電動船
【課題】電動モータを船内機か船内外機の内燃機関とプロペラ間に取り付けて、船舶の静粛で広範囲の速度における柔軟な制御を可能にする電動船を提供する。
【解決手段】船内機か船内外機において、内燃機関１とプロペラ６との間に電動モータ４を一軸で取り付けることで、ハイブリッド船、電池等による純電動船としての優れた船舶推進システムを獲得した。この船舶推進システムは、従来運航されている船舶に対し、ほとんど改造することなく、組み込むことができる。
【解決手段】船内機か船内外機において、内燃機関１とプロペラ６との間に電動モータ４を一軸で取り付けることで、ハイブリッド船、電池等による純電動船としての優れた船舶推進システムを獲得した。この船舶推進システムは、従来運航されている船舶に対し、ほとんど改造することなく、組み込むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の電動化に関する方式であって、従来の船舶をより静粛で柔軟に運航可能にした駆動方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータはその制御が内燃機関に比べ容易であり、排ガスを出さず、静粛な駆動が行える利点をもっている。電動モータの特長を生かして、従来から船舶において、電気モータを用いたハイブリッド駆動方式が用いられてきた。しかし、このような方式は、単純に使用中の船舶に対して改造を施すことが困難であるほか、主に大型船舶における柔軟な駆動を獲得するために行われてきたものである。この方式のものとしては、ディーゼル機関や、ガスタービンで発電機を駆動し、その電力を使った電動モータ駆動による大型旅客船や軍艦、砕氷船などがある(シリーズハイブリッド方式)。また、電動モータと内燃機関を両方、あるいは単独で切り替え使用できるギヤシステムを使用したパラレルハイブリッド式の電動船舶がある。一方、電動モータを用いて電気エネルギーだけで駆動する電動船は古い歴史を持っており、主に小型船舶として利用されてきた。しかし、この方式では、搭載できる電池エネルギーの制限から、大型船舶や長期間の航行は困難であった。すなわち、電動モータの静粛性を生かした航行が可能である特徴があるにも拘わらず、その普及を妨げてきたのは、電池の性能と、単純な船舶の改造方式が存在しなかったことによる。そこでこれらに比べ簡単で電動化が可能になる方式の出現が望まれていた。
【０００３】
内燃機関と電動モータとを駆動源として備えたパラレルハイブリッド型の船舶用船外機としては、例えば特許文献１に記載されているように、内燃機関に接続し、その出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続し、その出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを備えると共に、第１の出力軸と第２の出力軸がそのまま連結される。また、特許文献２には、内燃機関と電動モータとをプロペラの駆動源として備えると共に、内燃機関に接続し、その出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続し、その電動モータの出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを共軸に配置することを記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２３０８９４号公報
【特許文献２】特開２００７−６９８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関は、エンジンの回転可能範囲が電動モータに比べて狭く、高速走行と超低速走行を同時に満たすことは困難であった。一方、電動モータは、制御の柔軟性と静粛性があるにも拘わらず、電池の搭載可能容量が不足し、十分な距離の運航や高速運転が困難であった。それらを解決することが課題になってきた。そこで、内燃機関の駆動及び発電能力を生かし、電動モータによる駆動も可能にする方式が必要とされてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決法としては、従来ある船舶の内燃機関とプロペラで構成される船内機、あるいは船内外機システムにおいて、内燃機関とプロペラをつなぐプロペラシャフトの一部に電動モータを入れた方式である。
【発明の効果】
【０００７】
内燃機関とプロペラをつなぐプロペラシャフトの一部に電動モータを組み入れる船舶改造は、比較的簡単な手法であり、新艇以外にも、従来運航されている船舶に対し、ほとんど改造することなく、電動モータによる優れた制御性などの特長を生かした船舶にすることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動方式１（船内機）を示す図である。（実施例１）
【図２】駆動方式２（船内外機）を示す図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明における船内機での駆動方式１（図１）では、船体８の船内に取り付けられた内燃機関１とプロペラ６間に電動モータ４をつけたものである。内燃機関１はクラッチ３を持っており、駆動軸２を介して電動モータ４とつながっている。クラッチ９は電動モータ４とプロペラ６間に取り付ける。これは必要な場合に用いる。ユニバーサルジョイント１０はプロペラシャフト５の軸の角度を調整するため、従来から使われているものである。内燃機関１はクラッチ３、クラッチ９（もし取り付けた場合）を接続すれば、電動モータ４の駆動力の有無に拘わらず、直接プロペラ６を駆動することが可能である。プロペラ６は、内燃機関１あるいは電動モータ４の動力によって、ユニバーサルジョイント１０とプロペラシャフト５を介して駆動される。
【００１１】
図１に示した駆動方式において説明する。クラッチ９は使用しなくとも良い。内燃機関１が回転し、クラッチ３とクラッチ９がつながっていれば、電動モータ４は空転して内燃機関１によるプロペラ６駆動が出来る。電動モータ４を同時に駆動すれば、両者のトルクの合計が駆動力を発生する。クラッチ３を切ると、電動モータ４だけの駆動になり静粛で、超低速まで柔軟な運転が可能になる。その時、内燃機関１に取り付けられた発電機を用いることにより、直接、電動モータ４の駆動が可能である。また、内燃機関１に取り付けられた発電機により、蓄電池を充電しておき、このエネルギーにより、この電動モータ４の駆動が可能である。あるいは、この電動モータ４を発電機として使用し、航行中に、電池の充電を行うことも可能である。駆動方式１（図１）では、電気モータ４とプロペラ６間にクラッチ９を取り付けることによって、船舶が静止中においても、内燃機関からの動力で発電をすることが出来る。
【実施例２】
【００１２】
本発明における船内外機による駆動方式２（図２）では、船内外機において、船体８の船内にある内燃機関１と、船外にあるプロペラ６のあるドライブユニット１１間に電動モータ４を取り付けた方式である。
【００１３】
駆動方式２（図２）では、船体８の船内にある内燃機関１と船外にあるプロペラ６のあるドライブユニット１１間に電動モータ４を取り付けているが、クラッチ３が接続されれば、電動モータ４の駆動の有無に拘わらず、内燃機関１によりプロペラシャフト５を介して、プロペラ６が駆動できる。クラッチ３を非接続にすれば、電動モータ４のみによる柔軟で静粛な運転が可能になる。電動モータ４は、内燃機関１による動力で航行中に電動モータ４駆動用の蓄電池を充電することも可能であるし、内燃機関１そのものにつながれた別の発電機で、電動モータ４駆動用の蓄電池を充電することも可能である。電動モータ４とプロペラ６間に更にもう１個のクラッチを取り付けるか、あるいはプロペラ６のあるドライブユニット１１自体に別途クラッチを内蔵することによって、船舶が静止中においても、内燃機関１からの動力で発電をすることが出来るのは、駆動方式１（図１）と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によれば、電動モータを船内機か船内外機の内燃機関とプロペラ間の一軸に取り付けつけることによって、船舶の静粛で広範囲の速度における柔軟な制御を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００１５】
１ エンジン
２ 駆動軸
３ クラッチ
４ 電動モータ
５ プロペラシャフト
６ プロペラ
７ 舵
８ 船体
９ クラッチ
１０ ユニバーサルジョイント
１１ ドライブユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の電動化に関する方式であって、従来の船舶をより静粛で柔軟に運航可能にした駆動方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電動モータはその制御が内燃機関に比べ容易であり、排ガスを出さず、静粛な駆動が行える利点をもっている。電動モータの特長を生かして、従来から船舶において、電気モータを用いたハイブリッド駆動方式が用いられてきた。しかし、このような方式は、単純に使用中の船舶に対して改造を施すことが困難であるほか、主に大型船舶における柔軟な駆動を獲得するために行われてきたものである。この方式のものとしては、ディーゼル機関や、ガスタービンで発電機を駆動し、その電力を使った電動モータ駆動による大型旅客船や軍艦、砕氷船などがある(シリーズハイブリッド方式)。また、電動モータと内燃機関を両方、あるいは単独で切り替え使用できるギヤシステムを使用したパラレルハイブリッド式の電動船舶がある。一方、電動モータを用いて電気エネルギーだけで駆動する電動船は古い歴史を持っており、主に小型船舶として利用されてきた。しかし、この方式では、搭載できる電池エネルギーの制限から、大型船舶や長期間の航行は困難であった。すなわち、電動モータの静粛性を生かした航行が可能である特徴があるにも拘わらず、その普及を妨げてきたのは、電池の性能と、単純な船舶の改造方式が存在しなかったことによる。そこでこれらに比べ簡単で電動化が可能になる方式の出現が望まれていた。
【０００３】
内燃機関と電動モータとを駆動源として備えたパラレルハイブリッド型の船舶用船外機としては、例えば特許文献１に記載されているように、内燃機関に接続し、その出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続し、その出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを備えると共に、第１の出力軸と第２の出力軸がそのまま連結される。また、特許文献２には、内燃機関と電動モータとをプロペラの駆動源として備えると共に、内燃機関に接続し、その出力をプロペラに伝達する第１の出力軸と、電動モータに接続し、その電動モータの出力をプロペラに伝達する第２の出力軸とを共軸に配置することを記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２３０８９４号公報
【特許文献２】特開２００７−６９８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
内燃機関は、エンジンの回転可能範囲が電動モータに比べて狭く、高速走行と超低速走行を同時に満たすことは困難であった。一方、電動モータは、制御の柔軟性と静粛性があるにも拘わらず、電池の搭載可能容量が不足し、十分な距離の運航や高速運転が困難であった。それらを解決することが課題になってきた。そこで、内燃機関の駆動及び発電能力を生かし、電動モータによる駆動も可能にする方式が必要とされてきた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
その解決法としては、従来ある船舶の内燃機関とプロペラで構成される船内機、あるいは船内外機システムにおいて、内燃機関とプロペラをつなぐプロペラシャフトの一部に電動モータを入れた方式である。
【発明の効果】
【０００７】
内燃機関とプロペラをつなぐプロペラシャフトの一部に電動モータを組み入れる船舶改造は、比較的簡単な手法であり、新艇以外にも、従来運航されている船舶に対し、ほとんど改造することなく、電動モータによる優れた制御性などの特長を生かした船舶にすることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】駆動方式１（船内機）を示す図である。（実施例１）
【図２】駆動方式２（船内外機）を示す図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明における船内機での駆動方式１（図１）では、船体８の船内に取り付けられた内燃機関１とプロペラ６間に電動モータ４をつけたものである。内燃機関１はクラッチ３を持っており、駆動軸２を介して電動モータ４とつながっている。クラッチ９は電動モータ４とプロペラ６間に取り付ける。これは必要な場合に用いる。ユニバーサルジョイント１０はプロペラシャフト５の軸の角度を調整するため、従来から使われているものである。内燃機関１はクラッチ３、クラッチ９（もし取り付けた場合）を接続すれば、電動モータ４の駆動力の有無に拘わらず、直接プロペラ６を駆動することが可能である。プロペラ６は、内燃機関１あるいは電動モータ４の動力によって、ユニバーサルジョイント１０とプロペラシャフト５を介して駆動される。
【００１１】
図１に示した駆動方式において説明する。クラッチ９は使用しなくとも良い。内燃機関１が回転し、クラッチ３とクラッチ９がつながっていれば、電動モータ４は空転して内燃機関１によるプロペラ６駆動が出来る。電動モータ４を同時に駆動すれば、両者のトルクの合計が駆動力を発生する。クラッチ３を切ると、電動モータ４だけの駆動になり静粛で、超低速まで柔軟な運転が可能になる。その時、内燃機関１に取り付けられた発電機を用いることにより、直接、電動モータ４の駆動が可能である。また、内燃機関１に取り付けられた発電機により、蓄電池を充電しておき、このエネルギーにより、この電動モータ４の駆動が可能である。あるいは、この電動モータ４を発電機として使用し、航行中に、電池の充電を行うことも可能である。駆動方式１（図１）では、電気モータ４とプロペラ６間にクラッチ９を取り付けることによって、船舶が静止中においても、内燃機関からの動力で発電をすることが出来る。
【実施例２】
【００１２】
本発明における船内外機による駆動方式２（図２）では、船内外機において、船体８の船内にある内燃機関１と、船外にあるプロペラ６のあるドライブユニット１１間に電動モータ４を取り付けた方式である。
【００１３】
駆動方式２（図２）では、船体８の船内にある内燃機関１と船外にあるプロペラ６のあるドライブユニット１１間に電動モータ４を取り付けているが、クラッチ３が接続されれば、電動モータ４の駆動の有無に拘わらず、内燃機関１によりプロペラシャフト５を介して、プロペラ６が駆動できる。クラッチ３を非接続にすれば、電動モータ４のみによる柔軟で静粛な運転が可能になる。電動モータ４は、内燃機関１による動力で航行中に電動モータ４駆動用の蓄電池を充電することも可能であるし、内燃機関１そのものにつながれた別の発電機で、電動モータ４駆動用の蓄電池を充電することも可能である。電動モータ４とプロペラ６間に更にもう１個のクラッチを取り付けるか、あるいはプロペラ６のあるドライブユニット１１自体に別途クラッチを内蔵することによって、船舶が静止中においても、内燃機関１からの動力で発電をすることが出来るのは、駆動方式１（図１）と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明によれば、電動モータを船内機か船内外機の内燃機関とプロペラ間の一軸に取り付けつけることによって、船舶の静粛で広範囲の速度における柔軟な制御を可能にすることができる。
【符号の説明】
【００１５】
１ エンジン
２ 駆動軸
３ クラッチ
４ 電動モータ
５ プロペラシャフト
６ プロペラ
７ 舵
８ 船体
９ クラッチ
１０ ユニバーサルジョイント
１１ ドライブユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータを主機である内燃機関とプロペラとの間に一軸で取り付けた船舶推進システムとしての船内機あるいは船内外機
【請求項１】
電動モータを主機である内燃機関とプロペラとの間に一軸で取り付けた船舶推進システムとしての船内機あるいは船内外機
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−１９５２４０（Ｐ２０１０−１９５２４０Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４３３３８（Ｐ２００９−４３３３８）
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（５０６１２２３２７）公立大学法人大阪市立大学 (122)
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２６日（２００９．２．２６）
【出願人】（５０６１２２３２７）公立大学法人大阪市立大学 (122)
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