(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶の航行時には、船舶内に設置された電源から船舶内母線および可変速運転用の周波数変換装置を介して推進用電動機に電力を供給し、前記船舶の停泊時には、前記船舶内の電源を前記船舶内母線から切り離すとともに陸上電源を前記船舶内母線に接続し、さらに前記推進用電動機を前記周波数変換装置から切り離すとともに前記陸上電源の電源周波数に応じて荷役用等の非推進用電動機を前記周波数変換装置または前記船舶内母線のいずれか一方を選択して接続することにより、前記陸上電源の電力を前記非推進用電動機に供給することを特徴とする船舶の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の航行時には、船舶内に設置された電源から周波数変換装置を介して推進用電動機に電力を供給して船舶を推進させ、船舶の停泊時には、陸上電源から荷役用等の非推進用電動機等に電力を供給するようにした船舶の電力供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
船舶は、航行時には船舶内に設置された電源から受電して船舶内母線を介して電力を供給し、インバータを介して推進用電動機を可変速運転してプロペラを駆動したり、照明等の通常負荷を稼動したりしている。
【０００３】
船舶が港に接岸し、停泊したときには、航行するための推進用電動機を駆動する電力は不要となるが、照明等の通常負荷のみならず、荷役用等の非推進用電動機に電力を供給する必要が生じる。
【０００４】
船舶内の負荷に電力を供給する場合、航行時には船舶内の電源から電力を供給しているが、停泊時には、近年、温暖化ガスを含む排気ガスの放出を削減することが望まれていることから、船舶内の電源であるディーゼル発電機を停止させ、代わりに陸上電源を利用して電力を供給するようにしている。
【０００５】
図２に従来の船舶の電力供給システムの一例を示す。船舶の航行時には、船舶内に設置されたディーゼル発電機１から船舶内母線２および周波数変換装置３を介して推進用電動機４に電力を供給し、プロペラ５を駆動して船舶を推進させる。船舶の停泊時には、陸上電源６から荷役用等の非推進用電動機７や照明等の通常負荷８に電力を供給するようにしている。なお、９ないし１３はそれぞれ開閉器である。
【０００６】
この場合、船舶内電力系統が例えば周波数６０Ｈｚに予め設定されているのに対し、陸上電源６の電力が周波数５０Ｈｚで供給される場合がある。通常負荷８においては、供給される電源周波数に影響を受けないものを選択できるが、荷役用等の非推進用電動機７は、予め設定された周波数で運転制御される機器であり、電源周波数が異なると、その影響を受けることになるので、陸上電源６の電力を船舶内電力系統で利用できるように、周波数を５０Ｈｚから６０Ｈｚに変換する必要がある。
【０００７】
周波数を変換するためには、陸上電源６と船舶内母線２との間に、電動機と発電機を組み合わせたＭ−Ｇセット、または静止型の半導体スイッチを用いたインバータ装置等の周波数変換装置１４を設けることにより対処することができるが、いずれの装置も装置の費用および設置のための費用が必要となるほか、船舶内に大きな設置スペースも要することになる。
【０００８】
そこで例えば特許文献１の図４に記載されているように、船舶内に設置され、船舶内の軸発電機により発生される電力を安定させるために使用されているインバータ装置等の周波数変換装置を利用し、陸上電源から供給される周波数５０Ｈｚの電力を６０Ｈｚに変換して船舶内の通常負荷等に供給することが考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１５１２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記のように陸上電源から周波数変換装置を介して船舶内の通常負荷等に電力を供給すると、船舶内の既設の周波数変換装置を利用できるものの、この周波数変換装置を経由して全ての船舶内負荷に電力供給することになり、常時使用することの多い通常負荷の使用のために周波数変換装置を長時間運転することになったり、周波数変換装置の通電容量が大きくなったりして電力消費が増大し、省エネルギーの面から効率的でないという問題があった。
【００１１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、船舶の停泊時に、陸上電源から船舶内に電力を供給するに際して、電源周波数の相違による影響を受けることなく、しかも別途、周波数変換装置を用いることなく、非推進用電動機に適切な電力を供給することができ、さらに電力消費を低減し、省エネルギー化を図ることのできる船舶の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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明による船舶の電力供給システムは、船舶の航行時には、船舶内に設置された電源から船舶内母線および可変速運転用の周波数変換装置を介して推進用電動機に電力を供給し、船舶の停泊時には、前記船舶内の電源を船舶内母線から切り離すとともに陸上電源を前記船舶内母線に接続し、さらに前記推進用電動機を前記周波数変換装置から切り離すとともに前記陸上電源の電源周波数に応じて荷役用等の非推進用電動機を前記周波数変換装置または前記船舶内母線のいずれか一方を選択して接続することにより、前記陸上電源の電力を前記非推進用電動機に供給するように構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による船舶の電力供給システムによれば、船舶の停泊時に陸上電源の電力を船舶内に供給する際に、電源周波数の相違による影響を受ける荷役用等の非推進用電動機を、船舶内に設置されている可変速運転用の周波数変換装置のインバータに接続して周波数変換することにより、別途、周波数変換装置を用いることなく、非推進用電動機に対して適切な電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による船舶の電力供給システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】従来の船舶の電力供給システムの一実施の形態を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明による船舶の電力供給システムの一実施の形態を示すシステム構成図であり、図２と同一部分には同一符号を付している。
【００１６】
図１において、船舶内に設置されたディーゼル発電機１は、開閉器９を介して船舶内母線２に接続されている。実際の船舶ではディーゼル発電機１は複数台備えられているが、図示では１台で表示している。
【００１７】
船舶内母線２には、コンバータ３ａ、コンデンサ３ｂおよびインバータ３ｃを有する可変速運転用の周波数変換装置３が開閉器１０を介して接続されている。コンバータ３ａは、開閉器１０を介して船舶内母線２から受電した交流電力を直流電力に変換し、コンデンサ３ｂは、コンバータ３ａが出力する直流電圧を平滑にし、インバータ３ｃは、直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して出力する。
【００１８】
この周波数変換装置３の出力側には、開閉器１５を介して船舶を推進する推進用電動機４が接続されているとともに開閉器１６およびフィルタ１７を介して荷役用等の非推進用電動機７が接続されている。また非推進用電動機７は、開閉器１２を介して船舶内母線２にも接続されており、周波数変換装置３および船舶内母線２のいずれか一方を選択して接続することが可能で、しかもいずれからも切り離せるようになっている。
【００１９】
推進用電動機４が周波数変換装置３に接続され、可変速で運転されると、この推進用電動機４に直結されたプロペラ５が可変速で駆動されて船舶を推進させるようになっている。
【００２０】
荷役用等の非推進用電動機７は、一般には船舶が港に停泊中にのみ使用され、予め設定された周波数で運転制御される負荷であり、電源周波数が相違すると、その影響を受ける機器である。この非推進用電動機７は、複数台備える場合もあるが、図示では１台で表示している。また非推進用電動機７側に設けられたフィルタ１７は、高調波を低減するものであり、高調波を低減する必要がなければ、省略することができる。
【００２１】
この非推進用電動機７は、船舶内母線２に船舶内の電力系統として予め設定された、例えば電源周波数６０Ｈｚと同じ周波数の電力が供給される場合には、開閉器１６が開、開閉器１２が閉となって船舶内母線２から直接電力が供給されるようになっている。
【００２２】
他方、船舶内母線２に電源周波数５０Ｈｚの電力が供給される場合には、開閉器１６が閉、開閉器１２が開となって周波数変換装置３を介して６０Ｈｚに周波数変換された電力が供給されるようになっている。
【００２３】
非推進用電動機７の不使用時には、開閉器１２，１６をそれぞれ開として船舶内母線２側の電力系統から切り離すことができる。
【００２４】
船舶内母線２には、推進用および非推進用電動機４，７に電力を供給する系統とは別に、開閉器１３を介して通常負荷８に電力を供給する系統が設けられている。通常負荷８は、船舶内の照明・空調等の、電源周波数の相違による影響を受けない負荷であり、船舶の推進のために直接必要とする負荷ではないが、船舶の航行時および停泊時ともに常時使用することの多い負荷である。
【００２５】
また船舶内母線２には、開閉器１１を介して陸上電源６が接続できるようになっており、船舶の停泊時には、陸上電源６から受電して船舶内母線２を介して船舶内の所定の負荷に電力を供給するようになっている。
【００２６】
このように構成された船舶の電力供給システムにおいて、まず船舶が航行中の動作を説明する。船舶を航行させるために開閉器９は閉になっており、ディーゼル発電機１の運転により発電された、例えば周波数６０Ｈｚの電力は、船舶内母線２、開閉器１０、周波数変換装置３および開閉器１５を介して推進用電動機４に供給され、推進用電動機４に直結されたプロペラ５を駆動して船舶を推進させている。このとき開閉器１６は開となっており、荷役用等の非推進用電動機７には通電されていない。
【００２７】
一方、通常負荷８側の開閉器１３は、閉になっており、船舶内母線２を介して通常負荷８に周波数６０Ｈｚの電力が供給されている。
【００２８】
次に船舶の停泊中の動作を説明する。船舶が港に接岸し停泊すると、ディーゼル発電機１を停止し、開閉器９を開にして周波数６０Ｈｚの電力供給を停止するとともに開閉器１１を閉にして陸上電源６を船舶内母線２に接続し、陸上電源６より例えば電源周波数５０Ｈｚの電力を供給する。
【００２９】
船舶を推進するための推進用電動機４は、運転する必要がないために開閉器１５を開にして周波数変換装置３とは切り離す。非推進用電動機７側は、開閉器１６を閉にし、開閉器１２を開にして、船舶内母線２からの５０Ｈｚの交流電力を周波数変換装置３のコンバータ３ａで直流電力に変換し、インバータ３ｃにより６０Ｈｚの交流電力に変換して出力し、フィルタ１７を介して電源周波数の相違による影響を受ける荷役用等の非推進用電動機７に供給する。
【００３０】
電源周波数の相違による影響を受けない通常負荷８は、開閉器１３が閉の状態に維持され、陸上電源６から船舶内母線２を介して周波数５０Ｈｚの電力が直接供給されることになる。
【００３１】
陸上電源６より例えば電源周波数６０Ｈｚの電力が供給される場合には、非推進用電動機７側は、開閉器１６を開にし、開閉器１２を閉にして、船舶内母線２からの６０Ｈｚの交流電力を直接非推進用電動機７に供給する。
【００３２】
このように本実施の形態によれば、荷役用等の非推進用電動機７に対して、陸上電源６の周波数が例えば５０Ｈｚというように、船舶内の電力系統として予め設定されている電源周波数６０Ｈｚと相違していても、船舶内に設置されている可変速運転用の周波数変換装置３を利用することにより、船舶内の電力系統と同様の周波数６０Ｈｚに変換できるので、別途、周波数変換装置を船舶内に設けることなく適切な電力の供給を行なうことができる。
【００３３】
また電源周波数の影響を受けない通常負荷８については、周波数変換装置３を通さずに陸上電源６の周波数５０Ｈｚの電力を直接供給しているので、常時使用されることの多い通常負荷８に電力を供給するために周波数変換装置３を常時運転する必要がなくなり、運転時間を短くすることができるとともに周波数変換装置３の通電容量も少なくなり、電力消費を抑制できて省エネルギー化を図ることができる。
【００３４】
さらに陸上電源６の電源周波数が船舶内の電力系統として予め設定されている電源周波数６０Ｈｚと同じ場合には、船舶内母線２から開閉器１２を介して非推進用電動機７に直接電力を供給し、周波数変換装置３を経由させない。これにより周波数変換装置３を必要なときだけ運転することができることになり、電力消費を低減して省エネルギー化を図ることができる。
【００３５】
なお、陸上電源６の異常により、供給する電力に瞬時電圧低下が発生した場合においては、周波数変換装置３のコンバータ３ａの入力電圧が低下するが、ンデンサ３ｂが電荷を蓄えているために、電圧低下の時間が短ければ、コンデンサ３ｂの電圧がほとんど低下しないので、インバータ３ｃの出力電圧には影響することがなく、非推進用電動機７に影響が及ぶことはない。
【００３６】
また、上記実施の形態では、船舶内の電力系統を周波数６０Ｈｚに設定している場合について説明したが、逆に周波数５０Ｈｚに設定されている場合についても同様に実施できるものである。
【符号の説明】
【００３７】
１…ディーゼル発電機
２…船舶内母線
３…周波数変換装置
３ａ…コンバータ
３ｂ…コンデンサ
３ｃ…インバータ
４…推進用電動機
５…プロペラ
６…陸上電源
７…荷役用等の非推進用電動機
８…通常負荷
９，１０，１１，１２，１３，１５，１６…開閉器
１４…周波数変換装置
１７…フィルタ
【図１】
0005532211.tif 000002
【図２】
0005532211.tif 000003