(57)【要約】      （修正有）【課題】船舶推進用プロペラに負荷変動が生じても、補機発電機を駆動するエンジン，プロペラを駆動する主機の燃費効率を改善し、ガバナ機構を頻繁に（または大きく）操作しなくてもすむようにする。【解決手段】補機発電機１の発電電力を船内電力母線４を経てプロペラ７駆動用の推進モータ８の回転制御を行うインバータ９および船内電力負荷５に供給し、インバータ９，推進モータ８の消費電力を検出する電力検出手段１１と、船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置１３と、を備え、補機発電機１の駆動エンジン２を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、電力検出手段による消費電力検出値が上限設定値以上になると、電力貯蔵装置に貯蔵されている電力を船内電力母線に放電させ、電力検出手段１１による消費電力検出値が下限設定値以下になると、電力貯蔵装置を充電モードにして船内電力母線から充電する。【選択図】図１
2010116070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、
前記インバータあるいは前記推進モータの消費電力を検出する電力検出手段と、
前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、
前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記消費電力検出手段による消費電力検出値が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させ、前記消費電力検出手段による消費電力検出値が下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることによって前記船内電力母線から充電するようにしたことを特徴とする船舶エネルギーシステム。
【請求項２】
補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、
前記プロペラまたは推進モータの回転数を検出する回転数検出手段と、
前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、
前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記回転数検出手段により検出した前記プロペラまたは推進モータの回転数が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることにより前記船内電力母線から充電し、前記回転数検出手段により検出した前記プロペラまたは推進モータの回転数が予め定めた下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させようにしたことを特徴とする船舶エネルギーシステム。
【請求項３】
補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、
前記船内電力母線の周波数を検出する周波数検出手段と、
前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、
前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記周波数検出手段により検出した前記船内電力母線の周波数が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることにより前記船内電力母線から充電し、前記周波数検出手段により検出した前記船内電力母線の周波数が予め定めた下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させようにしたことを特徴とする船舶エネルギーシステム。
【請求項４】
主機と主機軸とプロペラから成る推進器部を有し、船内電力母線と、前記主機軸に設けた軸駆動発電機と、前記軸駆動発電機と前記船内電力母線との間で電力変換を行なう電力変換器と、前記船内電力母線に接続し前記船内電力負荷に電力供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続した電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、
前記プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が上昇した際には前記軸駆動発電機と前記電力変換器から成る軸駆動発電装置の発電出力を増加させつつ前記電力貯蔵装置は充電動作させ、プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が下降した際には前記電力貯蔵装置から放電しつつ前記軸駆動発電装置の発電出力を減少させることを特徴とする船舶エネルギーシステム。
【請求項５】
主機と主機軸とプロペラから成る推進器部を有し、船内電力母線と、前記主機軸に設けた軸駆動発電機と、前記軸駆動発電機と前記船内電力母線との間で電力変換を行なう電力変換器と、前記船内電力母線に接続し前記船内電力負荷に電力供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続した電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、
前記プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が上昇した際には前記軸駆動発電機と前記電力変換器から成る軸駆動発電装置で発電しつつ前記電力貯蔵装置は充電動作させ、プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が下降した際には前記電力貯蔵装置から放電しつつ前記軸駆動発電装置を電動モードで動作させることを特徴とする船舶エネルギーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の推進力や船内電力負荷に対して電力を供給する船舶エネルギーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の推進力や船内電力負荷に対して電力を供給する船舶エネルギーシステムとして、特許文献１に記載のものがある。
【０００３】
図１１は、特許文献１に記載の第１の従来例を簡略化して示す主回路図である。
図１１において、１−１、１−２、１−３はディーゼルエンジン等のエンジン２−１、２−２、２−３により駆動される補機発電機であり、それぞれ発電機遮断器３−１、３−２、３−３を介して船内電力母線４に給電するように接続されている。５−１、５−２は船内電力負荷であり、負荷遮断器６−１、６−２を介して前記船内電力母線４に接続されている。
【０００４】
また、この船内電力母線４には他の負荷遮断器６−３を介してプロペラ７を駆動する推進モータ８の可速度制御を行うインバータ９が接続されている。これら船内電力負荷５−１、５−２およびインバータ９は、前記船内電力母線４を介して補機発電機１−１、１−２、１−３から給電されるようになっている。
【０００５】
ところで、インバー夕９は推進モータ７を常時予定の回転速度で運転するように設定されているため、船舶の航海中に荒天などでプロペラ７にかかる負荷が変動してプロペラ７の回転数が変化した場合、インバータ９はプロペラ７の負荷に見合った出力を推進モータ８に供給して回転数を維持しようとする。このとき、補機発電機１−１、１−２、１−３はインバータ９の消費電力が変化しても、船内電力母線４の電圧および周波数を定格値に維持するように出力を調整される。この補機発電機１−１、１−２、１−３の出力調整は、エンジン２−１、２−２、２−３の図示しない燃料調節弁を操作し燃料量を調節することによって行われる。
【０００６】
図１２は、主機によりプロペラを駆動して推進する第２の従来例を簡略化して示す主回路図である。
この従来例は電機推進方式ではなく、主機１０によりプロペラ７を駆動する推進方式であるため、推進モータ８やインバータ９は装備しておらず、補機発電機１−１、１−２、１−３は図１１と同様に船内電力母線４を介して船内電力負荷５−１、５−２に給電している。なお、船内電力負荷５−１、５−２の中には、主機１０を稼動させるためのポンプモータなどが含まれる。
【０００７】
図１２の場合も、図１１の場合と同様に、船舶の航海中に荒天時などでプロペラ７にかかる負荷が変動してプロペラ７の回転数が変化した場合、主機１０は出力をプロペラ７の負荷に見合った値に調整して回転数を維持しようとする。
【特許文献１】特開２００１-２５１８９５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、図１１で示した電気推進方式では、補機発電機１−１、１−２、１−３の出力を調整するためにエンジン２−１、２−２、２−３の燃料量を調節しなければならないが、エンジンの特性は出力に応じて燃費効率が変化するので、燃費効率の悪い運転状態でも運転せざるを得ない場合がある。このようにプロペラ７に負荷変動が生じると、補機発電機５を駆動するエンジン２−１、２−２、２−３の燃費効率の低下を招き、またエンジン２−１、２−２、２−３の図示していないガバナ機構を頻繁に動かすことになり、ガバナ機構の寿命の点でも好ましくない。この問題はプロペラ７の負荷変動が大きいとか、変動の繰り返しが多くなる場合顕著になる。
【０００９】
図１２のように主機１０による推進力式の場合においても同様であり、主機１０は、エンジンの特性として出力に応じて燃費効率が変化するので、燃費効率の悪い運転点も運転せざるを得ない場合がある。図１２の場合も図示していないガバナ機構を頻繁に動かすことになりガバナ機構の寿命の点でも好ましくない。この問題はプロペラ７の負荷変動が大きいとか、変動の繰り返しが多くなると顕著になる。
【００１０】
そこで、本発明は、船舶を推進するためのプロペラに負荷変動が生じたとしても、補機発電機を駆動するエンジンあるいはプロペラを駆動する主機の燃費効率を改善し、かつ、ガバナ機構を頻繁に（または大きく）操作しなくてもすむようにした船舶用電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、前記インバータあるいは前記推進モータの消費電力を検出する電力検出手段と、前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記消費電力検出手段による消費電力検出値が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させ、前記消費電力検出手段による消費電力検出値が下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることによって前記船内電力母線から充電するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、前記プロペラまたは推進モータの回転数を検出する回転数検出手段と、前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記回転数検出手段により検出した前記プロペラまたは推進モータの回転数が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることにより前記船内電力母線から充電し、前記回転数検出手段により検出した前記プロペラまたは推進モータの回転数が予め定めた下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、補機発電機で発電した電力を船内電力母線を経てプロペラ駆動用の推進モータの回転制御を行うインバータおよび船内電力負荷に供給するようにした船舶エネルギーシステムにおいて、前記船内電力母線の周波数を検出する周波数検出手段と、前記船内電力母線に接続され、充放電可能に構成された電力貯蔵装置と、を備え、前記補機発電機を常時燃費効率の良い状態で運転させるために、前記周波数検出手段により検出した前記船内電力母線の周波数が予め定めた上限設定値以上になった場合、前記電力貯蔵装置を充電モードにすることにより前記船内電力母線から充電し、前記周波数検出手段により検出した前記船内電力母線の周波数が予め定めた下限設定値以下になった場合、前記電力貯蔵装置を放電モードにすることにより貯蔵されている電力を前記船内電力母線に放電させようにしたことを特徴とする。
【００１４】
さらに、請求項４に係る発明は、主機と主機軸とプロペラから成る推進器部を有し、船内電力母線と、前記主機軸に設けた軸駆動発電機と、前記軸駆動発電機と前記船内電力母線との間で電力変換を行なう電力変換器と、前記船内電力母線に接続し前記船内電力負荷に電力供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続した電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、前記プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が上昇した際には前記軸駆動発電機と前記電力変換器から成る軸駆動発電装置の発電出力を増加させつつ前記電力貯蔵装置は充電動作させ、プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が下降した際には前記電力貯蔵装置から放電しつつ前記軸駆動発電装置の発電出力を減少させることを特徴とする。
【００１５】
さらにまた、請求項５に係る発明は、主機と主機軸とプロペラから成る推進器部を有し、船内電力母線と、前記主機軸に設けた軸駆動発電機と、前記軸駆動発電機と前記船内電力母線との間で電力変換を行なう電力変換器と、前記船内電力母線に接続し前記船内電力負荷に電力供給する補機発電機と、前記船内電力母線に接続した電力貯蔵装置とを設けた船舶エネルギーシステムにおいて、前記プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が上昇した際には前記軸駆動発電機と前記電力変換器から成る軸駆動発電装置で発電しつつ前記電力貯蔵装置は充電動作させ、プロペラにかかる負荷変動により主機（プロペラ）の回転速度が下降した際には前記電力貯蔵装置から放電しつつ前記軸駆動発電装置を電動モードで動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の船舶エネルギーシステムによれば、船舶を推進するプロペラにかかる負荷が変動した場合でも、船内の動力源となる主機や補機発電機の出力変動を抑制することで主機や補機発電機における燃費効率の悪化を改善し、同時に主機や補機発電機のガバナ機構の操作を頻繁に行わなくてすむので寿命を延ばすこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。なお、図１において図１１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
【００１９】
図１において、１１はインバータ９の消費電力を検出する電力検出器、１２は電力検出器１１からのインバータ消費電力の信号を入力してインバータ９の消費電力の増加や減少を判定する電力変動検出器である。そして、１３は電力貯蔵装置であり、遮断器６−４を介して前記船内電力母線４に接続されている。
【００２０】
図２は電力変動検出器１２の一例を示す図である。電力変動検出器１２は、比較器１２−１と、不感帯要素１２−２とから構成されている。
【００２１】
比較器１２−１は電力検出器１１で検出したインバータの消費電力に対応する信号と、設定値として設けているある所定の電力値の判断基準とを比較し、偏差が不感帯要素の不感帯幅内にあるときは、電力変動検出器１２として何も出力しない。しかし、偏差がプラス側、すなわち、不感帯幅の上限設定値を超えてインバータ９の消費電力の方が大きい場合には放電を指示するためのインバータ消費電力増加の状態信号を出力し、逆に不感帯幅の下限設定値を超えてインバータ消費電力の方が小さい場合には充電を指示するインバータ消費電力減少の状態信号を出力する。なお、不感帯要素１２−２は図２に示すように放電量あるいは充電量を指示する特性が良いが、単純に放電／充電を指示するＯＮ／ＯＦＦ特性でも電力貯蔵デバイスの容量等、設計に基づいて決めればよい。
【００２２】
なお、不感帯要素１２−２における、ある所定の電力値とは、操船者が設定する推進モータ１の回転速度基準に相対する電力値との考え方がある。また、インバータ消費電力の増加や減少の判断は、インバータ消費電力の単位時間の変化量でもって判断しても良い。
【００２３】
図３は電力貯蔵装置１３の一例を示す図である。電力貯蔵装置１３は、電力貯蔵デバイス１３−１と、充放電装置１３−２とから構成されている。
【００２４】
電力貯蔵デバイス１３−１は、例えば、二次電池（鉛電池、リチウムイオン電池など）、電気二重層コンデンサ、ＳＭＥＳ（超電導電力貯蔵）などを適用することができる。一方、充放電装置１３−２は、制御整流素子で構成され、電力貯蔵デバイス１３−１を船内電力母線４の電圧で充電するとき（充電モードという）は、船内電力母線４の交流を直流に変換するコンバータとして動作し、逆に電力貯蔵デバイス１３−１に蓄積した電力を船内電力母線４に放電するとき（放電モードという）は、電力貯蔵デバイス１３−１の直流を船内電力母線４の電圧および周波数と一致するようにインバータとして動作する。
【００２５】
なお、図３で示した電力貯蔵装置１３は、単一の電力貯蔵デバイス１３−１と単一の充放電装置１３−２との組み合わせで構成したが、勿論、複数の電力貯蔵デバイス１３−１と複数の充放電装置１３−２との組合せで構成しても良い。また、電力貯蔵装置１３は上述した例に限定されるものではなく、フライホイールの回転体で電力を貯めるフライホイール方式を採用しても良い。
【００２６】
以上のように構成された船舶エネルギーシステムにおいて、電力変動検出器１２は、インバータ消費電力の増加や減少を判断して、増加または減少の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３の充放電装置１３−２は、インバータ消費電力の増加との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１の電力を船内電力母線４に放出し、補機発電機１−１、１−２、１−３の発電出力とともに前記インバータ９に電力を供給する。逆に、電力貯蔵装置１３は、インバータ消費電力の減少との状態信号を受け取ると、充電モードとなって補機発電機１−１、１−２、１−３から船内電力母線４および充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１を充電する。
【００２７】
以上述べたように、本発明の第１の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降してインバータ９の消費電力が増加した場合には、電力貯蔵装置１３を放電させて船内電力母線４に電力を注入し、逆に、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇しインバータ９の消費電力が減少した場合には、電力貯蔵装置１３を船内電力母線４から充電させることにより、補機発電機１−１，１−２，１−３を駆動するエンジン２−１，２−２，２−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供することができる。
【００２８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について図４ないし図６を参照して説明する。  
図４は本発明の第２の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。  
なお、図４において、図１あるいは図１２と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
【００２９】
図４で示すように、本実施形態では主機１０とプロペラ７の中間に軸駆動発電機１４を設け、この軸駆動発電機１４の出力端子と前記船内電力母線４とを接続するために、電力変換を行なうサイリスタインバータ１５および同期調相機１６を設けている。なお、破線枠で囲まれている軸駆動発電機１４とサイリスタインバータ１５と同期調相機１６とからなる部分を便宜上、軸駆動発電装置１７と称する。
【００３０】
１８はプロペラ７の回転速度を検出する回転速度検出器、１９は回転速度検出器１８から出力された回転速度信号を入力して回転速度の上昇あるいは下降を判定する回転速度変動検出器であり、その出力信号は電力貯蔵デバイス１３および軸駆動発電装置１７に与えるようになっている。
【００３１】
図５は本実施形態で採用した回転速度変動検出器１９の一例を示す図である。  
回転速度変動検出器１９は、比較器１９−１と、不感帯要素１９−２とから構成されている。
【００３２】
比較器１９−１は回転速度検出器１８で検出したプロペラ７の回転速度に対応する信号と、設定値として設けているある所定の回転速度の判断基準とを比較し、偏差が不感帯要素の不感帯幅内にあるときは、回転速度変動検出器１９として何も出力しない。しかしながら、不感帯幅の上限設定値を超えてプロペラ７の回転速度の方が回転数基準よりも大きい場合には、軸駆動発電装置１７に対する発電出力の増加指令と、電力貯蔵装置１３に対する充電モードの指令を出力する。逆に、不感帯幅の下限設定値を超えてプロペラ７の回転速度の方が回転数基準よりも小さい場合には、軸駆動発電装置１７に対する発電出力の減少指令と、電力貯蔵装置１３に対する放電モードの指令を出力する。
【００３３】
なお、回転速度変動検出器１９におけるある所定の回転速度とは、操船者が設定するプロペラ７または主機１０の回転速度基準と考える。また、回転速度の上昇または下降の判断は、回転速度の単位時間の変化量でもって判断しても良い。
【００３４】
以上のように構成された船舶エネルギーシステムにおいて、軸駆動発電装置１７は、回転速度変動検出器１９から回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、サイリスタインバータ１５と軸駆動発電機１４を制御して軸駆動発電装置１７からの発電出力を増加させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の上昇との状態信号を受け取ることとなり、充電モードとなって船内電力母線４の電力で充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１を充電する。
【００３５】
逆に、軸駆動発電装置１７は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、サイリスタインバータ１５と軸駆動発電機１４を制御して軸駆動発電装置１７からの発電出力を減少させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の下降との状態信号を受け取ることとなり、放電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１に貯蔵してある電力を船内電力母線４に放出する。
【００３６】
一旦、軸駆動発電装置１７からの発電出力を増加あるいは減少させた後に、図５の回転速度変動検出器１９からの出力が０に戻れば、軸駆動発電装置１７からの出力も元に戻ることになる。
【００３７】
図６は、本実施形態の一特性例を示す図である。  
図６において、（ａ）はプロペラ７の回転速度、（ｂ）は主機１０の軸出力、（ｃ）は軸駆動発電装置１７の発電出力である。なお、（ｄ）は軸駆動発電装置１７を操作しない場合のプロペラ７の回転速度の発電出力、（ｅ）は軸駆動発電装置１７を操作しない場合の主機１０の軸出力である。これらの特性図からわかるように、軸駆動発電装置１７を操作しない場合、（ｄ）、（ｅ）のように主機１０のドループ特性により、回転速度は負荷減少時点以前の値よりも少し上がったところでバランスし、主機１０の軸出力は負荷の減少により出力減となり、燃費効率の悪い状態で運転することになる。しかしながら、本実施形態の場合、特性（ａ）のプロペラ７の回転速度の変動に応じて特性（ｃ）のように軸駆動発電装置１７の発電出力を操作するようにしたので、特性（ｂ）で示すように主機１０の軸出力が低いところでとどまることにならず、燃費効率の低下を抑制することができる。
【００３８】
以上述べたように、本発明の第２の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、軸駆動発電装置１７の発電出力を増加させるとともに、電力貯蔵装置１３を充電動作させることで、軸駆動発電装置１７にて増加させた電力分を電力貯蔵装置１３で充電させる。また、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、軸駆動発電装置１７の発電出力を減少させるとともに電力貯蔵装置１３を放電動作させることで、軸駆動発電装置１７で減少させた電力分を電力貯蔵装置１３から船内電力母線４に供給させる。
【００３９】
このようにすることで、主機１０が燃費効率の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。  
第３の実施形態では、使用する機器の構成は第２の実施形態と同じ図４となる。しかし、第２の実施形態とは軸駆動発電装置１７の使い方を異なるので、特性図は図６と異なったものとなる。
【００４１】
すなわち、前述した第２の実施形態では、軸駆動発電装置１７は、発電出力を増減させることでプロペラ７にかかる負荷変動に相対していたが、本実施形態では軸駆動発電装置１７を発電モードだけでなく、電動モードにも切り換えて使用するようにしたものである。
【００４２】
本実施形態で使用する回転速度変動検出器１９については図示しないが、図５で示した回転速度変動検出器１９の出力がプラス（＋）の場合、「発電出力増加」を「発電モード」に置き替え、出力がマイナス（−）の場合、「発電出力減少」を「電動モード」に置き替えればよい。
【００４３】
以上のように構成された第３の実施形態の船舶エネルギーシステムでは、軸駆動発電装置１７は、回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、軸駆動発電機１４を発電モードで動作させ、発電した電力を船内電力母線４に送る。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の上昇との状態信号を受け取ることとなり、充電モードとなって船内電力母線４から電力を充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１に充電する。逆に、軸駆動発電装置１７は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、船内電力母線４の電力でもって軸駆動発電機１４を電動モードで動作させる。この時、電力貯蔵装置１３も回転速度の下降との状態信号を受け取ることとなり、放電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１の電力を船内電力母線４に放出する。
【００４４】
一旦、軸駆動発電装置１７が「発電モード」または「電動モード」となった後に、図５の回転速度変動検出器１９からの出力が０に戻れば、軸駆動発電装置１７は、元の状態に戻る。
【００４５】
図７は、本実施形態の一特性例を示す図である。  
図７において、特性（ａ）および（ｂ）は図６と同じであるが、（ｃ）が図６の場合とでは異なり、発電量増、発電量減ではなく、発電モード、電動モードに置き換わっている。
【００４６】
以上述べたように、本発明の第３の実施形態によれば、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、軸駆動発電装置１７を発電モードで動作させると共に電力貯蔵装置１３を充電動作させることで、軸駆動発電装置１７で発電した電力を電力貯蔵装置１３で充電させる。また、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、軸駆動発電装置１７を電動モードで動作させると共に電力貯蔵装置１３から放電させることで、軸駆動発電装置１７にて消費する電力を電力貯蔵装置１３から供給させる。このようにすることで、主機１０が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。この構成の場合、プロペラ７の負荷変動の量のみに対応すればよいので、軸駆動発電機１４やサイリスタインバータ１５の容量を小さくできる。
【００４７】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について図８を参照して説明する。  
図８は本発明の第４の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。
【００４８】
なお、図８において、図１あるいは図１１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を述べる。
【００４９】
図８に示した船舶エネルギーシステムは、図１の第１の実施形態における電力検出器１１および電力変動検出器１２に替えて、図４の第２の実施形態で用いたプロペラ７の回転速度を検出する回転速度検出器１８および回転速度検出器１８からの回転速度信号を入力し回転速度の上昇や下降を判断する回転速度変動検出器１９を設けたものである。
【００５０】
回転速度変動検出器１９は、回転速度の上昇または下降を判断して、上昇または下降の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３は、回転速度の上昇との状態信号を受け取ると、充電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１に船内電力母線４から充電する。逆に、電力貯蔵装置１３は、回転速度の下降との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１の電力を船内電力母線４に放出する。
【００５１】
以上のように、図８の第４の実施形態によれは、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際には、インバータ９は回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力を絞るので、電力貯蔵装置１３を充電動作させる。一方、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際には、インバータ９は回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力を増加させるので、電力貯蔵装置１３から放電させる。この結果、補機発電機１−１、１−２、１−３を駆動するエンジン２−１、２−２、２−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また、頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。
【００５２】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。  
図９は本発明の第５の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図である。  
なお、図９において図１と同一要素については同一符号を付けてその説明を省略し、異なる部分を述べる。
【００５３】
図９において、２０は船内電力母線４から周波数を検出する周波数検出器、２１は周波数検出器２０からの周波数検出信号により周波数の上昇または下降を判断する周波数変動検出器である。
【００５４】
図１０は本実施形態で採用した周波数変動検出器２１の一例を示す図である。  
周波数変動検出器２１は、比較器２１−１と、不感帯要素２１−２とから構成されている。
比較器２１−１は周波数検出器２０で検出した船内電力母線４の周波数に対応する信号と、設定値として設けているある所定の周波数の判断基準とを比較し、偏差が不感帯要素の不感帯幅内にあるときは、周波数変動検出器２１として何も出力しない。しかしながら、不感帯幅の上限設定値を超えて船内電力母線４の周波数の方が周波数基準よりも大きい場合には、電力貯蔵装置１３に対する充電モードの指令を出力する。逆に、不感帯幅の下限設定値を超えて船内電力母線４の周波数の方が周波数基準よりも小さい場合には、電力貯蔵装置１３に対する放電モードの指令を出力する。
【００５５】
周波数変動検出器２１は、周波数の上昇または下降の状態を示す信号を電力貯蔵装置１３に与える。電力貯蔵装置１３は、周波数の上昇との状態信号を受け取ると、充電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１に充電する。逆に、電力貯蔵装置１３は、周波数の下降との状態信号を受け取ると、放電モードとなって充放電装置１３−２を介し電力貯蔵デバイス１３−１の電力を放出する。
【００５６】
このように本実施形態では、船舶エネルギーシステムを構成することで、図９による第５の実施形態では、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が上昇した際にはインバータ９による回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力が絞られるために船内電力母線４の周波数が上昇する。周波数の上昇により電力貯蔵装置１３を充電動作させる。
【００５７】
一方、プロペラ７にかかる負荷変動によりプロペラ７の回転速度が下降した際にはインバータ９による回転速度制御により推進モータ８ヘの供給電力が増加されるために船内電力母線４の周波数が下降する。周波数の下降により電力貯蔵装置１３を放電させる。この結果、補機発電機１−１、１−２、１−３を駆動するエンジン２−１、２−２、２−３が燃費の悪い運転領域（エンジン低出力での運転状態）で運転することを避けるようにし、できるだけ燃費効率の良い高出力側でエンジンを運転させる。また頻繁に（または大きく）ガバナ機構を動作させることを避けることが可能となり、燃費効率を改善し、ガバナ機構の寿命にも効果を成す船舶エネルギーシステムを提供できる。この構成では、船内電力負荷５−１、５−２の変動時の場合においても電力貯蔵装置１３の充放電動作となる。これにより、インバータ９（推進モータ８）と船内電力負荷５−１、５−２を合わせた電力負荷全体の変動に対して、補機発電機１−１、１−２、１−３の燃費効率の改善を行なうことになり、さらに船内電力母線４の周波数安定化にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態で採用した電力変動検出器の一例を示す図。
【図３】本発明で採用した電力貯蔵装置内の構成を示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態および第３の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。
【図５】本発明の第２の実施形態で採用した回転速度変動検出器の一例を示す図。
【図６】本発明の第２の実施形態の一特性例を示す図。
【図７】本発明の第３の実施形態の一特性例を示す図。
【図８】本発明の第４の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。
【図９】本発明の第５の実施形態における船舶エネルギーシステムの主回路構成図。
【図１０】本発明の第５の実施形態で採用した周波数変動検出器の一例を示す図。
【図１１】第１の従来例の船舶エネルギーシステムの構成図。
【図１２】第２の従来例の船舶エネルギーシステムの構成図。
【符号の説明】
【００５９】
１−１，１−２，１−３…補機発電機、２−１，２−２，２−３…エンジン、３−１，３−２，３−３…発電機遮断器、４…船内電力母線、５−１，５−２…船内電力負荷、６−１，６−２，６−３…負荷遮断器、６−４…遮断器、７…プロペラ、８…推進モータ、９…インバータ、１０…主機、１１…電力検出器、１２…電力変動検出器、１２−１、１９−１、２１−１…比較器、１２−２、１９−２、２１−２…不感帯要素、１３…電力貯蔵装置、１３−１…電力貯蔵デバイス、１３−２…充放電装置、１４…軸駆動発電機、１５…サイリスタインバータ、１６…同期調相機、１７…軸駆動発電装置、１８…回転速度検出器、１９…回転速度変動検出器、２０…周波数検出器、２１…周波数変動検出器、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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