プロペラ、３４ 第２ケース、３６ ナビゲーションシステム、３８ 加速操作具、４０ 旋回操作具、４２ 太陽電池、４４ プラグ、４６ 船体、４８ ウィンドシールド部、５０ 主バッテリ用船内ケース、５２ 機器バッテリ用船内ケース、５４ ガイド部材、５６ 船外機、５８ 支持部材、６０ 第１ケース、６２ パイプ状部材、６６，６８ 電力配線、７０ エンジン用船内ケース、７２ 電力配線、７４ パイプ状部材、７６ 後側ケース、７７ モータケース、７８ 中央ケース、８０ マスト、８２ ブーム、８４ メインセール、８６ 船体、８８ ロープ、９０ ジブセール、９２ 太陽電池、９４ 電気推進システム、９６ バッテリ、９８ コントローラ、１００ 巻き取り用モータ、１０２ 展開シート、１０４ ケース、１０６ 巻き取り軸、１０８ 張り検出センサ、１１０ 定点保持装置、１１２ 浮き部、１１４ プロペラ保持部、１１６ プロペラ、１１８ 充電回路部、１２０ ガイド部、１２２ 通路、１２４ 柱部、１２６ シート。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型船舶の推進用として使用され、電動モータにより駆動される船外推進装置を備える小型船舶用電気推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から小型船舶や大型船舶において、プロペラ等を推進装置として使用し、エンジン等を推進装置の駆動源として使用することが考えられている。特許文献１には、左右の第１及び第２プロペラと、各プロペラを駆動する第１及び第２推進用電動機と、各推進用電動機に電気を給電する配電盤と、配電盤に給電する電気を発電する３個の発電機と、各発電機を駆動する３個のディーゼルエンジンとを備える船舶用電機推進装置が記載されている。
【０００３】
また、特許文献２には、フィッシングボート等に付設される小型船外機に関するもので、エンジンの回転力をクラッチ機構及び減速機構を介してスクリューの駆動軸に接続し、船外機本体に電動モータを付設するとともに、電動モータの出力軸をスクリューの駆動軸に接続し、スクリューをエンジン、電動モータあるいはエンジン及びモータにより選択的に駆動するように構成した、小型船舶用のハイブリッド推進構造の船外機が記載されている。また、エンジンの駆動時に電動モータを発電機として使用することも考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４０４５０号公報
【特許文献２】実開昭６３−１５８４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された電気推進装置は小型船舶に使用することを考慮されたものではなく、二次電池等の蓄電部を使用しないので、発電電力を効率的に使用する面から改良の余地がある。また、蓄電部を使用する構成において、船内の空間の利用効率を向上させることを考慮されたものでもない。特許文献１に記載の電気推進装置をプレジャーボート等の小型船舶に適用することを考慮する場合には、船内の空間の利用効率の向上を考慮することが重要になる。
【０００６】
また、特許文献２に記載された船外機の場合、エンジン及び電動モータが船外に設けられており、バッテリが船内に設けられている。ただし、エンジンの動力を減速機構を介してスクリューに出力する構造であるので、この減速機構を設ける分、エンジン駆動時のギヤ音が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。また、エンジンを停止して、電動モータを回転させる場合でも、減速機構が回転する構造であるため、ギヤ音が大きくなり、騒音が大きくなる可能性がある。また、エンジンと、スクリューに連結される減速機構との間を長い駆動軸により連結する必要があり、さらに、減速機構は、回転方向を変換する構造とする必要があるので、船外機が大型化する原因となる。また、この構成の場合、電動モータ及びスクリューを上下方向の軸周りに回転可能とすることにより、舵機能を持たせて効率を向上させる構造とすることが困難である。また、エンジンを使用する場合にエンジンを性能上効率の高い運転点で運転継続させることが難しい。
【０００７】
本発明の目的は、小型船舶用電気推進システムにおいて、上記の課題のうち、少なくとも発電電力を効率的に使用でき、かつ、エンジン使用時にエンジンを効率の高い運転点で継続運転できるとともに、騒音を小さくできる構成を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る小型船舶用電気推進システムは、エンジンにより駆動される発電機と、発電機により発電した電力が供給され、充電される蓄電部と、発電機により発電した電力が蓄電部を介して、または蓄電部を介さずに供給されるインバータと、インバータにより駆動される電動モータと、電動モータにより駆動される船外推進装置とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システムである。船外推進装置は、例えば船体の外側に支持されたプロペラを含む。
【０００９】
上記の小型船舶用電気推進システムによれば、発電機により発電した電力が充電される蓄電部を備え、蓄電部からの電力によりインバータ及び電動モータを介して船外推進装置を駆動させることができるので、発電電力を効率的に使用できる。また、エンジンは、船外推進装置を直接駆動することがないので、エンジン使用時にエンジンを効率の高い運転点で継続運転できる。さらに、エンジンの動力を船外推進装置に減速機構を介して伝達する必要がなくなり、エンジン駆動時にギヤ音を小さく、またはなくすことができ、騒音を小さくできる。
【００１０】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、エンジンは、船体の外側に配置される船外機を構成する。
【００１１】
上記構成によれば、船内にエンジンを設ける必要がなくなり、船内の空間の利用の自由度を高くできる。
【００１２】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、船外機は、エンジンと、発電機と、インバータと、電動モータと、船外推進装置とを含む。
【００１３】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、船外機は、エンジンと、発電機と、インバータとが収容された第１ケースと、電動モータが収容され、第１ケースに支持された第２ケースと、を備え、蓄電部は、船内に設けられており、第１ケース内の電気部品と蓄電部及び第２ケース内の電気部品とは、それぞれ電力配線で接続されている。
【００１４】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、第１ケースと第２ケースとを連結するパイプ状部材と、パイプ状部材内に設けられ、第１ケース内のインバータと第２ケース内の電動モータとを接続する電力配線と、を備え、インバータは、船内に設けられた蓄電部から電力が供給される。
【００１５】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、パイプ状部材は、第１ケースに対し回転可能に支持され、さらに、第１ケースの上面または第１ケースの内部に設けられ、パイプ状部材を回転駆動させる旋回用電動モータと、旋回を指示するための旋回指示具と、旋回指示具から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータを回転駆動させ、第２ケースを旋回させる制御部とを備える。
【００１６】
上記構成によれば、電動モータが収容される第２ケースを含む回転可能な部分以外に専用の舵を設ける必要がなく、舵機構を含む構成の小型化を図れる。
【００１７】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池であり、複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池は電気的に直列または並列に接続されている。
【００１８】
上記構成によれば、複数の二次電池の配置の自由度向上を図れ、船内の空間を有効に使用しやすくなる。
【００１９】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されている。
【００２０】
上記構成によれば、船内の低い部分に重量の大きい二次電池を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。また、複数の二次電池の一部の二次電池を船内機器用二次電池として使用できる。
【００２１】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って配置されている。
【００２２】
上記構成によれば、船内の幅方向中央部分の空間に二次電池を配置しないので、この中央部分に魚倉等重量の大きくなるものの配置を可能としつつ、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。また、複数の二次電池の一部の二次電池を船内機器用二次電池として使用できる。
【００２３】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、エンジン及び発電機は、船内に配置された複数の船内ケースの１の船内ケース内に収容されている。
【００２４】
また、本発明に係る小型船舶用電気推進システムにおいて、好ましくは、インバータは、二次電池が収容された船内ケース内に設けられ、電動モータ及び船外推進装置は、船体の下面側で、インバータ及び二次電池が収容された船内ケースの下側に船体を介して対向する部分に設けられている。
【００２５】
上記構成によれば、インバータと電動モータとを接続する電力線を過度に長くすることなく、船外推進装置を船体の下面側に設けることで推進力を高くできる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る小型船舶用電気推進システムによれば、発電電力を効率的に使用でき、かつ、エンジンを効率の高い運転点で使用できるとともに、騒音を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施の形態の小型船舶用電気推進システムの基本構成を示す図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の１例を示す略透視図である。
【図３】図２を上方から下方に見た略透視図である。
【図４】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第１例を上方から下方に見た略透視図である。
【図５】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第２例を示す略透視図である。
【図６】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第３例を示す略透視図である。
【図７】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第４例を示す略透視図である。
【図８】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第５例を示す略透視図である。
【図９】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第６例を示す略透視図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第７例を示す略透視図である。
【図１１】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の１例を示す図である。
【図１２】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第１例を、太陽電池フィルムを後方に展開した状態で、上方から下方に見た略図である。
【図１３】図１２に示す船舶において、図１２の後端部を幅方向片側から他側に見て一部を断面にして示す図である。
【図１４Ａ】図１２に示す船舶において、太陽電池フィルムを収容した状態を示す、図１２の右端部拡大対応図である。
【図１４Ｂ】図１２に示す船舶において、太陽電池フィルムを収容した状態を示す、図１３に対応する図である。
【図１５Ａ】本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第２例を示す略図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの後端部を上方から下方に見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１から図３は、本発明に係る実施の形態を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の小型船舶用電気推進システム１０は、例えばプレジャーボート、釣り船等の小型船舶に搭載して使用するもので、ディーゼルエンジン等のエンジン１２と、エンジン１２により駆動される発電機１４と、蓄電部であり、二次電池である主バッテリ１６及び船内機器用バッテリ（以下、「機器用バッテリ」とする。）１８と、インバータ２０とを備える。そして、エンジン１２により発電機１４を駆動可能としている。また、発電機１４により発電した電力を、主バッテリ１６に供給し、主バッテリ１６を充電させるか、または発電機１４により発電した電力をインバータ２０に供給可能としている。インバータ２０は、図示しない推進モータ用インバータと、旋回モータ用インバータとを含む。「インバータに電力を供給する」とは、推進モータ用インバータと、旋回モータ用インバータとに電力を供給することを意味する。また、発電機１４により発電した電力を、機器用バッテリ１８に供給し、機器用バッテリ１８を充電させるようにしている。
【００２９】
エンジン１２の運転状態は、エンジンコントローラ２２により制御される。機器用バッテリ１８は、エンジンコントローラ２２及び船内機器２４に電力を供給する。主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８は、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等、種々の形式のものを使用可能である。また、主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８の代わりに、キャパシタを用いることもできる。
【００３０】
インバータ２０には、発電機１４により発電した電力が主バッテリ１６を介して、または直接に供給される。このために、インバータ２０を構成する推進モータ用インバータ及び旋回モータ用インバータに主バッテリ１６と発電機１４とをそれぞれ接続しており、主バッテリ１６とインバータ２０との間、及び、発電機１４とインバータ２０との間にそれぞれ設けた図示しないスイッチの切り換えにより、インバータ２０へ発電機１４から電力を供給するか、または主バッテリ１６から電力を供給するかを切り換え可能としている。推進モータ用インバータ及び旋回モータ用インバータは、主バッテリ１６及び発電機１４にそれぞれ並列に接続している。発電機１４と主バッテリ１６との間にも図示しないスイッチを設けている。各スイッチのオンオフは後述する制御部であるメインコントローラ２６により制御される。発電機１４は、例えば、ブラシ付ＤＣモータと同じ構成を有するものとする。ただし、発電機１４は、これに限定するものではなく、例えばＡＣモータの構成を有するものとし、発電機１４から発電した電力をインバータまたは整流器で交流から直流へ変換後、主バッテリ１６に充電することもできる。この場合、発電機１４とインバータ２０との間に別のインバータまたは整流器を設けることもできる。
【００３１】
また、小型船舶用電気推進システム１０は、推進用電動モータ２８と、旋回用電動モータ３０と、船外推進装置であるプロペラ３２と、メインコントローラ２６と、エンジンコントローラ２２とを備える。推進モータ用インバータにより推進用電動モータ２８を駆動可能としている。また、旋回モータ用インバータにより旋回用電動モータ３０を駆動可能としている。また、旋回用電動モータ３０の回転軸にプロペラ３２を結合して、旋回用電動モータ３０の駆動によりプロペラ３２を回転駆動可能としている。
【００３２】
旋回用電動モータ３０の回転軸の回転により、直接または歯車機構を介して推進用電動モータ２８、または推進用電動モータ２８を収容した後述する第２ケース３４（図２）に結合した旋回用回転軸をいずれかの方向に回転可能としている。これにより、推進用電動モータ２８の向きを変えることができ、別の専用の舵を設けることなく、舵の機能を持たせることができる。
【００３３】
メインコントローラ２６及びエンジンコントローラ２２は、制御部であり、ＣＰＵとメモリと有するマイクロコンピュータを含む。図１で「ＲＥＧ」とあるのは、燃料噴射調整装置であるレギュレータである。メインコントローラ２６は、船内機器２４や、現在位置を検出するためのナビゲーションシステム３６から検出信号、制御信号等の信号が入力される。さらにメインコントローラ２６は、アクセルレバー等の加速指示具である加速操作具３８から加速指示が入力され、ハンドル等の旋回を指示するための旋回指示具である旋回操作具４０から旋回指示が入力される。メインコントローラ２６には、イグニッションスイッチ等の図示しない起動スイッチから起動指示が入力される。なお、図１では、２つの船内機器２４があるような図示をしているが、図１に示す「船内機器」は同一の要素である。また、船内機器２４は１つに限らず、複数設けることもできる。
【００３４】
メインコントローラ２６は、各機器、操作具からの信号に基づいて、エンジンコントローラ２２と、インバータ２０とにそれぞれ対応する制御信号を出力する。例えば、起動スイッチからの起動指示の入力に基づいてエンジンコントローラ２２がエンジン１２の作動を開始させ、起動停止指示の入力に基づいてエンジンコントローラ２２がエンジン１２の作動を停止させる。
【００３５】
また、加速操作具３８からメインコントローラ２６への加速または減速の指示の入力に基づいて推進モータ用インバータが制御され、推進用電動モータ２８が加速または減速される。また、旋回操作具４０から入力された旋回指示に基づいて旋回モータ用インバータが制御され、旋回用電動モータ３０が旋回指示に対応する方向に対応する回転量だけ回転する。すなわち、メインコントローラ２６は、旋回操作具４０から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータ３０を回転駆動させる。
【００３６】
また、主バッテリ１６に太陽電池（ソーラーパネル）４２を接続して、太陽電池４２で発電した電力も主バッテリ１６に充電可能としている。また、主バッテリ１６に、図示しないＡＣ／ＤＣコンバータ等のコンバータとプラグ４４とを介して外部機器を接続可能としている。
【００３７】
次に、図２以降で、このような小型船舶用電気推進システム１０を搭載する小型船舶の具体的な構成例について説明する。図２、図３は、小型船舶の１例を示している。小型船舶は、船体４６の上部に、運転席（図示せず）と、ウィンドシールド部４８とを設けている。図１に示す加速操作具３８と旋回操作具４０と起動スイッチとは、運転席の周辺部に設けている。
【００３８】
また、図２に示す船体４６の内部の底面上の幅方向（図２の表裏方向、図３の上下方向）中央部に２個の主バッテリ用船内ケース５０と１個の機器バッテリ用船内ケース５２とを、前後方向（図２、図３の左右方向）に沿って並んで配置している。各主バッテリ用船内ケース５０内に、主バッテリ１６を収容している。また、機器バッテリ用船内ケース５２内に、機器用バッテリ１８を収容している。２個の主バッテリ用船内ケース５０は、船体４６の後部に並んで配置している。機器バッテリ用船内ケース５２は、船体４６の前後方向中央部で、主バッテリ用船内ケース５０の前側に配置している。複数の船内ケース５０，５２の前側（図２の左側）と後側（図２の右側）と、各船内ケース５０，５２の間部分とに断面矩形状で中空筒状のガイド部材５４を設けている。ガイド部材５４は、例えば船体４６の底面上に固定する。各船内ケース５０，５２は、断面略矩形の箱状で、前後方向に隣り合う２個ずつのガイド部材５４の間に上方から各船内ケースを５０，５２を、がたつきなく（またはほぼがたつきなく）嵌装可能とすることで、各船内ケース５０，５２の位置決めを図ることができる。各船内ケース５０，５２は、船体４６に対し着脱可能である。また、各船内ケース５０，５２は、いずれも同一の形状を有し、互いの位置関係を変更可能としている。このため、前後に隣り合う２個ずつのガイド部材５４の間隔は互いに同じとしている。なお、ガイド部材を、前後方向に離れた複数の受け入れ部を有する１の枠状とし、各受け入れ部に船内ケース５０，５２を、上方からがたつきなく（またはほぼがたつきなく）嵌装可能とすることもできる。
【００３９】
また、船体４６の後側に船外機５６を設けている。船外機５６と船体４６後部とは、支持部材５８により連結する。支持部材５８は、例えば、幅方向（図２の表裏方向）に伸びる軸を折れ曲がりの起点として互いに折れ曲がり可能な、船外機５６側の結合部材と船体４６側の結合部材とにより構成し、通常時に図２のように船外機５６の上部が後方に伸びるように両結合部材を固定し、船外機５６の修理点検時等に支持部材を折り曲げ、船外機５６の上方への持ち上げを可能な構成とすることもできる。
【００４０】
船外機５６は、上方に設けた第１ケース６０と、下方に設けた第２ケース３４と、第１ケース６０及び第２ケース３４を連結する上下方向に伸びる旋回用回転軸である、パイプ状部材６２とを備える。パイプ状部材６２は、第１ケース６０の内側にその上部を挿入するように、第１ケース６０に回転可能に支持している。第１ケース６０は内側にエンジン１２と、エンジン１２の下側に配置され、エンジン１２により駆動される発電機１４と、エンジン１２の前側で第１ケース６０の上部にケースが固定された旋回用電動モータ３０と、図３に示すように、エンジン１２の前側で幅方向に関して旋回用電動モータ３０とずれた位置に配置されたインバータ２０とを収容している。
【００４１】
旋回用電動モータ３０は、例えば３相モータであり、インバータ２０から３相交流電流が送られることにより、インバータ２０によりいずれかの方向へ所定量回転するように駆動される。電気部品であるインバータ２０は、各主バッテリ用船内ケース５０内の各主バッテリ１６に対し電力配線６６により並列に接続されている。すなわち、インバータ２０は、船体４６内に設けられた主バッテリ１６から電力が供給される。旋回用電動モータ３０の回転軸は、直接または図示しない歯車機構を介してパイプ状部材６２に、動力の伝達可能に作動的に連結している。なお、旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、歯車機構を介さずに、別の部材を介してパイプ状部材６２に作動的に連結してもよい。このような構成により、パイプ状部材６２は、旋回用電動モータ３０により回転駆動可能となる。また、発電機１４は、各バッテリ１６，１８に対し並列に接続されており、発電機１４により発電した電力が各バッテリ１６，１８に充電される。発電機１４の発電電力は、主バッテリ１６のみに供給することもできる。また、発電機１４とインバータ２０とを電気的に接続しており、発電機１４で発電した電力をインバータ２０に供給可能としている。
【００４２】
パイプ状部材６２の下端部は、第２ケース３４の上端部に固定している。したがって、旋回用電動モータ３０によりパイプ状部材６２が回転すると、第２ケース３４も回転する。このため、第２ケース３４は、第１ケース６０に支持される。第２ケース３４内に電気部品である推進用電動モータ２８のケースが収容固定されており、第２ケース３４から外側に突出した部分にプロペラ３２を設けている。プロペラ３２は、推進用電動モータ２８の回転軸に連結している。推進用電動モータ２８が回転するとプロペラ３２も回転する。また、推進用電動モータ２８と、インバータ２０とを、パイプ状部材６２内に設けた電力配線６８により接続している。推進用電動モータ２８は、例えば３相モータであり、インバータ２０から３相交流電流が送られることにより、インバータ２０によりいずれかの方向へ回転駆動される。
【００４３】
また、機器バッテリ用船内ケース５２内の機器用バッテリ１８に船内に設けられる船内機器２４（図１）が接続されている。また、船内にメインコントローラ２６（図１）を設け、第１ケース６０内にエンジンコントローラ２２（図１）を設けている。エンジンコントローラ２２は、船内に設けることもできる。上記のように、メインコントローラ２６は、旋回操作具４０（図１）から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータ３０を回転駆動させるので、第２ケース３４を旋回させ、プロペラ３２の向きを変えることができる。これにより、小型船舶をプロペラ３２の向きに応じた方向に旋回させることができる。
【００４４】
このように、エンジン１２は、船外機５６を構成し、船外機５６は、エンジン１２と、発電機１４と、インバータ２０と、推進用電動モータ２８と、プロペラ３２とを含む。また、主バッテリ１６は、互いに電気的に並列に接続されている。
【００４５】
上記の電気推進システム１０を備える小型船舶によれば、発電機１４により発電した電力が充電される主バッテリ１６を備え、主バッテリ１６からの電力によりインバータ２０及び推進用電動モータ２８を介してプロペラ３２を駆動させることができるので、発電電力を効率的に使用できる。また、エンジン１２は、プロペラ３２を直接駆動することがないので、プロペラ３２の駆動状態にかかわらず、エンジン１２の使用時にエンジン１２を効率の高い運転点で運転継続させることができる。さらに、エンジン１２の動力をプロペラ３２に減速機構を介して伝達する必要がなくなり、エンジン１２駆動時にギヤ音を小さく、またはなくすことができ、騒音を小さくできる。
【００４６】
また、エンジン１２は、船体４６の外側に配置される船外機５６を構成する。このため、船内にエンジン１２を設ける必要がなくなり、船内の空間の利用の自由度を高くできる。
【００４７】
また、パイプ状部材６２は、第１ケース６０に対し回転可能に支持され、さらに、第１ケース６０の内部に設けられ、パイプ状部材６２を回転駆動させる旋回用電動モータ３０と、旋回を指示するための旋回操作具４０と、旋回操作具４０から入力された旋回指示に応じた方向に、推進用電動モータ２８を回転駆動させ、第２ケース３４を旋回させるメインコントローラ２６とを備える。このため、船外機５６の一部により舵機能を持たせることができ、推進用電動モータ２８が収容される第２ケース３４を含む回転可能な部分以外に専用の舵を設ける必要がなく、舵機構を含む構成の小型化を図れる。
【００４８】
また、複数の船内ケース５０内にそれぞれ収容された２個の主バッテリ１６は電気的に並列に接続している。このため、各主バッテリ１６の配置の自由度向上を図れ、船内の空間を有効に使用しやすくなる。
【００４９】
また、３個の船内ケース５０，５２は、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されている。このため、船内の低い部分に重量の大きい主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。
【００５０】
図４は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第１例を上方から下方に見た略透視図である。図４に示すように、本例の電気推進システムは、船内に設けられた４個の主バッテリ用船内ケース５０を備え、各船内ケース５０に主バッテリ１６を収容している。船内ケース５０は、２個ずつ船内の幅方向両側に配置し、それぞれで２個ずつの船内ケース５０を前後方向に沿って並んで配置している。
【００５１】
船内の幅方向片側（図４の上側）に配置した２個の船内ケース５０内の主バッテリ１６は電気的に直列に接続し、幅方向他側（図４の下側）に配置した２個の船内ケース５０内の主バッテリ１６も電気的に直列に接続している。また、幅方向両側の主バッテリ１６同士を並列に接続し、それぞれ２個ずつ直列接続した主バッテリ１６に対し並列にインバータ２０を接続している。また、船内の幅方向両側にそれぞれ前後方向に配置した２個ずつの船内ケース５０の前側に、機器バッテリ用船内ケース５２を配置し、機器バッテリ用船内ケース５２内に機器用バッテリ１８を収容している。本例の構成によれば、複数の船内ケース５０は、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って並んで配置されている。このため、船内の幅方向中央部分の空間に主バッテリ１６を配置しないので、この中央部分に魚倉等重量の大きくなるものの配置を可能としつつ、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。なお、図示は省略するが、上記の図１から図４に示した構成において、全部の主バッテリ１６を電気的に直列接続した直列接続バッテリとし、直列接続バッテリからインバータ２０に電力を供給することもできる。
【００５２】
図５は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第２例を示す略透視図である。本例の電気推進システムは、船外機５６を構成する第１ケース６０の上面に旋回用電動モータ３０を設けている。すなわち、第１ケース６０の上面に旋回用電動モータ３０のケースを固定している。旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、直接または図示しない歯車機構を介してパイプ状部材６２に、動力の伝達可能に作動的に連結している。旋回用電動モータ３０を構成する回転軸は、歯車機構を介さずに、別の部材を介して作動的に連結してもよい。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。
【００５３】
図６は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第３例を示す略透視図である。本例の電気推進システムは、上記の図１から図３に示した構成において、船内に配置した２個の主バッテリ用船内ケース５０の前側の主バッテリ用船内ケース５０の代わりに、エンジン用船内ケース７０を設けている。エンジン用船内ケース７０は、内側にエンジン１２と発電機１４とを収容している。また、主バッテリ用船内ケース５０内で、主バッテリ１６の前側にインバータ２０が設けられ、インバータ２０と発電機１４とを電力配線７２により接続している。
【００５４】
また、船外機５６は、第２ケース３４と、上下方向に伸びるパイプ状部材７４とを含む。第２ケース３４は、船体４６の下面の後端寄り部分に対向するように設け、船体４６の底部に、第２ケース３４の上側に固定したパイプ状部材７４を回転可能に支持している。パイプ状部材７４の上端部は、船体４６の底部から船内に突き出して、上記の図２の構成と同様に、図６では図示しない旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）の回転軸に、直接または図示しない歯車機構を介して動力の伝達可能に作動的に連結している。例えば、図６においてインバータ２０と旋回用電動モータ３０とは船内の幅方向（図６の表裏方向）にずれている。また、旋回用電動モータ３０と、主バッテリ１６または発電機１４とを、インバータ２０を介して電気的に接続している。この結果、旋回用電動モータ３０の駆動により、パイプ状部材７４に固定した第２ケース３４が、上下方向の軸を中心として所望の方向に所望量回転することにより、プロペラ３２の向きを変えることができ、操舵可能となる。
【００５５】
第２ケース３４内に収容した推進用電動モータ２８と、主バッテリ用船内ケース５０内に配置したインバータ２０とを、パイプ状部材７４内を通るように設けられた電力配線６８により接続している。推進用電動モータ２８の回転軸はプロペラ３２に連結している。すなわち、推進用電動モータ２８及びプロペラ３２は、船体４６の下面側で、主バッテリ用船内ケース５０の下側に、船体４６の底部を介して対向する部分に設けている。
【００５６】
主バッテリ１６は、インバータ２０に接続している。また、発電機１４と主バッテリ１６とを図示しない電力配線により接続している。これにより、発電機１４または主バッテリ１６からインバータ２０に電力が供給され、推進用電動モータ２８が駆動し、プロペラ３２が回転駆動する。本例の構成によれば、インバータ２０は、主バッテリ１６が収容された船内ケース５０内に設けられ、推進用電動モータ２８及びプロペラ３２は、船体４６の下面側で、インバータ２０及び主バッテリ１６が収容された船内ケース５０の下側に船体４６を介して対向する部分に設けている。このため、インバータ２０と推進用電動モータ２８とを接続する電力配線６８を過度に長くすることなく、プロペラ３２を船体４６の下面側に設けることで推進力を高くできる。その他の構成及び作用は、上記の図１から図３に示した構成と同様である。
【００５７】
図７は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第４例を示す略透視図である。本例の場合、上記の図６に示した構成において、主バッテリ用船内ケース５０と、機器バッテリ用船内ケース５２との位置関係を逆にして、推進用電動モータ２８を収容した第２ケース３４と、プロペラ３２と、パイプ状部材６２とを、前後方向中央部の、主バッテリ用船内ケース５０の下側に設けている。また、本例の場合も、図６に示した構成と同様に、船体４６の底部にパイプ状部材７４を回転可能に支持し、パイプ状部材７４を旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）により回転可能としている。その他の構成及び作用は、上記の図６に示した構成と同様である。
【００５８】
図８は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第５例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図１から図３に示した構成において、電気推進システムは、エンジン１２と発電機１４とを設けていない。主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８は、例えば、主バッテリ用船内ケース５０や機器バッテリ用船内ケース５２とともに船体４６から取り外して、それぞれ外部から充電可能としている。また、図８に示す小型船舶の場合、推進用電動モータ２８及びインバータ２０を、船体４６の外側後端部に支持した後側ケース７６内に設けている。後側ケース７６は、船体４６の外側後端部に、上下方向の軸を中心として回転可能、すなわちヨーイング可能に支持している。例えば、後側ケース７６の前端部に固定した図示しない上下方向に伸びるケース側回転軸は、船体４６の後端部に回転支持部により回転可能に支持している。また、ケース側回転軸の回転支持部から外れた部分に、上記の図２の構成と同様に、旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）の回転軸を動力の伝達可能に作動的に連結する。この場合、旋回用電動モータ３０の駆動により、後側ケース７６がヨーイングすることにより、プロペラ３２の向きを変えることができ、操舵可能となる。また、後側ケース７６の下端部に回転可能に支持したプロペラ３２の回転軸と、推進用電動モータ２８の回転軸とを、かさば歯車機構により動力の伝達可能に作動的に連結している。このような構成の場合も、上記の図１から図３に示した構成と同様に、それぞれ主バッテリ１６と機器用バッテリ１８とを収容した船内ケース５０，５２が、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って並んで配置されている。このため、船内の低い部分に重量の大きい主バッテリ１６及び機器用バッテリ１８を配置しやすくでき、重量バランスをより有効に確保しやすくできる。
【００５９】
図９は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第６例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図８に示した構成において、機器バッテリ用船内ケース５２の代わりに、インバータ２０及び推進用電動モータ２８を収容したモータケース７７を設けている。モータケース７７の内側に、上端部を挿入するように中央ケース７８を設けており、中央ケース７８内に推進用電動モータ２８及びインバータ２０を設けている。中央ケース７８の下端部に回転可能に支持したプロペラ３２の回転軸と、推進用電動モータ２８の回転軸とを、かさば歯車機構により動力の伝達可能に作動的に連結している。中央ケース７８の下端部は、船体４６の下端部から下方に突出させている。本例の場合、図８の構成の後側ケース７６の場合と異なり、中央ケース７８は、船体４６に対し回転しない。すなわち、中央ケース７８の上下方向中間部は、船体４６の底部に固定している。このため、船体４６の外側に、図示しない舵機構を設け、舵機構により船体４６の向きを変えることができるようにする。その他の構成及び作用は上記の図５の構成の場合と同様である。
【００６０】
図１０は、本発明に係る実施の形態の電気推進システムを搭載した小型船舶の別例の第７例を示す略透視図である。本例の構成の場合、上記の図６に示した構成において、エンジン用船内ケース７０の代わりに、主バッテリ１６を収容した主バッテリ用船内ケース５０を設けている。また、前側の主バッテリ用船内ケース５０に収容した主バッテリ１６と、後側の主バッテリ用船内ケース５０に収容した主バッテリ１６及びインバータ２０とを電気的に接続している。また、本例の場合には、上記の図６に示した構成と同様に、船体４６の底部にパイプ状部材７４を回転可能に支持し、パイプ状部材７４を旋回用電動モータ３０（図１、図２参照）により回転可能としている。その他の構成は、上記の図６に示した構成と同様である。
【００６１】
また、以下に示す構成例は、次のような課題を解決するものである。すなわち、従来からバッテリを備える船舶が知られており、バッテリを船内機器やプロペラ等の船外推進装置に電力を供給するために使用することが考えられている。ただし、バッテリは、充電量が限られ、大型のバッテリを搭載することは船舶の重量が大きくなる要因となるため、好ましくない。以下の太陽電池フィルム付船舶の構成例は、このような課題を解決すべく発明したものである。
【００６２】
図１１は、本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の１例を示す図である。本例の構成の場合、船舶であり、風力走行体であるヨットは、マスト８０とブーム８２とに張られたメインセール８４と、船体８６の前端部（図１１の右端部）とマスト８０との間に設けられたロープ８８と、ロープ８８の下側に張られたジブセール９０とを備える。また、メインセール８４と、ジブセール９０との片面または両面に、複数のプラスチックフィルム式の太陽電池９２を貼着している。船体８６内に図示しないバッテリを設けており、フィルム式の太陽電池９２で発電された電力がバッテリに充電されるようにしている。バッテリは、船内機器に電力を供給したり、図示しないプロペラを設けて、プロペラによっても推進力を得る場合にプロペラを駆動する推進用電動モータに電力を供給するために使用する。太陽電池９２は、可撓性を有し、厚さは１ｍｍ程度とする。太陽電池９２は、例えば、プラスチックフィルム基板の両面に複数の薄板状の透明電極、光電変換層、及び複数の金属電極と、複数の薄板状の背面電極とを、それぞれ設けた構成とする。透明電極と光電変換層と金属電極とを、光の入射方向に沿って順に積層することで単位セルとする。透明電極と背面電極とは、基板を貫通する集電孔を通じて接続する。また、金属電極と背面電極とは、基板を貫通する集電孔とは別の接続孔を通じて接続する。これにより、複数の単位セルを電気的に直列接続する。
【００６３】
このような構成によればセール８４，９０の機能を損なうことなく、全体の面積を十分に確保できる太陽電池９２で発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、セール８４，９０の収納等も容易に行える。
【００６４】
図１２から図１４Ａ，図１４Ｂは、本発明に係る太陽電池フィルム付船舶の別例の第１例を示している。図１２に示すように、太陽電池フィルム付船舶である小型船舶は、電気推進システム９４を搭載している。小型船舶は、船体４６の後端部に設けたプロペラ３２により推進力を得るようにしている。また、電気推進システム９４は、プロペラ３２を駆動する推進用電動モータ２８と、推進用電動モータ２８を駆動するインバータ２０と、インバータ２０に接続したバッテリ９６と、制御部であるコントローラ（ＥＣＵ）９８とを備える。コントローラ９８は、推進用電動モータ２８の回転角を検出し、インバータ２０を制御することにより推進用電動モータ２８の作動を制御する。また、電気推進システム９４は、巻き取り用モータ１００と、図示しない定点保持用モータとを備え、各モータ２８，１００をインバータ２０により駆動可能としている。
【００６５】
巻き取り用モータ１００は、船体４６の後側（図２の右側）の水上に展開可能な展開シート１０２を巻き取るためのものである。このために、船体４６の後端部に幅方向（図１２の上下方向）に伸びるケース１０４を固定し、ケース１０４の内側の幅方向一端部（図１２の下端部）に巻き取り用モータ１００のケースを固定している。また、巻き取り用モータ１００の回転軸に連結した巻き取り軸１０６をケース１０４に回転可能に支持している。巻き取り軸１０６は巻き取り用モータ１００により回転駆動可能としている。巻き取り用モータ１００に張り検出センサ１０８を設け、展開シート１０２の張り量を検出可能としている。張り量は、例えば、巻き取り用モータ１００の回転角度から検出可能とする。張り検出センサ１０８の検出値は、コントローラ９８に入力している。
【００６６】
展開シート１０２の長さ方向一端は巻き取り軸１０６に取り付けている。展開シート１０２の長さ方向他端部に定点保持装置１１０を設けている。図１３に示すように、定点保持装置１１０は、上部に設けた浮き部１１２と、浮き部１１２の下側に柱状の連結部を介して結合したプロペラ保持部１１４とを備える。浮き部は、例えばブイ構造で、水上に浮力で浮くことができるようにする。プロペラ保持部１１４は、図示しない定点保持用モータにより駆動するプロペラ１１６を含む。プロペラ１１６は、船体４６の後端部に向けており、プロペラ１１６が駆動することにより展開シート１０２が水上で引き出されるようにしている。展開シート１０２は、例えばビニル加工布等の布製またはプラスチックフィルム製等の軽量なシート状で、水に浮くことが可能な材料製とし、展開した場合に上面となる側に、図１１の構成の場合と同様の、複数のフィルム式の太陽電池９２（図１１参照）を貼着している。太陽電池９２の発電電力はバッテリに充電可能としている。図１２に戻り、巻き取り用モータ１００とケース１０４との間に、太陽電池９２からバッテリに発電電力を送るための充電回路部１１８を設けている。充電回路部１１８は、バッテリと太陽電池９２とに接続する。また、展開シート１０２は、例えば、厚さ１ｍｍで、１ｍ2の面積での重量が約１ｋｇ以下の構成を有するものとする。
【００６７】
図１３、図１４Ａに示すように、ケース１０４の下端部の幅方向（図１３の表裏方向、図１４Ａの上下方向）中央部に幅方向に離れた一対のガイド部１２０を設けており、一対のガイド部１２０を、ケース１０４の他の部分に対し斜め後ろ下側に突出させている。展開シート１０２は、一対のガイド部１２０の上面に沿って案内されて展開及び収納をそれぞれ可能としている。一対のガイド部１２０の間に斜め後下側に伸びる通路１２２（図１４Ａ）が形成され、図１４Ａ，図１４Ｂに示すように通路１２２に、定点保持装置１１０の連結部を進入可能としている。定点保持用モータの駆動を停止した状態で、巻き取り用モータ１００（図１２）の駆動により展開シート１０２を巻き取ると、定点保持装置１１０の連結部が通路１２２に進入しつつケース１０４のガイド部１２０の上面に沿って引き上げられ、浮き部１２をケース１０４の後端面に突き当て可能としている。
【００６８】
このような本例の場合、船舶の航行停止時や、航行中に定点保持用モータの駆動等により展開シート１０２を展開させ、広い面積で太陽電池９２（図１１参照）を発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、発電の不要時に展開シート１０２の収納を容易に行え、かつ、太陽電池９２を設けることで船舶が過度に大型化することがない。なお、定点保持装置１１０を省略して、船舶の前進に伴って展開シート１０２を自動で展開可能とすることもできる。また、展開シート１０２と、太陽電池９２とを別部材により構成するのではなく、展開シートを、１つのプラスチックフィルム式の太陽電池のみにより構成することもできる。この場合、太陽電池を構成するプラスチックフィルム基板の長さ方向一端部を巻き取り軸１０６に取り付け、プラスチックフィルム基板の長さ方向他端部に定点保持装置１１０を設ける。
【００６９】
図１５Ａ，図１５Ｂは、本発明に係る太陽電池９２フィルム付船舶の別例の第２例を示している。本例の場合、太陽電池フィルム付船舶である小型船舶は、船体４６の運転席の後側の後端部に複数の柱部１２４を立設し、柱部１２４の上端部にビニル加工布等の布製のシート１２６を屋根状に張っている。そして、シート１２６の上面側に、図１１の構成の場合と同様の、複数のフィルム式の太陽電池９２を貼着している。太陽電池９２の発電電力は図示しないバッテリに充電可能としている。このような構成の場合も、広い面積で太陽電池９２を発電させることができ、十分な電力を得ることが容易になる。また、太陽電池９２が可撓性を有するので、発電の不要時にシート１２６の収納を容易に行える。なお、シート１２６の収納を不要とする場合には、太陽電池９２が可撓性を有しない構成とすることもできる。また、この場合、シート１２６も可撓性を有しない構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 小型船舶用電気推進システム、１２ エンジン、１４ 発電機、１６ 主バッテリ、１８ 船内機器用バッテリ、２０ インバータ、２２ エンジンコントローラ、２４ 船内機器、２６ メインコントローラ、２８ 推進用電動モータ、３０ 旋回用電動モータ、３２ プロペラ、３４ 第２ケース、３６ ナビゲーションシステム、３８ 加速操作具、４０ 旋回操作具、４２ 太陽電池、４４ プラグ、４６ 船体、４８ ウィンドシールド部、５０ 主バッテリ用船内ケース、５２ 機器バッテリ用船内ケース、５４ ガイド部材、５６ 船外機、５８ 支持部材、６０ 第１ケース、６２ パイプ状部材、６６，６８ 電力配線、７０ エンジン用船内ケース、７２ 電力配線、７４ パイプ状部材、７６ 後側ケース、７７ モータケース、７８ 中央ケース、８０ マスト、８２ ブーム、８４ メインセール、８６ 船体、８８ ロープ、９０ ジブセール、９２ 太陽電池、９４ 電気推進システム、９６ バッテリ、９８ コントローラ、１００ 巻き取り用モータ、１０２ 展開シート、１０４ ケース、１０６ 巻き取り軸、１０８ 張り検出センサ、１１０ 定点保持装置、１１２ 浮き部、１１４ プロペラ保持部、１１６ プロペラ、１１８ 充電回路部、１２０ ガイド部、１２２ 通路、１２４ 柱部、１２６ シート。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と、
発電機により発電した電力が供給され、充電される蓄電部と、
発電機により発電した電力が蓄電部を介して、または蓄電部を介さずに供給されるインバータと、
インバータにより駆動される電動モータと、
電動モータにより駆動される船外推進装置とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項２】
請求項１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
エンジンは、船体の外側に配置される船外機を構成することを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項３】
請求項２に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
船外機は、エンジンと、発電機と、インバータと、電動モータと、船外推進装置とを含むことを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項４】
請求項２に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
船外機は、
エンジンと、発電機と、インバータとが収容された第１ケースと、
電動モータが収容され、第１ケースに支持された第２ケースと、を備え、
蓄電部は、船内に設けられており、
第１ケース内の電気部品と蓄電部及び第２ケース内の電気部品とは、それぞれ電力配線で接続されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項５】
請求項４に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
第１ケースと第２ケースとを連結するパイプ状部材と、
パイプ状部材内に設けられ、第１ケース内のインバータと第２ケース内の電動モータとを接続する電力配線と、を備え、
インバータは、船内に設けられた蓄電部から電力が供給されることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項６】
請求項５に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
パイプ状部材は、第１ケースに対し回転可能に支持され、
さらに、第１ケースの上面または第１ケースの内部に設けられ、パイプ状部材を回転駆動させる旋回用電動モータと、
旋回を指示するための旋回指示具と、
旋回指示具から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータを回転駆動させ、第２ケースを旋回させる制御部とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池であり、複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池は電気的に直列または並列に接続されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って配置されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
エンジン及び発電機は、船内に配置された複数の船内ケースの１の船内ケース内に収容されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
インバータは、二次電池が収容された船内ケース内に設けられ、
電動モータ及び船外推進装置は、船体の下面側で、インバータ及び二次電池が収容された船内ケースの下側に船体を介して対向する部分に設けられていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項１】
エンジンにより駆動される発電機と、
発電機により発電した電力が供給され、充電される蓄電部と、
発電機により発電した電力が蓄電部を介して、または蓄電部を介さずに供給されるインバータと、
インバータにより駆動される電動モータと、
電動モータにより駆動される船外推進装置とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項２】
請求項１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
エンジンは、船体の外側に配置される船外機を構成することを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項３】
請求項２に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
船外機は、エンジンと、発電機と、インバータと、電動モータと、船外推進装置とを含むことを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項４】
請求項２に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
船外機は、
エンジンと、発電機と、インバータとが収容された第１ケースと、
電動モータが収容され、第１ケースに支持された第２ケースと、を備え、
蓄電部は、船内に設けられており、
第１ケース内の電気部品と蓄電部及び第２ケース内の電気部品とは、それぞれ電力配線で接続されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項５】
請求項４に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
第１ケースと第２ケースとを連結するパイプ状部材と、
パイプ状部材内に設けられ、第１ケース内のインバータと第２ケース内の電動モータとを接続する電力配線と、を備え、
インバータは、船内に設けられた蓄電部から電力が供給されることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項６】
請求項５に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
パイプ状部材は、第１ケースに対し回転可能に支持され、
さらに、第１ケースの上面または第１ケースの内部に設けられ、パイプ状部材を回転駆動させる旋回用電動モータと、
旋回を指示するための旋回指示具と、
旋回指示具から入力された旋回指示に応じた方向に、旋回用電動モータを回転駆動させ、第２ケースを旋回させる制御部とを備えることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池であり、複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池は電気的に直列または並列に接続されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向中央で、前後方向に沿って配置されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれか１に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
蓄電部は、複数の船内ケース内にそれぞれ収容された複数の二次電池の少なくとも一部の二次電池であり、複数の船内ケースは、船内の幅方向両側で、前後方向に沿って配置されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
エンジン及び発電機は、船内に配置された複数の船内ケースの１の船内ケース内に収容されていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の小型船舶用電気推進システムにおいて、
インバータは、二次電池が収容された船内ケース内に設けられ、
電動モータ及び船外推進装置は、船体の下面側で、インバータ及び二次電池が収容された船内ケースの下側に船体を介して対向する部分に設けられていることを特徴とする小型船舶用電気推進システム。
【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１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【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１４Ａ】
【図１４Ｂ】
【図１５Ａ】
【図１５Ｂ】
【公開番号】特開２０１１−１６３８８（Ｐ２０１１−１６３８８Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６０５５４（Ｐ２００９−１６０５５４）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
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