(57)【要約】推進時には帆を最大に伸長して風力の最大有効利用を図ることができると共に、非推進時には実質的にデッキ内に収納することによって、荷揚げや荷降ろし作業における荷物や荷役機械による帆の損傷を完全に防止することができ、かつ、十分な対候性を有する船舶用パワーモジュール及び同船舶用パワーモジュールを具備する風力推進船を提供する。船舶用パワーモジュールは、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジングと、帆格納ハウジング内の格納位置と、デッキから垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆と、帆を、格納位置と使用位置との間で移動させる帆移動ユニットと、を具備する構成とした。
2012057178.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジングと、
前記帆格納ハウジング内の格納位置と、前記デッキから垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆と、
前記帆を、前記格納位置と前記使用位置との間で移動させる帆移動ユニットと、を具備する船舶用パワーモジュール。
【請求項２】
略同形の複数の船舶用パワーモジュールからなり、前記船舶の長手方向軸線に対して左右対称に略均等に船上に配置されていることを特徴とする請求項１記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項３】
前記帆移動ユニットが、前記帆を水平状態と垂直状態間で起倒する帆起倒装置と、前記帆を垂直方向に伸縮する帆伸縮装置と、前記帆を前記帆伸縮装置の長手方向軸線周りに回転する帆回転装置とを具備することを特徴とする請求項１又は２記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項４】
前記帆移動ユニットは、さらに、前記帆を水平状態と垂直状態間で任意の角度に傾斜可能な帆傾動装置を具備することを特徴とする請求項３記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項５】
前記帆格納ハウジングは、船体の側壁の外面又は内面に沿って設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項６】
前記帆格納ハウジングは、船体の2重壁構造を有する側壁の内壁又は外壁に設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項７】
風速と、風向と、前記船舶に関する情報に基づいて、前記使用位置における前記帆の姿勢を制御する姿勢制御システムを具備することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項８】
前記帆格納ハウジングは、水密状態に前記帆を格納可能な水密構造を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項９】
太陽光発電パネルを前記帆の表面に取り付けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項１０】
前記船舶用パワーモジュールは、さらに、前記太陽光発電パネルで得られた電気エネルギを蓄えるバッテリを具備することを特徴とする請求項９記載の船舶用パワーモジュール。
【請求項１１】
デッキ上に、請求項１〜１０のいずれかに記載の船舶用パワーモジュールを搭載したことを特徴とする船舶用パワーモジュールを具備する風力推進船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のデッキ上に搭載する船舶用パワーモジュール、特に、帆を用いて船舶の推進等のため風力や太陽光エネルギを利用する船舶用パワーモジュール、及び、同船舶用パワーモジュールを具備する風力推進船に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、船舶、特にバラック船等の大型船舶は大量の化石燃料を消費するため、二酸化炭素の主な排出源のひとつとなっている。【０００３】
このような大型船舶による大量の化石燃料の消費を防止する手段として、東京大学が近年開発した大型風力推進船がある。この大型風力推進船は、デッキ上に複数の巨大な帆を設置し、各帆をコンピューターで制御することによって、推進力を得ようとするものである。また、これらの帆は垂直方向に伸縮可能としており、推進時には風力を最大限に利用するため帆を伸長し、非推進時等は風力による影響を可及的に防止するため、帆を縮めるように構成されている。【０００４】
また、英国特許第２２３４７２３号公報（特許文献１）に、太陽光エネルギを利用した小型船舶が開示されている。この小型船舶は、船体に架設したフレームに複数の帆を起倒自在に取り付け、各帆に太陽光発電パネルを装着したものである。帆を起倒自在としたことによって、推進時には風力を最大限に利用するため帆を伸長し、非推進時等には風力による影響を可及的に防止するため、帆を水平状態に折り畳むことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許第２２３４７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した大型風力推進船は、以下の問題を有していた。【０００７】
すなわち、帆の全伸縮動作がデッキ上で行われるため、完全に縮めた状態でも帆がデッキ上で大きく垂直方向に突出している。従って、荷揚げや荷降ろし作業において、荷物や荷役機械によって帆が著しく損傷するおそれがある。また、完全に縮めた状態でも帆がデッキ上で大きく垂直方向に突出しているため、嵐の際には大きな風力を受けることになり、船体の安定維持が困難となる。【０００８】
一方、上記した小型船舶は、以下の問題を有していた。【０００９】
すなわち、非推進時等には帆を水平状態に折り畳むことができるが、帆を単に垂直状態から水平状態に折り畳むだけであるため、帆や装着した太陽光発電パネルが風雨に曝されることになる。また、この小型船舶は構造的にデッキが不要であり、デッキを必須構成要素とする本発明と技術分野を異にするものである。【００１０】
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、推進時には帆を最大に伸長して風力の最大有効利用を図ることができると共に、非推進時には実質的にデッキ内に収納することによって、荷揚げや荷降ろし作業における荷物や荷役機械による帆の損傷を完全に防止することができ、かつ、十分な対候性を有する船舶用パワーモジュール及び同船舶用パワーモジュールを具備する風力推進船を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（１）前記従来の課題を解決するためになされた本発明は、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジングと、前記帆格納ハウジング内の格納位置と、前記デッキから垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆と、前記帆を、前記格納位置と前記使用位置との間で移動させる帆移動ユニットと、を具備することを特徴とする船舶用パワーモジュールとしている。【００１２】
（２）また、本発明は、前記（１）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、略同形の複数の船舶用パワーモジュールからなり、前記船舶の長手方向軸線に対して左右対称に略均等に船上に配置されていることを特徴とする。【００１３】
（３）また、本発明は、前記（１）又は（２）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、前記帆移動ユニットは、前記帆を水平状態と垂直状態間で起倒する帆起倒装置と、前記帆を垂直方向に伸縮する帆伸縮装置と、前記帆を前記帆伸縮装置の長手方向軸線周りに回転する帆回転装置とを具備することを特徴とする。【００１４】
（４）また、本発明は、前記（３）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、帆移動ユニットが、さらに、前記帆を水平状態と垂直状態間で任意の角度に傾斜可能な帆傾動装置を具備することを特徴とする。【００１５】
（５）また、本発明は、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の船舶用パワーモジュールにおいて、帆格納ハウジングは、船体の側壁の外面又は内面に沿って設置されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の船舶用パワーモジュールにおいて、船体の2重壁構造を有する側壁の内壁又は外壁に設置されていることを特徴とする。【００１６】
（６）また、本発明は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の船舶用パワーモジュールにおいて、風速と、風向と、前記船舶に関する情報に基づいて、前記使用位置における前記帆の姿勢を制御する姿勢制御システムを具備することを特徴とする。【００１７】
（７）また、本発明は、前記（１）〜（６）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、前記帆格納ハウジングは、水密状態に前記帆を格納可能な水密構造を有することを特徴とする。【００１８】
（８）また、本発明は、前記（１）〜（７）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、太陽光発電パネルを前記帆の表面に取り付けたことを特徴とする。
（９）また、本発明は、前記（８）記載の船舶用パワーモジュールにおいて、前記船舶用パワーモジュールは、さらに、前記太陽光発電パネルで得られた電気エネルギを蓄えるバッテリを具備することを特徴とする。【００１９】
（１０）また、本発明は、デッキ上に、前記（１）〜（９）のいずれかに記載の船舶用パワーモジュールを搭載した風力推進船としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、推進時には帆を最大に伸長して風力の最大有効利用を図ることによって燃料の使用量をより少なくして大気汚染を防止することができる。【００２１】
また、非推進時には帆を実質的にデッキ内に収納することによって、荷揚げや荷降ろし作業において、帆が船の荷揚げと荷降ろしの邪魔にならず、また、荷物や荷役機械による帆の損傷を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態１に係る船舶用パワーモジュールを複数搭載した風力推進船の斜視図である。
【図２】前記風力推進船の模式的縦断面図である。
【図３】使用位置における船舶用パワーモジュールの斜視図である。
【図４】使用位置と格納位置との間の中間位置における船舶用パワーモジュールの斜視図である。
【図５】格納位置における船舶用パワーモジュールの斜視図である。
【図６】船舶用パワーモジュールの帆移動ユニットの構成を示す斜視図である。
【図７】船舶用パワーモジュールの姿勢制御システムの構成を示すブロック図である。
【図８】船舶用パワーモジュールの各種搭載状態を示す説明図である。
【図９】実施形態１に係る船舶用パワーモジュールの変形例を示す説明図である。
【図１０Ａ】本発明の実施形態２に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施形態２に係る船舶用パワーモジュールの構成及び動作を示す模式的説明図である。
【図１０Ｃ】本発明の実施形態２に係る船舶用パワーモジュールの構成及び動作を示す模式的説明図である。
【図１０Ｄ】本発明の実施形態２に係る船舶用パワーモジュールの構成及び動作を示す模式的説明図である。
【図１１Ａ】本発明の実施形態２に変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成及び動作を示す模式的説明図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施形態２に変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成及び動作を示す模式的説明図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施形態２に変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１１Ｄ】本発明の実施形態２に変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１１Ｅ】本発明の実施形態２に変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１２】本実施形態２に係る船舶用パワーモジュールを複数搭載した風力推進船の斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態３に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１４】本発明の実施形態３の変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１５】本発明の実施形態３の変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１６】本発明の実施形態３の変容例に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【図１７】本発明の実施形態４に係る船舶用パワーモジュールの構成を示す模式的説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本実施形態に係る船舶用パワーモジュールは、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジングと、前記帆格納ハウジング内の格納位置と、前記デッキから垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆と、前記帆を、前記格納位置と前記使用位置との間で移動させる帆移動ユニットと、を具備している。したがって、推進時には帆を最大に伸長して風力の最大有効利用を図ることによって燃料の使用量をより少なくして大気汚染を防止するとともに、非推進時には帆を実質的にデッキ内に収納することによって、荷揚げや荷降ろし作業において、帆が船の荷揚げと荷降ろしの邪魔にならず、また、荷物や荷役機械による帆の損傷を完全に防止することができる。
【００２４】
さらに、帆をデッキ内に収納することによって、船舶用パワーモジュールは十分な対候性を確保でき、船舶用パワーモジュールの保全維持が楽になる。また、帆をデッキ下に格納することができるので、嵐の時に、船または乗組員へのリスクを回避できる。
【００２５】
また、緊急時、例えば、乗組員を避難させるためにヘリコプターが必要な時には、帆をデッキ下に格納できるので、ヘリコプターは、帆によって阻害されることなく容易かつ安全に船上に着陸できる。
【００２６】
また、本実施形態に係る船舶用パワーモジュールは、複数の船舶用パワーモジュールに分割して構成することができる。
【００２７】
その場合、各船舶用パワーモジュールの帆を軽量化できるため、使用時に帆を伸長した場合でも、風力推進船は十分な安定性を確保できる。
【００２８】
また、この場合、船舶用パワーモジュールの帆以外の構成部分はデッキ下にあるので、船舶用パワーモジュール全体の重心を低い位置に保つことができ、風力推進船の安定性を促進できる。格納時にはさらに船舶用パワーモジュール全体の重心を低い位置に保つことができ、風力推進船の安定性をさらに促進できる。また、これらの複数の船舶用パワーモジュールを船上に均等に配置することによって、風力推進船の安定性をさらに促進できる。
【００２９】
また、帆移動ユニットを、帆を水平状態と垂直状態間で起倒する帆起倒装置と、帆を垂直方向に伸縮する帆伸縮装置と、帆を伸縮装置の垂直軸線周りに回転する帆回転装置とから構成することができる。さらに、帆移動ユニットは、帆を水平状態と垂直状態間で任意の角度に傾斜可能な帆傾動装置を具備する構成とすることもできる。
【００３０】
その場合、簡単な機構を用いて、容易かつ確実に、帆を、使用位置と格納位置との間で移動することができる。また、帆回転装置によって帆を軸線周りに回転させることによって、最大の風力を得られる方向に帆を向けることができる。
【００３１】
風速と、風向と、前記船舶に関する情報に基づいて、前記使用位置における前記帆の姿勢を制御する姿勢制御システムを具備する構成とすれば、風の状態（風速や風向等）に合わせて帆を回転したり昇降させたりして、その姿勢を制御できる。すなわち、時々刻々と変化する風の状態に合わせて帆の姿勢を制御することができるので、常時、風力や太陽光の最適利用を図ることができる。
【００３２】
帆格納ハウジングは、水密状態に帆を格納可能な水密構造とすることが好ましく、その場合、船舶用パワーモジュールの対候性を高めることができる。
【００３３】
さらに、太陽光発電パネルを帆の表面に取り付けることができ、その場合、太陽光発電パネルから得た電気エネルギは、船上のシステム(空調装置等)や装置(照明装置等)に用いられるが、風力と同様に、風力推進船の推進力として用いることもできる。この場合、風力によって得た推進力と太陽光発電パネルによって得た推進力によって、風力推進船は、より強大な推進力を得ることができる。特に、小型船舶の場合に、太陽光発電パネルから得た電気エネルギを風力推進船の推進力として効果的に用いることができる。
【００３４】
ところで、船舶用パワーモジュールは、その動作のために必要な駆動装置や機構を含めた自己完結型であり、外部との接続は給電及び排水のみで足りる。従って、船舶用パワーモジュールを船に設置する工事量を低減できる。
【００３５】
また、統括制御システムの作動は自動的に行われるので、乗組員の注意をほとんど必要としない。
【００３６】
以下、本発明の幾つかの実施形態について、図面に基づいて、より具体的に説明する。
【００３７】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る船舶用パワーモジュールを複数搭載した風力推進船の斜視図、図２は風力推進船の模式縦断面図、図３〜図５は、それぞれ、使用位置、中間位置及び格納位置における船舶用パワーモジュールの斜視図である。
【００３８】
図１及び図２において、１０は風力推進船（例えば、大型船舶の一種であるバルク船）であり、風力推進船１０のデッキ１２上には船舶用パワーモジュール１４が搭載されている。
【００３９】
本実施形態では、略同形かつ小型の複数の船舶用パワーモジュール１４を、図示するように、風力推進船１０の長手方向軸線に対して左右対称に略均等に船上に配置している。ここで、「小型の船舶用パワーモジュール１４」とは、例えば、その長さを風力推進船１０の中央部における全幅の３分の１以上２分の１以下としたものをいう。
【００４０】
このように、船舶用パワーモジュールを、複数の小型の船舶用パワーモジュール１４より構成することによって、単一の巨大な船舶用パワーモジュールを用いる場合に生じる風力推進船１０の不安定化を回避することができる。また、複数の小型の船舶用パワーモジュール１４を、バルク船である風力推進船１０の長手方向軸線に対して左右対称に略均等に配置することによって、さらに、風力推進船１０の安定性を高めることができる。
【００４１】
しかし、船舶用パワーモジュール１４の設置数は、必ずしも図１に示すように複数にする必要はなく、風力推進船１０の大きさによっては一基とすることもできる。また、船舶用パワーモジュール１４の設置個所は、必ずしも図１に示す個所に限定されるものではなく、船体の全長に亘って設置してもよく、又は、船首と船尾のみに設置することもできる。さらに、船舶用パワーモジュール１４は、組み込まれる風力推進船１０の種類に応じて、船の側面、またはセンターラインに沿って、または両方のコンビネーションで配置することもできる。
【００４２】
次に、各船舶用パワーモジュール１４の構成について説明する。
【００４３】
図２〜図５に示すように、船舶用パワーモジュール１４は、風力推進船１０のデッキ１２下に配置されている帆格納ハウジング１６と、帆格納ハウジング１６内の格納位置と、デッキ１２から垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆１８と、帆１８を、格納位置と使用位置との間で移動させる帆移動ユニット２０とを具備している。
【００４４】
上記構成において、まず、帆格納ハウジング１６について説明する。帆格納ハウジング１６は、デッキ１２の下部に形成される船内空間を複数の船倉(または貨物隔室)に区画形成するための隔壁１７に取り付けられている。この隔壁１７は、船体の強度を維持する構造材の一部として設けられたものでもある。従って、船倉空間の減少を最低限に抑えつつ、船舶用パワーモジュール１４を効果的にかつ強固にデッキ１２下に配置することができる。帆格納ハウジング１６は、所定の幅Ｗと、所定の長さＬと、所定の高さＨとを有する矩形箱体からなり、その内部には、帆１８を格納するための帆格納空間が形成される。帆格納ハウジング１６の上面は開口しており、同開口を通して帆１８が帆格納ハウジング１６内に収納されることになる。この開口は開閉蓋２２によって水密状態に開閉することができる。開閉蓋２２の開閉は、例えばデッキ１２上に設置したモータ等の駆動装置によって行う。
【００４５】
帆格納ハウジング１６は、その上面が、図１及び図２に示すように、デッキ１２と略面一状態になるように配置される。このように帆格納ハウジング１６をデッキ１２と略面一状態に配置することによって、後述するように、帆１８が帆格納ハウジング１６内に格納された際、帆１８がデッキ１２より上方に突出するのを防止することができる。しかし、帆格納ハウジング１６は、少なくとも一部がデッキ１２の下方に配置されていればよい。例えば、帆格納ハウジング１６の上部がデッキ１２より少し突出してもよい。この場合も、実質的には、荷揚げや荷降ろし作業における荷物や荷役機械による帆の損傷を防止することができるからである。また、帆１８の両面が仮想垂直面上を移動可能に配設されているので、帆格納ハウジング１６の上面に形成した開口の開口面積は、図３〜図６に示すように、帆１８の長矩形端面が通過できれば十分であり、従って、帆格納ハウジング１６の上面に形成した開口に対応するデッキ１２の個所に形成する開口の開口面積を可及的に小さくすることができる。
【００４６】
次に、帆格納ハウジング１６内の格納位置と、デッキ１２から垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆１８の構成について説明する。
【００４７】
図３〜図５に示すように、帆１８は、所定の厚さｔと、所定の幅ｗと、所定の高さｈとを有する硬質の矩形平板、すなわち、硬帆からなり、上記した帆格納ハウジング１６の帆格納空間内に格納可能な形状を有する。帆１８は、好ましくは、対候性を考慮してマリングレード・アルミニウムから形成している。また、帆１８の形状は、好ましくは横帆又は翼帆のいずれかとすることができる。なお、帆１８は、中空矩形平板によって形成することもできる。
【００４８】
風力推進船１０は、この帆１８によって得られる風力を風力推進船１０の推進力として用いる。本実施形態１では、図１に示すように、複数の船舶用パワーモジュール１４がそれぞれ帆１８を有するので、それぞれの帆１８から得られる風力を合わせることによって、強大な推進力を得ることができる。
【００４９】
帆１８の両面には多数の太陽光発電パネル２４が貼り付けられており、各太陽光発電パネル２４は、図７に示すように、太陽光エネルギを電気エネルギ（直流）に変換することができる太陽光発電システム６６の一部を構成するものである。太陽光発電システム６６で得られた電気エネルギ（直流）は、船上のシステム(空調装置等)や装置(照明装置等)に用いられるが、風力と同様に、風力推進船の推進力として用いることもできる。この場合、風力によって得た推進力と太陽光発電パネルによって得た推進力によって、風力推進船は、より強大な推進力を得ることができる。特に、小型船舶の場合に、太陽光発電パネルから得た電気エネルギを風力推進船の推進力として効果的に用いることができる。
【００５０】
また、この太陽光発電システム６６で得られた電気エネルギ（直流）は、太陽光発電システム６６内に配置したバッテリ２５内に蓄えることができる。この蓄えられた電気エネルギは、例えば、船舶が全ての船上動力源を消失した場合等の緊急時において、帆１８を格納する動作を船舶用パワーモジュール１４に行わせるために用いられる。さらに、この蓄えられた電気エネルギは、港に停泊時のように風力によるエネルギが確保できない場合等にも効果的に用いられる。
【００５１】
さらに、太陽光発電パネル２４から得た電気エネルギの一部を、後述する統括制御システム６２や姿勢制御システム６４等にも供給することができる。
【００５２】
次に、帆１８を、格納位置と使用位置との間で移動させる帆移動ユニット２０について、図３〜図６、特に、図６を参照して説明する。
【００５３】
図６に示すように、帆移動ユニット２０は、本実施形態では、帆格納ハウジング１６の帆格納空間内に設置されており、以下の構成を有する。なお、図７に示すように、本実施形態では、帆移動ユニット２０は後述する姿勢制御システム６４の一部をなすものであり、姿勢制御システム６４も、好ましくは、帆格納ハウジング１６の帆格納空間内に設置される。
【００５４】
帆格納ハウジング１６の底板２６上に設置した支持台２８の上面に、軸受装置３０を介して、帆伸縮装置である帆伸縮用シリンダ３２の基端部が枢軸３４によって回転自在に枢着されており、帆伸縮装置である帆伸縮用シリンダ３２の伸縮ロッド３６の先端には帆１８の基端部３８が固着されている。帆伸縮用シリンダ３２内の油室には油圧ポンプ４０とタンク４２とが接続されている。帆伸縮用シリンダ３２の基部側面と帆格納ハウジング１６の底板２６との間には、起倒用伸縮ロッド５４を具備する帆起倒用シリンダ４４が介設されており、同帆起倒用シリンダ４４は、方向制御弁４６を介して油圧ポンプ４８と油圧タンク５０に接続されている。また、帆伸縮用シリンダ３２の先端側には、伸縮ロッド３６を、その長手方向軸線周りに回転させることによって帆１８も一体的に回転できる帆回転装置５２が設置されている。
【００５５】
上記した構成によって、帆起倒用シリンダ４４を作動して起倒用伸縮ロッド５４を伸長すると、帆伸縮用シリンダ３２が枢軸３４周りにＡ方向に回転し起立する。この回転起立に伴って、格納位置（実線で示す位置）にある帆１８が一体的に９０度回転起立して垂直位置をとる（中間位置）。その後、帆伸縮用シリンダ３２を作動して伸縮ロッド３６をＣ方向に伸長すると、帆１８は使用位置をとることになる。
【００５６】
逆に、帆伸縮用シリンダ３２を作動して伸縮ロッド３６をＤ方向に後退させると、帆１８は中間位置まで下降する。その後、帆起倒用シリンダ４４を作動して起倒用伸縮ロッド５４を後退させると、帆伸縮用シリンダ３２が枢軸３４周りに方向に回転して倒れ、格納位置をとることになる。
【００５７】
次に、風速と、風向と、船舶等に関する情報に基づいて、使用位置における帆１８の姿勢を制御する制御システムについて、図７を参照して説明する。
【００５８】
図７において、統括制御システム６２は、全ての船舶用パワーモジュール１４を包括的に制御するものであり、具体的には、船舶用パワーモジュール１４毎に設けた姿勢制御システム６４を介して帆１８の姿勢制御を行う。
【００５９】
すなわち、帆１８に設けた各種センサから得られた風速や、風向や、帆１８の位置情報等に関するセンサ信号が、姿勢制御システム６４を介してＣＰＵを内蔵する統括制御システム６２に入力される。また、太陽光エネルギを直流に変換するための太陽光発電システム６６からの発電に関するデータ（パワー出力等）も、同様に、統括制御システム６２に入力される。さらに、統括制御システム６２には、船に関するデータ（例えば、船舶の縦揺れや横揺れ、船舶の速度、船首方向）や乗員による操作信号も入力される。それらの入力信号に基づいて、統括制御システム６２は、風を最大限に有効利用するために必要な帆１８の姿勢を演算し、演算結果に基づいて、船舶用パワーモジュール１４のＣＰＵを内蔵する各姿勢制御システム６４に制御信号を出力する。各姿勢制御システム６４は、制御信号に基づいて駆動信号を帆移動ユニット２０に出力し、帆１８の姿勢を制御して、帆１８の姿勢制御を行う。すなわち、単一の統括制御システム６２を用いて複数の船舶用パワーモジュール１４を制御することができ、乗組員は、各帆１８または各船舶用パワーモジュール１４を個別に管理操作する必要がない。
【００６０】
統括制御システム６２には、図示しない表示装置が接続されており、乗組員は、表示装置の表示画面を介して、全ての船舶用パワーモジュール１４の姿勢制御状態及び発電状態を認識することができる。姿勢制御システム６４は、緊急時には、統括制御システム６２からの制御信号とは独立して外部から得た入力や、ローカルコントロールパネルより得た入力に基づいて帆移動ユニット２０を駆動し、帆１８の姿勢を制御することもできる。入港又は出港の際には、乗組員が手動で帆１８を昇降することもできる。統括制御システム６２は、上記した船舶用パワーモジュール１４から離隔した船舶のブリッジや他の場所へ設置することができる。
【００６１】
太陽光発電パネル２４によって得た電気エネルギの大部分は風力推進船１０の推進力の一部として用いられるが、その一部は、統括制御システム６２、姿勢制御システム６４や、その他のシステム(空調システム)や装置（照明装置等）にも供給される。
【００６２】
以下、実施形態１に係る船舶用パワーモジュール１４の作動について説明する。
【００６３】
使用状態では、図１及び図２に示すように、全ての船舶用パワーモジュール１４においいて、各帆１８は垂直方向に伸長状態にあり、それぞれの帆１８から得られる風力を合わせることによって、強大な推進力を得ることができる。また、太陽光発電パネル２４から得た電気エネルギを、風力と同様に、風力推進船１０の推進力として用いることができる。従って、風力によって得た推進力と太陽光発電パネル２４によって得た推進力によって、風力推進船１０はより強大な推進力を得ることができる。
【００６４】
また、本実施形態に係る船舶用パワーモジュール１４は姿勢制御システム６４を具備するので、風の状態（風速や風向等）に合わせて帆１８を回転させたり（例えば、左舷と右舷に向けて９０度に回転させる）、昇降させたりして、その姿勢を制御できる。すなわち、時々刻々と変化する風の状態に合わせて帆１８の姿勢を制御することができるので、常時、風力や太陽光の最適利用を図ることができる。
【００６５】
無風時には、帆１８自体は推進力を生じないが、帆１８に装着した太陽光発電パネル２４が推進力となるエネルギを発生することができる。
【００６６】
一方、強風の中や、船が激しく横揺れ、あるいは縦揺れするとき等には、帆１８を使用しない場合には、姿勢制御システム６４を作動して、帆移動ユニット２０を駆動し、帆１８を、図３に示す使用位置から図４に示す中間位置まで後退させ、その後、中間位置から図５に示す格納位置まで倒すことによって、帆格納ハウジング１６内に格納することができる。この際、帆格納ハウジング１６は水密構造を有するので、船舶用パワーモジュール１４の耐候性を高めることができる。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態１では、船舶用パワーモジュール１４が、少なくとも一部が船舶のデッキ１２下に配置されている帆格納ハウジング１６と、帆格納ハウジング１６内の格納位置と、デッキ１２から垂直方向に突出した使用位置との間で移動可能な帆１８と、帆１８を格納位置と使用位置との間で移動させる帆移動ユニット２０と、を具備することを特徴とするものである。
【００６８】
しかし、本発明は上記した実施形態に何ら限定されるものではなく、各種変形例や変容例が考えられる。
【００６９】
例えば、本実施形態では、風力推進船１０のデッキ１２上に、図１や図８（ａ）,（ｂ）に示すように、２つの帆１８をそれぞれ有する船舶用パワーモジュール１４を、風力推進船１０の長手方向と直角をなす方向（幅方向）に直列に配置させた例について説明した。なお、図８（ａ）は船舶用パワーモジュール１４の格納状態を示し、図８（ａ）は船舶用パワーモジュール１４の使用状態を示す。
【００７０】
しかし、船舶用パワーモジュール１４を、図８（ｃ）〜（ｆ）に示すように配置するようにしてもよい。具体的には、図８（ｃ）は、幅方向の中央に１つの帆格納ハウジング１６を配置し、帆１８を幅方向に移動自在に格納可能にした例を示す。図８（ｄ）は、図１や図８（ａ）,（ｂ）に示す帆格納ハウジング１６よりも大きい（船体幅の２分の１の寸法よりも広幅の）寸法の帆格納ハウジング１６を、風力推進船１０の長手方向に並列状態に配置し、各帆格納ハウジング１６内に帆１８を幅方向に移動自在に格納可能にした場合を示す。なお、この図８（ｄ）の態様では、船体前方側に配置した船舶用パワーモジュール１４は、帆１８を起立状態とした際に、船体中央よりも左舷側に配置され、船体後方側に配置した船舶用パワーモジュール１４は右舷側に配置されるようにしている。すなわち、並列状態に配置した各船舶用パワーモジュール１４において帆１８を起立状態とした際には、各帆１８の軸部分（以下、帆軸部ともいう。）が左舷側と右舷側とに交互に配置されるよう構成しており、帆１８同士の干渉を軽減すると共に、風向に対して帆１８を一部重複させて、風を効率的に受けることができるようにしている。図８（e）は、風力推進船１０の左右側縁に沿って帆格納ハウジング１６を配置し、帆１８を各帆格納ハウジング１６に格納可能にした場合を示す。図８（ｆ）は、船の全幅にわたって、図８（ｃ）に示す帆格納ハウジング１６と同一方向に、図８（ｃ）に示す帆格納ハウジング１６より大きい帆格納ハウジング１６を配置し、同帆格納ハウジング１６内に帆１８を幅方向に移動自在に格納可能にした例を示す。
【００７１】
また、図９に、実施形態１に係る船舶用パワーモジュール１４の変形例を示す。図示するように、船舶用パワーモジュール１４は部分的にデッキ１２内に収納されている。この場合、船倉空間の貨物収納空間の減少を抑えることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態１については、以下の変容例も考えられる。
（１）使用時における伸長状態の帆はブリッジよりも低くする（またはブリッジの後ろに配置する）ことによって、ブリッジからの乗組員の視界が遮られないようにすることもできる。
（２）安全性を確保するため、乗組員によって、暗証化したコマンドが統括制御システムに入力された場合のみ、帆１８を伸長できるようにしてもよい。
（３）統括制御システム６２全体を使用可能あるいは使用不可能にするためにセントラルキーを使用することができ、このキーは、例えば、船の入港時の帆１８の伸長動作を防ぐため、取り外すことができるようにしてもよい。
（４）帆移動ユニット２０として、駆動アクチュエータとして油圧シリンダを用いた構成を例示したが、その他のアクチュエータや手段を採用可能であることは当然である。
（５）船舶用パワーモジュール１４は、さまざまな既存船または新造船に取付けることができる。
（６）帆は、より効果的なソーラーパネルが入手可能になった場合や、異なる種類の帆に交換あるいは更新できる。
（７）本実施形態１に係る船舶用パワーモジュール１４はモジュールを構成しているので、風力推進船１０の大きさに応じて、その形態や大きさを柔軟に調整することができる。具体的には、風力推進船１０の大きさに応じて、船舶用パワーモジュール１４は帆の寸法と帆の面積を調整したり、帆がデッキの上に伸長する高さを調整したりすることができる。船舶用パワーモジュール１４は、帆格納ハウジング１６内に垂直に格納することもできる。
また、システムは継続的なメンテナンスをほとんど必要としない。
【００７３】
（実施形態２）
次に、本実施形態２に係る船舶用パワーモジュールについて説明する。なお、以下に説明する実施形態２、及びその後に説明する実施形態３、４にて参照する図面では、説明の便宜上、開閉蓋２２に該当する部分や、太陽光発電パネル２４に該当する部分の図示を省略する場合があるが、いずれの実施形態においても、これらの構成を適用可能であることは勿論である。
【００７４】
本実施形態２に係る船舶用パワーモジュールは、上記した実施形態１に係る船舶用パワーモジュールの帆軸部の構成に、さらに、帆を傾倒させる機構を追加したことを特徴とする。
【００７５】
即ち、図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、船舶用パワーモジュール１１４は、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジング１１６と、帆格納ハウジング１１６内の格納位置と、デッキから垂直方向に突出した使用位置との間で起倒自在に移動可能とした帆１１８と、帆を格納位置と使用位置との間で起倒自在に移動させると共に、帆１１８をその軸線周りに回転させ、さらに、帆１１８を垂直面と水平面との間で傾斜させることができる帆移動ユニット１１２とを具備する。
【００７６】
上記した帆移動ユニット１１２の構成を具体的に説明すると、基端を帆格納ハウジング１１６内に設置した固定台１０９に枢着した第１ロッド１１１を第１回転モータ１１３によって起倒可能とし、第１ロッド１１１の先端に、第２ロッド１１５の基端を、帆１１８を垂直面と水平面との間で、任意の角度位置に傾斜させることができる帆傾動装置を構成する第２回転モータ１６０を介して連結し、第２ロッド１１５の先端に、帆１１８の基部を先端に取り付けた第３ロッド１１７の基端を、その軸線周りに回転させる帆回転装置を構成する第３回転モータ１５２を介して連結している。
【００７７】
上記した帆移動ユニット１１２を用いることによって、図１０Ａ〜図１０Ｄに示すように、第１回転モータ１１３を駆動して図１０Ａに示す格納位置にある帆１８が一体的に９０度回転起立して垂直使用位置をとる（図１０Ｂ）。その後、第３回転モータ１５２を駆動して帆１１８をその軸線周りに回転することができると共に（図１０Ｃ）、第２回転モータ１６０を駆動して、垂直面と水平面との間で帆１１８を任意の角度に傾斜することができる（図１０Ｄ）。これによって、帆１１８は太陽の移動軌跡に追随して回転及び傾斜して、太陽光エネルギを最大限に活かすことができ、また、帆１１８が受ける風の抵抗又は風力も調整することができる。
【００７８】
さらに、港に係留中の場合等は、格納位置から使用位置まで帆１１８を移動した後、帆１１８の軸線周りに９０度回転した後、帆傾倒装置を構成する第２回転モータ１６０を駆動して帆１１８の一側表面を完全に水平状態まで傾斜することによって、帆１１８の他側表面全体が上を向いた状態で、船のデッキ上に水平載置することにできる。従って、帆１１８を純粋に太陽パネルとして機能させることができる。また、この位置では、帆１１８は障害物とはならないので、船の乗組員はほとんど帆１１８を管理する必要がない。さらに、帆１１８を完全に水平状態まで傾斜して船のデッキ上に水平載置することによって、帆１１８の補修及び保全も容易に行うことができる。
【００７９】
また、図１１Ａ〜図１１Ｅに、上記した帆移動ユニット１１２の変容例に係る帆移動ユニット１６２を示す。
【００８０】
図１１Ａに示す変容例は、帆１１８を垂直面と水平面との間で傾斜させる帆傾動装置を構成する第２回転モータ１６０に代えて、伸縮シリンダ１６１を用いたことを特徴とする。本変容例の場合は、帆１１８は、図示しない帆回転装置によって、第３ロッド１１７をその軸線周りに回転させることによって回転されることになる。
【００８１】
図１１Ｂに示す変容例は、図１０Ａ〜図１０Ｄに示す第１ロッド１１１を起倒可能とする第１回転モータ１１３に代えて、伸縮シリンダ１６３を用いたことを特徴とする。
【００８２】
図１１Ｃに示す変容例は、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジング１１６から、船舶の両側壁の上部に設けた開口を通して、帆１１８を水平方向に移動して外部に取出し、その後、帆傾倒装置を構成する回転モータ１８０によって、帆１１８を垂直方向と水平方向との間で起立自在としたことを特徴とする。このような構成とすることによって、船体内の上下方向において船舶用パワーモジュール１１４が占有する空間を抑えることができる。なお、本変容例では、必要に応じて、船体の中央にも船舶用パワーモジュール１１４を設けることもできる。
【００８３】
図１１Ｄに示す変容例は、少なくとも一部が船舶のデッキ下に配置されている帆格納ハウジング１１６から、船舶の両側壁の上部に設けた傾斜開口を通して、傾斜状態に収納されている帆１１８を水平方向に移動して外部に取出し、その後、帆傾倒装置を構成する回転モータ１９０によって、帆１１８を垂直方向と水平方向との間で起立自在としたことを特徴とする。このような構成とすることによって、船体内で船舶用パワーモジュール１１４が占有する空間を抑えることができる。
【００８４】
図１１Ｅに示す変容例は、船舶のデッキ上に配置されている上部構造体１９２の両側壁に設けた傾斜開口を通して、傾斜状態に収納されている帆１１８を水平方向に移動して外部に取出し、その後、帆傾倒装置を構成する回転モータ１９４によって、帆１１８を垂直方向と水平方向との間で起立自在としたことを特徴とする。このような構成とすることによって、船体内で船舶用パワーモジュール１１４が占有する空間を抑えることができる。
【００８５】
図１２は、実施形態２に係る船舶用パワーモジュール１１４を配置した風力推進船１１０の模式図である。
【００８６】
(実施形態３)
本実施形態３に係る船舶用パワーモジュールは、帆格納ハウジングが、船体の外壁の外面又は内面に沿って、かつ、船舶のデッキより下方の位置に設置されていることを特徴とする。
【００８７】
即ち、図１３に示すように、風力推進船２１０の船体２１１の両側壁２２３の外面に船舶用パワーモジュール２１４の帆格納ハウジング２１６が取り付けられており、その取付位置は、船舶のデッキ２１２より下方に位置している。
【００８８】
従って、本実施形態によれば、推進時には帆を最大に伸長して風力の最大有効利用を図ることによって燃料の使用量をより少なくして大気汚染を防止することができる。
【００８９】
また、非推進時には帆２１８を実質的にデッキ２１２下で帆格納ハウジング２１６内に収納することによって、荷揚げや荷降ろし作業において、帆２１８が船の荷揚げと荷降ろしの邪魔にならず、また、荷物や荷役機械による帆２１８の損傷を完全に防止することができる。
【００９０】
図１４〜図１６に本実施形態３に係る船舶用パワーモジュール２１４の変容例を示す。
【００９１】
図１４に示す変容例は、側壁２２３の内側面に、船舶用パワーモジュール２１４の内部と船倉内とを連絡する補修用扉２２１を設けたことを特徴とする。上記した構成によって、作業員は容易に船舶用パワーモジュール２１４の内部点検及び補修を行うことができる。
【００９２】
図１５に示す変容例は、風力推進船２１０の船体２１１の両側壁２２３の内面側に位置する貨物室２４０の側壁２４２の外面に船舶用パワーモジュール２１４の帆格納ハウジング２１６を取り付けたことを特徴とする。この場合、貨物室２４０の内部空間が船舶用パワーモジュール２１４によって狭められるのを可及的に防止しつつ、船舶用パワーモジュール２１４を風雨から防護することができる。
【００９３】
図１６に示す変容例は、風力推進船２１０の船体２１１の二重壁構造を有する側壁（外壁２５０と内壁２５２）のうち、内壁２５２の外面に船舶用パワーモジュール２１４の帆格納ハウジング２１６を取り付けたことを特徴とする。なお外壁２５０の内面に船舶用パワーモジュール２１４の帆格納ハウジング２１６を取り付けることもできる。この場合も、図１５に示す変容例と同様に、貨物室２４０の内部空間を船舶用パワーモジュール２１４によって狭めることなく、船舶用パワーモジュール２１４が風雨から防止することができる。
【００９４】
(実施形態４)
本実施形態４に係る船舶用パワーモジュールは、帆３１８を直接上下動（昇降）させることができるようにしたことを特徴とする。
【００９５】
即ち、図１７に示すように、船舶のデッキ３１６より下方で、かつ、帆３１８に直下に、帆移動ユニットとして、多段伸縮式昇降シリンダからなる昇降装置３２０が設置されている。多段伸縮式昇降シリンダによって帆移動ユニットを構成することによって、帆移動ユニットが簡単な構造となり、点検や補修が容易になる。
【００９６】
最後に、上述した各実施の形態の説明は本発明の一例であり、本発明は上述の実施の形態に限定されることはない。このため、上述した各実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００９７】
１０    風力推進船
１２    デッキ
１４    船舶用パワーモジュール
１６    帆格納ハウジング
１８    帆
２０    帆移動ユニット
２４    太陽光発電パネル
３２    伸縮用シリンダ
６２    統括制御システム
６４    姿勢制御システム
【図１】
2012057178.tif 000003
【図２】
2012057178.tif 000004
【図３】
2012057178.tif 000005
【図４】
2012057178.tif 000006
【図５】
2012057178.tif 000007
【図６】
2012057178.tif 000008
【図７】
2012057178.tif 000009
【図８】
2012057178.tif 000010
【図９】
2012057178.tif 000011
【図１０Ａ】
2012057178.tif 000012
【図１０Ｂ】
2012057178.tif 000013
【図１０Ｃ】
2012057178.tif 000014
【図１０Ｄ】
2012057178.tif 000015
【図１１Ａ】
2012057178.tif 000016
【図１１Ｂ】
2012057178.tif 000017
【図１１Ｃ】
2012057178.tif 000018
【図１１Ｄ】
2012057178.tif 000019
【図１１Ｅ】
2012057178.tif 000020
【図１２】
2012057178.tif 000021
【図１３】
2012057178.tif 000022
【図１４】
2012057178.tif 000023
【図１５】
2012057178.tif 000024
【図１６】
2012057178.tif 000025
【図１７】
2012057178.tif 000026
【国際調査報告】
2012057178.tif 000027
2012057178.tif 000028
2012057178.tif 000029
2012057178.tif 000030