(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端の開口した筒状のスリーブ（３３）が鉛直方向に船底（３１）を貫通して取り付けられており、スリーブ（３３）の内部には上部が開口した筒状のケーシング（３５）が鉛直軸（ＶＬ）回りに旋回自在に取り付けられており、ケーシング（３５）の下部には船底（３１）より下方に突出してポット（３７）が連設されており、
ケーシング（３５）はスリーブ（３３）に固定された旋回モータ（４５）の駆動により旋回駆動されるようになっており、
ポット（３７）に内蔵された略水平方向の推進軸（７３）の一端はポット（３７）から外部へ突出してプロペラ（７５）が固設されており、
ケーシング（３５）の内部空間には、回転出力軸（５５）が鉛直軸（ＶＬ）と同軸に配置された筒状の電動モータ（Ｍ）がケーシング（３５）の上部開口からスリーブ（３３）に固定されて挿着されており、
電動モータ（Ｍ）の回転出力軸（５５）は駆動軸（８３）を介して推進軸（７３）に連結されたことを特徴とする船舶推進装置（９７）。
【請求項２】
前記駆動軸（８３）の回転速度を減速して前記推進軸（７３）に伝達する減速手段（８１，８５）を、前記駆動軸（８３）と前記推進軸（７３）との間に介装したことを特徴とする請求項１記載の船舶推進装置（９７）。
【請求項３】
前記ケーシング（３５）内の前記減速手段（８１，８５）の収容空間（７９）内に、前記減速手段（８１，８５）を潤滑及び冷却する油（９５）を充満させたことを特徴とする請求項２記載の船舶推進装置（９７）。
【請求項４】
前記電動モータ（Ｍ）を空冷するための空気流路（６７）が、前記ケーシング（３５）内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の船舶推進装置（９７）。
【請求項５】
前記電動モータ（Ｍ）が、前記ケーシング（３５）から着脱自在となっていることを特徴とする請求項１記載の船舶推進装置（９７）。
【請求項６】
前記減速手段（８１，８５）の収容空間（７９）内に連通する貫通孔（８９）を、前記回転出力軸（５５）及び前記駆動軸（８３）に穿設し、該貫通孔（８９）に油タンク（９３）を接続し、該油タンク（９３）内の油の重力ヘッドによって前記収容空間（７９）内の油を加圧することを特徴とする請求項３記載の船舶推進装置（９７）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロペラを突出させたケーシングが、船底を貫通して鉛直軸回りに旋回自在に設けられた船舶推進装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、船舶におけるプロペラの駆動源には、ディーゼルエンジンが多用されてきた。ところが、近年では、ＮＯｘを低減させる環境対策等から、ディーゼルエンジンの直接駆動よりも、ディーゼルエンジンの定格連続回転で発電を行い、その電力を利用して電動モータを駆動する駆動方式が採用される場合も増加している。このような駆動方式は、機械的振動が少なく、豪華客船等に好適であるとともに、低速においても高トルクが得られるので、砕氷船等にも好適に採用されている。
【０００３】
ところで、船舶推進装置には、プロペラの設けられたケーシングを、鉛直軸回りで回動自在に船底に設けた所謂Ｚ形推進装置がある。この種の船舶推進装置は、電動モータを船体内空間に設けるものと、ケーシング内に設けるものとに大別される。
【０００４】
電動モータを船体内空間に設けるものでは、図３に示すように、船体内空間１に、電動モータ３を設け、この電動モータ３の回転出力を歯車５ａ、５ｂを介して鉛直方向の駆動軸７に伝達する。ケーシング９内には、外部にプロペラ１１の固設された推進軸１３が貫通され、この推進軸１３には、歯車１５ａ、１５ｂを介して駆動軸７からの回転が伝達されるようになっている。駆動軸７は、ケーシング９の旋回中心と同軸に配置される。従って、旋回モータ１７が駆動されることにより、ケーシング９が鉛直軸回りに旋回され、プロペラ１１が３６０°任意の方向に向けられるようになっている。
【０００５】
また、ケーシング９内に電動モータ３を内蔵するものでは、図４に示すように、推進軸１３に直結させて電動モータ３をケーシング９の電動モータ収容部（ポット）２３内に設けてある。電動モータ３の電源配線１９は、スリップリング２１を介して船体側の電源供給回路に接続されている。従って、ケーシング９の旋回によっても、常に電動モータ３へ電源が供給できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３に示した電動モータを船体内空間に設ける従来の船舶推進装置は、船体内空間に、電動モータの据え付けスペースを確保しなければならず、スペース効率の悪い問題があった。
また、図４に示すケーシング内に電動モータを内蔵する船舶推進装置は、ケーシングの電動モータ収容部（ポット）２３が大きくなり、水の抵抗が大きくなるとともに、ポット２３の後方への水流の乱れ、即ち、プロペラへの水流が一様でなくなり、推進効率を低下させる問題があった。
また、旋回するケーシングに電動モータが固設されるため、電動モータへの電源供給にスリップリングを使用しなければならず、構造が複雑になるとともに、コストの高くなる問題があった。
更に、推進軸に電動モータを直結した場合には、低速においても高トルクの得られる大形の電動モータを使用しなければならず、ポットが大きくなり、これによっても上述同様の理由から推進効率を低下させる問題を招いた。
そして、ポット内に電動モータを内蔵した場合には、電動モータの着脱が困難となり、メンテンス性を著しく低下させた。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、船体内空間における電動モータ据え付けスペース、スリップリングが不要になり、ポットも小型化でき、しかも、高速低トルクの小型電動モータの使用が可能になるとともに、電動モータの容易な着脱も実現できる船舶推進装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の構成を、実施形態に対応する図１を用いて説明すると、請求項１の船舶推進装置９７は、両端の開口した筒状のスリーブ３３が鉛直方向に船底３１を貫通して取り付けられており、スリーブ３３の内部には上部が開口した筒状のケーシング３５が鉛直軸ＶＬ回りに旋回自在に取り付けられており、ケーシング３５の下部には船底３１より下方に突出してポット３７が連設されており、ケーシング３５はスリーブ３３に固定された旋回モータ４５の駆動により旋回駆動されるようになっており、ポット３７に内蔵された略水平方向の推進軸７３の一端はポット３７から外部へ突出してプロペラ７５が固設されており、ケーシング３５の内部空間には、回転出力軸５５が鉛直軸ＶＬと同軸に配置された筒状の電動モータＭがケーシング３５の上部開口からスリーブ３３に固定されて挿着されており、電動モータＭの回転出力軸５５は駆動軸８３を介して推進軸７３に連結されたことを特徴とする。
【０００８】
この船舶推進装置では、船体内空間に電動モータの設置スペースを確保する必要がなくなり、その分、船体内空間が広くなる。また、推進軸に電動モータの回転出力軸が直結される場合に比べて、プロペラ前方のケーシング形状が小さくなり、水の抵抗が小さくなるとともに、プロペラへの水流の乱れが少なくなり、推進効率が向上する。更に、電動モータの回転出力軸が鉛直軸と同軸に配置されることで、電動モータが船体側に固定可能となり、電動モータをケーシング側に固定する場合に必要なスリップリングが不要になる。
【０００９】
請求項２記載の船舶推進装置９７は、前記駆動軸８３の回転速度を減速して前記推進軸７３に伝達する減速手段（大傘歯車８１、小傘歯車８５）を、前記駆動軸８３と前記推進軸７３との間に介装したことを特徴とする。
【００１０】
この船舶推進装置では、電動モータの高速低トルクの回転から、減速手段によって低速高トルクの回転が得られ、高速低トルクの電動モータ、即ち、小型の電動モータの使用が可能になる。
【００１１】
請求項３記載の船舶推進装置は、前記ケーシング３５内の前記減速手段（大傘歯車８１、小傘歯車８５）の収容空間７９内に、前記減速手段（大傘歯車８１、小傘歯車８５）を潤滑及び冷却する油９５を充満させたことを特徴とする。
【００１２】
この船舶推進装置では、減速手段が油により潤滑され、摩擦熱の発生が抑制される。また、減速手段から発生した発熱が、収容空間内に充満させた油に伝達され、油に伝達された熱がケーシングを介して外部へ放熱されて、その結果、減速手段が冷却されることになる。
【００１３】
請求項４記載の船舶推進装置９７は、前記電動モータＭを空冷するための空気流路６７が、前記ケーシング３５内に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
この船舶推進装置では、空気流路に空気が流れることにより、電動モータからの発熱がこの空気によりケーシングの外部へと排熱され、発熱の蓄積がなくなり、電動モータが高温にならない。
【００１５】
請求項５記載の船舶推進装置９７は、前記電動モータＭが、前記ケーシング３５から着脱自在となっていることを特徴とする。
【００１６】
この船舶推進装置では、ケーシングを取り外し、又は分解せずに、船底上方の船体内空間から、ケーシング内に配設された電動モータのみが容易に着脱可能となり、電動モータ着脱の際の付随作業がなくなる。
【００１７】
請求項６記載の船舶推進装置９７は、前記減速手段（大傘歯車８１、小傘歯車８５）の収容空間７９内に連通する貫通孔８９を、前記回転出力軸５５及び前記駆動軸８３に穿設し、該貫通孔８９に油タンク９３を接続し、該油タンク９３内の油９５の重力ヘッドによって前記収容空間７９内の油を加圧することを特徴とするものである。
【００１８】
この船舶推進装置では、油タンク内の油の重力ヘッドによって収容空間内が加圧され、ケーシングと推進軸との間の回転シール部を介して外部から収容空間内へ浸入しようとする海水が、加圧された油によって阻止される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る船舶推進装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る船舶推進装置の縦断面図、図２はケーシング旋回機構の平面図である。
【００２０】
船底３１には、両端の開口した筒状のスリーブ３３が、鉛直方向に船底３１を貫通して取り付けられている。スリーブ３３の内部には、上部が開口した筒状のケーシング３５が遊嵌されている。ケーシング３５の下部にはポット３７が連設され、ポット３７は船底３１より下方に突出している。
【００２１】
ケーシング３５の上部の外周は、ベアリング３９によってスリーブ３３の内周に回動自在に支持されている。また、ケーシング３５の下部の外周は、水密構造の回動軸受４１によってスリーブ３３の内周に回動自在に支持されている。即ち、ケーシング３５は、スリーブ３３の内周との間が防水シールされ、且つ鉛直軸ＶＬ回りに旋回自在にスリーブ３３内に取り付けられている。
【００２２】
図２に示すように、ケーシング３５の上部の内周には、内設歯車４３が形成されている。この内設歯車４３には、スリーブ３３に固定された旋回モータ４５のピニオン４５ａが噛合している。ケーシング３５は、旋回モータ４５の駆動によりピニオン４５ａが回転することで、内設歯車４３を介して旋回駆動されるようになっている。
【００２３】
ケーシング３５の内部空間には、ケーシング３５の上部開口から、筒状の電動モータＭが挿着されている。電動モータＭは、モータフレーム４７の上部が、ボルト４９によってスリーブ３３に固定されている。この電動モータＭは、少なくともその大部分が、船体内空間５１よりも下方のケーシング３５内に配置されている。つまり、電動モータＭは、船体内空間５１に大きく突出しないようになっている。
【００２４】
電動モータＭは、ロータ５３を固設した回転出力軸５５が、ケーシング３５の旋回中心である鉛直軸ＶＬと同軸に配置されている。電動モータＭのモータフレーム４７内には、ロータ５３と若干の間隙を有してステータ５７が円周方向に設けられている。ケーシング３５とモータフレーム４７との間には、間隙５９が形成されている。また、モータフレーム４７の底面４７ａには、この間隙５９に連通する開口部６１が形成されている。開口部６１は、ステータ５７の収容空間６３を通り、モータフレーム４７の上部開口６５に連通している。この間隙５９、開口部６１、収容空間６３、上部開口６５は、空気流路６７を構成している。
【００２５】
回転出力軸５５の上部には、軸流のファン６９が取り付けられている。また、スリーブ３３の上端には、空気流路６７に連通する空気供給配管７１が接続されている。ファン６９は、回転出力軸５５が回転することにより、空気流路６７の空気を上部開口６５から排気する。即ち、空気流路６７の空気が外部へ排気されることで、空気供給配管７１からは新たな空気が流入し、これによりステータ５７が空冷されるようになっている。
【００２６】
ポット３７には、略水平方向の推進軸７３が内蔵され、推進軸７３の一端はポット３７から外部へ突出している。このポット３７から突出した推進軸７３の一端には、プロペラ７５が固設されている。推進軸７３とポット３７との間は、水密構造の回転軸受７７により防水シールされている。
【００２７】
ポット３７内には、減速手段を収納する密閉された収容空間７９が形成されている。この収容空間７９内の推進軸７３には、減速手段である大傘歯車８１が固設されている。この大傘歯車８１には、鉛直方向の駆動軸８３の下端に固設された減速手段である小傘歯車８５が噛合されている。
【００２８】
駆動軸８３の上端は、上述した電動モータＭの回転出力軸５５の下端とカップリング８７により連結されている。カップリング８７は、回転出力軸５５と駆動軸８３との相対回転を規制しつつ、駆動軸８３からの回転出力軸５５の脱着を可能にしている。これにより、電動モータＭは、ボルト４９を除去することで、ケーシング３５の内部から、上方へ引き抜いて脱着できるようになっている。
【００２９】
電動モータＭの回転出力軸５５及び駆動軸８３には、貫通孔８９が穿設されている。この貫通孔８９は、一端（図１の下端）がポット３７内の収容空間７９に開口し、他端がローターシール９１を介して油タンク９３に接続されている。油タンク９３内には油９５が貯留され、油９５は貫通孔８９を介して収容空間７９に充満している。従って、収容空間７９（又は収容空間７９内の油）は、油タンク９３内の油９５の重力ヘッドによって加圧されている。
【００３０】
次に、このように構成された船舶推進装置９７の作用を説明する。
電動モータＭに駆動電源が供給されると、回転出力軸５５が回転し、カップリング８７、駆動軸８３を介して小傘歯車８５が高速回転される。駆動軸８３の高速低トルク回転は、小傘歯車８５から大傘歯車８１に伝達されることで、低速の高トルク回転となって推進軸７３の一端のプロペラ７５を駆動する。
また、旋回モータ４５が駆動されると、ピニオン４５ａを介して内設歯車４３が回転され、これに伴ってケーシング３５が鉛直軸ＶＬ回りに旋回される。
【００３１】
この船舶推進装置９７では、船体内空間５１に電動モータＭの設置スペースを確保する必要がなくなり、その分、船体内空間５１が広くなる。また、推進軸７３に電動モータＭの回転出力軸５５が直結される場合に比べて、プロペラ７５の前方のケーシング（ポット３７）形状が小さくなる。これにより、水の抵抗が小さくなるとともに、プロペラ７５への水の供給量が増大する。更に、電動モータＭの回転出力軸５５が鉛直軸ＶＬと同軸に配置されることで、電動モータＭが船体側に固定可能となり、電動モータＭをケーシング３５側に固定する場合に従来必要とされていたスリップリング２１（図４参照）が不要になる。
【００３２】
電動モータＭの高速低トルクの回転が、減速手段である小傘歯車８５、大傘歯車８１によって減速され、低速高トルクの回転となる。従って高速低トルクの電動モータ、即ち、小型の電動モータの使用が可能になる。
【００３３】
減速手段である小傘歯車８５、大傘歯車８１が油９５により潤滑され、摩擦熱の発生が抑制される。また、小傘歯車８５、大傘歯車８１から発生した熱が、収容空間７９内に充満させた油９５に伝達され、油９５に伝達された熱がケーシング３５を介して外部へ放熱されて、減速手段が冷却されることになる。
【００３４】
空気流路６７に空気が流れることにより、電動モータＭからの発熱がこの空気によりケーシング３５の外部へと排熱され、発熱の蓄積がなくなり、電動モータＭが高温にならない。
【００３５】
電動モータＭの整備・交換等の作業が容易になる。即ち、ケーシング３５を取り外し、又は分解することなく、船底上方の船体内空間５１から、ケーシング３５内に配設された電動モータＭのみを容易に着脱できるので、電動モータＭを着脱する際の付随作業が大幅に簡略化される。
【００３６】
油タンク９３内の油の重力ヘッドによって収容空間７９が加圧され、ケーシング３５と推進軸７３との間の回転シール部（回転軸受７７）を介して外部から収容空間７９へ浸入しようとする海水が、加圧された油９５によって阻止されることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る請求項１の船舶推進装置は、電動モータの回転出力軸を鉛直軸と同軸に配置するとともに、この電動モータを船底を貫通して取り付けたスリーブ内に旋回自在に取り付けたケーシング内に配設したので、船体内空間に電動モータの設置スペースを確保する必要がなくなり、船体内空間を広くすることができる。
また、推進軸に回転出力軸を直結する場合に比べて、プロペラ前方のケーシング形状を小さくすることができ、水の抵抗を小さくし、且つプロペラへの水の供給量を増大させ、推進効率を高めることができる。
更に、電動モータの回転出力軸を鉛直軸と同軸に配置することで、電動モータを船体側に固定することができ、電動モータをケーシング内に固定する場合に必要となったスリップリング等の電気伝導構造を廃止することができる。
【００３８】
請求項２の船舶推進装置は、駆動軸の回転速度を減速して推進軸に伝達する減速手段を、駆動軸と推進軸との間に介装したので、高速回転を減速して高トルクを得ることができるようになり、高速低トルクの小型の電動モータが使用可能になる。
【００３９】
請求項３の船舶推進装置は、前記ケーシング内の前記減速手段の収容空間内に、前記減速手段を潤滑及び冷却する油を充満させたので、減速手段の発熱を抑制して、減速手段の近傍に配設される電動モータへの熱的悪影響をなくすことができる。
【００４０】
請求項４の船舶推進装置は、電動モータを空冷するための空気流路を、ケーシング内に設けたので、この空気流路に空気を流すことによって、電動モータからの発熱を除去して電動モータへの熱的悪影響をなくすことができる。
【００４１】
請求項５の船舶推進装置は、電動モータを、船底上方の船体内空間から着脱自在にしたので、電動モータのメンテナンス性を向上させることができる。
【００４２】
請求項６の船舶推進装置は、減速手段の収容空間内に連通する貫通孔を回転出力軸及び駆動軸に穿設し、この貫通孔に油タンクを接続して、油タンク内の油の重力ヘッドによって収容空間内を加圧したので、ケーシングと推進軸との間の回転シール部から収容空間内へ浸入しようとする海水を阻止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る船舶推進装置の縦断面図である。
【図２】ケーシング旋回機構の平面図である。
【図３】電動モータを船体内空間に設けた従来の船舶推進装置の概略構成図である。
【図４】ケーシング内に電動モータを内蔵した従来の船舶推進装置の概略構成図である。
【符号の説明】
３１  船底
３５  ケーシング
５１  船体内空間
５５  回転出力軸
６７  空気流路
７３  推進軸
７５  プロペラ
７９  収容空間
８１  大傘歯車（減速手段）
８３  駆動軸
８５  小傘歯車（減速手段）
８９  貫通孔
９３  油タンク
９５  油
９７  船舶推進装置
Ｍ  電動モータ
ＶＬ  鉛直軸
【図１】
0003618560.tif 000002
【図２】
0003618560.tif 000003
【図３】
0003618560.tif 000004
【図４】
0003618560.tif 000005