(57)【要約】【課題】水上で待機する時間が長い船舶において、主機の燃料消費量を効果的に低く抑えることができる舶用推進システムを提供する。【解決手段】舶用推進システムは、中立状態と推進状態との間で操作される推進指令部と、推進機を駆動する主機と、推進機と前記主機の間に介在する、連結状態と遮断状態との間で切り換えられるクラッチと、推進機を駆動する電動機と、主機、クラッチおよび電動機を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、推進指令部が推進状態から中立状態に操作された後にクラッチを遮断状態に切り換えるとともに主機を停止し、その後に推進指令部が中立状態から推進状態に操作されたときに電動機を起動して推進機を駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中立状態と推進状態との間で操作される推進指令部と、
推進機を駆動する主機と、
前記推進機と前記主機の間に介在する、連結状態と遮断状態との間で切り換えられるクラッチと、
前記推進機を駆動する電動機と、
前記主機、前記クラッチおよび前記電動機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記推進指令部が推進状態から中立状態に操作された後に前記クラッチを遮断状態に切り換えるとともに前記主機を停止し、その後に前記推進指令部が中立状態から推進状態に操作されたときに前記電動機を起動して前記推進機を駆動する、舶用推進システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記電動機を起動した後に、前記推進指令部の操作量から求められる要求出力が閾値を上回ったときに、前記主機を起動するとともに前記クラッチを連結状態に切り換える、請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項３】
前記電動機は、前記主機が前記推進機を駆動する際に発電機として使用される、請求項１または２に記載の舶用推進システム。
【請求項４】
前記電動機により発電された電力を蓄える蓄電器をさらに備える、請求項３に記載の舶用推進システム。
【請求項５】
前記電動機の定格出力は、前記主機の定格出力の１０％以下である、請求項１〜４の何れか一項に記載の舶用推進システム。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の舶用推進システムを備える船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主機および電動機により推進機を駆動する舶用推進システムならびにその舶用推進システムを含む船舶に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主機の燃料消費量を低く抑えることを目的に、推進機を駆動する手段として主機と電動機とを切り換える、ハイブリッド推進システムと呼ばれる舶用推進システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、船舶の種類によっては、水上で待機する時間が長くなることがある（例えば、監視船やタグボート）。このような船舶でも、ハイブリッド推進システムを採用することで主機の燃料消費量を低く抑えることできるが、主機の燃料消費量のさらなる低減が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、水上で待機する時間が長い船舶において、主機の燃料消費量を効果的に低く抑えることができる舶用推進システムおよびこの舶用推進システムを含む船舶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】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明の舶用推進システムは、中立状態と推進状態との間で操作される推進指令部と、推進機を駆動する主機と、前記推進機と前記主機の間に介在する、連結状態と遮断状態との間で切り換えられるクラッチと、前記推進機を駆動する電動機と、前記主機、前記クラッチおよび前記電動機を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記推進指令部が推進状態から中立状態に操作された後に前記クラッチを遮断状態に切り換えるとともに前記主機を停止し、その後に前記推進指令部が中立状態から推進状態に操作されたときに前記電動機を起動して前記推進機を駆動する、ことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成によれば、推進指令部が中立状態に維持される間は、主機が停止される。従って、主機の燃料消費量を効果的に低く抑えることができる。一方、推進指令部が中立状態から推進状態に操作されたときには、電動機が起動されるため、推進機を直ちに駆動することができる。これにより、主機に代わって船の即応性を担保することができるので、主機を止めることに運用上の懸念がない。
【０００８】
前記制御装置は、前記電動機を起動した後に、前記推進指令部の操作量から求められる要求出力が閾値を上回ったときに、前記主機を起動するとともに前記クラッチを連結状態に切り換えてもよい。この構成によれば、大きな推進力が必要となったときは、主機によって推進機を駆動することができる。
【０００９】
前記電動機は、前記主機が前記推進機を駆動する際に発電機として使用されてもよい。この構成によれば、主機の稼動中は電動機により電力を発電することができる。
【００１０】
上記の舶用推進システムは、前記電動機により発電された電力を蓄える蓄電器をさらに備えてもよい。この構成によれば、電動機で発電した電力を利用して電動機を起動することができ、電動機への船内の電力源からの電力供給を不要とすることができる。
【００１１】
例えば、前記電動機の定格出力は、前記主機の定格出力の１０％以下であってもよい。
【００１２】
また、本発明の船舶は、上記の舶用推進システムを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水上で待機する時間が長い船舶において、主機の燃料消費量を効果的に低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る舶用推進システムの概略構成図である。
【図２】変形例の推進機構の概略構成図である。
【図３】他の変形例の推進機構の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に、本発明の一実施形態に係る舶用推進システム１を示す。この舶用推進システム１は、船舶に搭載されるものであり、推進機５と、推進機５を駆動する主機２および電動機４を含む。
【００１６】
本実施形態では、主機２、電動機４および推進機５が、この順に直列に接続されている。主機２と電動機４との間には、電動式のクラッチ３が介在している。なお、船舶の種類によっては、主機２から推進機４までの推進機構が複数設けられてもよいし、１つだけ設けられてもよい。
【００１７】
主機２は、燃料を燃焼させて出力軸を回転させる。主機２は、レシプロエンジンであってもよいし、ガスタービンエンジンであってもよい。燃料は、燃料油であってもよいし、燃料ガスであってもよい。
【００１８】
クラッチ３は、連結状態と遮断状態との間で切り換えられる。連結状態では、主機２と電動機４との間でのトルク伝達が可能となり、遮断状態では、主機２と電動機４との間でのトルク伝達が不能となる。
【００１９】
電動機４は、インバータ４１と接続されている。本実施形態では、電動機４が、主機２が推進機５を駆動する際に発電機として使用される。このため、インバータ４１には、電動機４により発電された電力を蓄える蓄電器４２が接続されている。
【００２０】
なお、船舶には、電動機４以外にも発電機が搭載され、この発電機により発電された電力が蓄電器４２に蓄えられてもよい。電動機４以外の発電機は、例えば、ディーゼルエンジンにより駆動されてもよい。ただし、電動機４以外の発電機がなくても、電動機４により発電される電力のみで船内電力の全てを担うことは可能である。
【００２１】
本実施形態では、推進機５が、推進軸の向きが変更可能なアジマス推進機である。アジマス推進機は、減速機および旋回機構を内蔵する。ただし、推進機５は、推進軸の向きが固定されたラインシャフト方式であってもよい（ＣＰＰまたはＦＰＰ）。この場合には、電動機４と推進機５の間に減速機が設けられる。
【００２２】
主機２、クラッチ３および推進機５は、制御装置６により制御される。制御装置６は、インバータ４１を介して電動機４も制御する。例えば、制御装置６は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとＣＰＵを有し、ＲＯＭに格納されたプログラムがＣＰＵにより実行される。制御装置６は、単一の機器であってもよいし、複数の機器に分割されてもよい。
【００２３】
制御装置６は、推進指令部７と電気的に接続されている。推進指令部７は、操船者が推進機５の推進力を調整するためのものである。推進指令部７は、推進機５の推進力がゼロとなる中立状態と、推進機５に前進方向または後進方向あるいは回頭方向の推進力を発生させる推進状態との間で操作される。推進指令部７は、例えば、船速レバーおよび操舵装置で構成されてもよいし、複数の押しボタンで構成されてもよい。
【００２４】
本実施形態では、電動機４が、推進指令部７が中立状態から推進状態に操作されてからの比較的短い期間に主に稼働する。このような観点からは、電動機４の定格出力は、主機２の定格出力の１０％以下であることが望ましいい。
【００２５】
制御装置６は、推進指令部７が推進状態に操作されている間は、通常は主機２を稼働させて主機２により推進機５を駆動する。推進指令部７が推進状態から中立状態に操作された後、制御装置６は、所定条件を満たしたときにアイドリングストップ制御に移行する。例えば、所定条件は、推進指令部７が中立状態に戻されてから所定時間が経過することである。この場合、所定時間が経過するまでは、主機４のアイドリングが継続される。
【００２６】
ただし、制御装置６には、アイドリングストップ制御の可否を選択するスイッチが設けられてもよい。つまり、アイドリングストップ制御に移行するのは、操船者がアイドリングストップ制御を許可した場合だけとしてもよい。この場合、アイドリングストップ制御が許可されなければ、推進指令部７が中立状態に維持される間は常に主機４のアイドリングが継続される。
【００２７】
あるいは、制御装置６には、アイドリングストップ制御に強制的に移行するボタンが設けられてもよい。つまり、推進指令部７が推進状態に操作されている間でも、操船者がそのボタンを押したときにアイドリングストップ制御に移行してもよい。
【００２８】
アイドリングストップ制御に移行した場合、制御装置６は、クラッチ３を遮断状態に切り換えるとともに主機２を停止する。クラッチ３の遮断状態への切り換えと主機２の停止は、必ずしも同時に行われる必要はなく、どちらか一方が先に行われ、その後に他方が行われてもよい。
【００２９】
その後、制御装置６は、推進指令部７が中立状態から推進状態に操作されたときに電動機４を起動して推進機５を駆動する。推進指令部７の操作量から求められる要求出力が小さい場合には、電動機４のみで推進機５を駆動してもよい。しかし、要求出力が大きい場合は、推進機５の推進手段を電動機４から主機２に切り換えることが望ましい。
【００３０】
このような観点から、制御装置６は、電動機４を起動した後に、推進指令部７の操作量から求められる要求出力が閾値を上回ったときに、主機２を起動するとともにクラッチ３を連結状態に切り換える。ただし、クラッチ３を連結状態に切り換えるタイミングは、主機２を起動した後に、主機２の回転数が電動機４の回転数に近づいたときであることが望ましい。クラッチ３を連結状態に切り換えた後、制御装置６は、電動機４への電力の供給を停止するようにインバータ４１を制御する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の舶用推進システム１では、推進指令部７が中立状態に維持される間は、主機２が停止される。従って、主機２の燃料消費量を効果的に低く抑えることができる。一方、推進指令部７が中立状態から推進状態に操作されたときには、電動機４が起動されるため、推進機５を直ちに駆動することができる。これにより、主機２に代わって船の即応性を担保することができるので、主機２を止めることに運用上の懸念がない。
【００３２】
また、本実施形態では、電動機４を起動した後は要求出力が閾値を上回ったときに主機２が起動されるので、大きな推進力が必要となったときは、主機２によって推進機５を駆動することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態では、主機２が推進機５を駆動する際に電動機４が発電機として使用されるので、主機２の稼動中は電動機４により電力を発電することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、蓄電器４２が設けられているので、電動機４で発電した電力を利用して電動機４を起動することができ、電動機４への船内の電力源からの電力供給を不要とすることができる。
【００３５】
（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【００３６】
例えば、蓄電器４２は必ずしも必要ではなく、電動機４１を起動させるときは、船内電力を担う、ディーゼルエンジンにより駆動される発電機から電動機４１へ電力を供給してもよい。
【００３７】
また、図２に示すように、電動機４と推進機５の位置は入れ替わってもよい。この場合、主機２と電動機４との間にも電動式のクラッチ（図示せず）が介在し、主機２が推進機５を駆動する間は、そのクラッチが遮断状態に切り換えられてもよい。
【００３８】
あるいは、図３に示すように、主機２と電動機４はギアボックス９を介して並列に接続されてもよい。図３に示す例では、電動機４とギアボックス９との間に、電動式のクラッチ８が介在しているが、このクラッチ８は省略可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１    舶用推進システム
２    主機
３，８  クラッチ
４    電動機
４２  蓄電器
５    推進機
６    制御装置
７    推進指令部
【図１】
2018140725.tif 000003
【図２】
2018140725.tif 000004
【図３】
2018140725.tif 000005