(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池船において、その推進システムを構成する構成要素としての発熱体の冷却効果を確保しつつ、船内の有効スペースの拡大を図る。【解決手段】燃料電池船１０の船体１１には、燃料電池３、プロペラ６、及び、該燃料電池３より電力を得て該プロペラを駆動する電動モータ５にて構成された推進システムを装備している。該燃料電池船１０の船体内において、該船体１１のうち、水面下に浸漬される喫水部に、発熱体７を密着状に配置し、該船体１１の該喫水部を介して伝わる水温にて該発熱体を冷却する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池、プロペラ、及び、該燃料電池より電力を得て該プロペラを駆動する電動モータにて推進システムを構成し、該推進システムを船体に装備してなる燃料電池船であって、
該船体内において、該船体のうち、水面下に浸漬される喫水部に、発熱体を密着状に配置し、該船体の該喫水部を介して伝わる水温にて該発熱体を冷却することを特徴とする燃料電池船。
【請求項２】
前記燃料電池船は、前記推進システムを冷却するためのラジエターを備えており、
該ラジエターを、前記発熱体とすることを特徴とする請求項１記載の燃料電池船。
【請求項３】
前記燃料電池船は、前記燃料電池より発生する電力を貯留し、貯留した電力を前記電動モータに供給するためのバッテリを備えており、
該バッテリを、前記発熱体とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料電池船。
【請求項４】
前記船体のうち、少なくとも前記喫水部における前記発熱体の配置される部分を、熱伝導効率のよい素材にて構成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載の燃料電池船。
【請求項５】
前記喫水部における前記発熱体の配置される部分の外表面を凹凸状に形成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の燃料電池船。
【請求項６】
前記船体の外部にて水面下に浸漬されるように該船体より突出するケースを設け、該ケースに前記電動モータを収容することを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の燃料電池船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池を動力源とする推進システムを備えた燃料電池船に関し、特に、燃料電池船における推進システム関係機器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば温室効果のある二酸化炭素等の有害な排気を発生することのない動力源として、水素を燃料とする燃料電池が開発され、また、燃料電池より電力を得て電動モータを駆動する構成の推進システムが開発されており、このような燃料電池を具備する推進システムを採用した船舶（燃料電池船）としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。
【０００３】
このように、動力源として燃料電池を備えた推進システムを船舶に採用するにあたっては、推進システムにおける燃料電池や電動モータが発熱することを考慮する必要があり、従来の燃料電池船では、このような発熱体を冷却する冷却装置として、熱交換器やラジエターを船内に装備していた。しかし、このような冷却装置を配置するため、船内における他の用途の空間（有効スペース）を狭めてしまうという問題があり、また、ラジエターに用いる冷媒として、船体外より水（海水）を導入するための複雑な構造を構成する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、燃料電池船において、その推進システムを構成する構成要素としての発熱体の冷却効果を確保しつつ、船内の有効スペースの拡大を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料電池、プロペラ、及び、該燃料電池より電力を得て該プロペラを駆動する電動モータにて推進システムを構成し、該推進システムを船体に装備してなる燃料電池船である。本発明に係る燃料電池船は、該船体内において、該船体のうち、水面下に浸漬される喫水部に、発熱体を密着状に配置し、該船体の該喫水部を介して伝わる水温にて該発熱体を冷却することを特徴とするものである。
【０００７】
前記燃料電池船は、前記推進システムを冷却するためのラジエターを備えており、該ラジエターを、前記発熱体とする。
【０００８】
前記燃料電池船は、前記燃料電池より発生する電力を貯留し、貯留した電力を前記電動モータに供給するためのバッテリを備えており、該バッテリを、前記発熱体とする。
【０００９】
前記船体のうち、少なくとも前記喫水部における前記発熱体の配置される部分を、熱伝導効率のよい素材にて構成する。
【００１０】
前記喫水部における前記発熱体の配置される部分の外表面を凹凸状に形成する。
【００１１】
前記船体の外部にて水面下に浸漬されるように該船体より突出するモータケースを設け、該モータケースに前記電動モータを収容する。
【発明の効果】
【００１２】
前述の如く船内における該船体の喫水部に発熱体を密着状に配置する構成とした燃料電池船では、低温である水温が該船体の該喫水部を介して略直接的に該発熱体に及び、該船内に配置される該発熱体について有効な冷却効果を得ることができる。そして、このように船内の発熱体を該船体の該喫水部に密着状に配置することで、船体内には、この発熱体のために他に配置スペースを確保する必要がなくなるので、船体内の有効スペースを拡張することができる。
【００１３】
そして、前記発熱体を、推進システム冷却用のラジエターとすることで、ラジエター自体の冷却効果が高められ、ラジエターにて冷却される推進システムにおける例えば燃料電池等の有効な冷却効果も確保することができる。そして、水中で冷やされる該船体の該喫水部より伝わる低温にて冷却される船体をそのまま推進システムの冷却に活用できることから、ラジエターは、冷媒として海水を導入するもののような複雑な構造とする必要がなく、燃料電池船の低コスト化にも貢献する。
【００１４】
また、前記発熱体を、バッテリとすることで、該バッテリの有効な冷却効果を得ることができ、船体内において他にバッテリを搭載するためのスペースを設ける必要がなくなり、船体内の有効スペースを拡張できる。
【００１５】
また、船体のうち、少なくとも前記喫水部における前記発熱体の配置される部分を、熱伝導効率のよい素材にて構成することで、該発熱体に、船体外の水の低温が効率よく該喫水部を介して伝達されることとなる。また、当該素材が高価なものである場合には、該部分のみを当該素材で構成することで、コスト高を抑えることができる。
【００１６】
さらに、前記喫水部における前記発熱体の配置される部分の外表面を凹凸状に形成することで、水中にさらされる該外表面の面積が増え、さらに水温の伝導効果を上げ、発熱体の冷却効果を増すことができる。
【００１７】
また、前述の如くケースを設け、これに電動モータを収容することで、船体外で水中に浸漬された状態のモータケース内の電動モータに、該ケースを介して、低温である水温が略直接的に伝わるので、推進システムにおける発熱体の一つである電動モータを効率よく冷却することができる。また、該ケース内の電動モータにプロペラを連動連係することで、該ケースがそのままプロペラを支持する推進機または船外機となる。そして、このように船体外に配置されるモータケースに電動モータを収容することで、船体内では電動モータを配置するためのスペースが不要となって船体内の有効スペースを拡張することができ、また、発熱体の一つである電動モータが船体外に配置されることで、船体内における他の発熱体の冷却効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】燃料電池船の推進システムのブロック図である。
【図２】本発明に係る燃料電池船の側面図であって、推進機を備えたものの図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図であって、船体底部にフィン状部を形成した場合の図である。
【図５】本発明に係る燃料電池船の側面図であって、船外機を備えたものの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１より、燃料電池船用の推進システム１について説明する。燃料電池船の推進システム１は、構成要素として、燃料タンク２、燃料電池３、バッテリ４、電動モータ５、プロペラ６を備える。燃料タンク２には燃料である水素が貯留されるものであり、燃料電池３は、燃料タンク２より負極活物質としての水素の供給（Ａ）を受け、この水素を、空気中より取り込んだ正極活物質としての酸素と反応させて、電力を発生させる。すなわち、燃料電池３は、発電装置として機能する。燃料電池３より発生した電力は、バッテリ４に充電され（Ｂ）、電動モータ５は、オペレータの入り切り操作、変速操作、正逆回転方向選択操作等に基づき、必要に応じてバッテリ４より電力を得て（Ｃ）、プロペラ６を駆動する（Ｄ）。
【００２０】
燃料電池３での発電（水素と酸素との反応）は、かなりの高温下で行われる。すなわち、燃料電池３やその近傍のバッテリ４等が発熱体となる。このため、推進システム１には、このような発熱体を冷却する（Ｅ）ためのラジエター７が設けられている。
【００２１】
さらに、推進システム１において、コントローラ８が設けられており、オペレータの操作等により、例えば、燃料タンク２から燃料電池３への水素供給路に設けられる開閉弁の制御や、電動モータ５の出力回転数や出力回転方向の制御にて、プロペラ６の駆動制御を行ったり、推進システム１の発熱状態を検知してラジエター７を制御したりする（Ｆ）。
【００２２】
図２、図３は、図１に示す推進システム１を適用した本発明に係る燃料電池船１０である。燃料電池船１０の船体１１の底部１１ａより下方に突出するように、モータケース１２が取り付けられている。モータケース１２より後方にプロペラ６が延設されており、モータケース１２内には、プロペラ６に連動連係された電動モータ５が設けられている。こうして、モータケース１２、電動モータ５、プロペラ６を組み合わせて、推進機１３を構成している。このように、推進システム１の構成要素のうち、電動モータ５及びプロペラ６が船体１１の外側に配置される一方、船体１１内には、燃料タンク２、燃料電池３、バッテリ４が設けられている。なお、図２における燃料タンク２、燃料電池３、バッテリ４の配置は、これらの実際の正確な配置を示すものではなく、単に、これらが船体１内のいずれかに配置されていることを示しているにすぎない。
【００２３】
燃料電池船１０の船体１１内では、船体１１の底部１１ａ上に、密着状に、発熱体としてのラジエター７を配置している。ラジエター７の、船体１１内における船体１１の底部１１ａに対峙する表面は、広い面積を有する。これにより、船体１１の外側の水の低温が底部１１ａを介してラジエター７に略直接的に伝わる。
【００２４】
燃料電池船１０におけるラジエター７は、水中に浸漬されて冷やされた船体１１の底部１１ａを冷媒の冷却に利用することで、船体１１内に配置される燃料電池３やバッテリ４の冷却効率を高めることができる。したがって、冷媒として船体１１外より水（海水）を導入するような複雑な構造にしなくても、推進システム１における発熱体となる構成要素（燃料電池３及びバッテリ４）を充分に冷却することができ、低コスト化に貢献する。
【００２５】
また、このように船体１１内において船体１１の底部１１ａ上に密着状にラジエター７を配置することで、船体１１内には、他にラジエターを配置するためのスペースを必要としないため、船体１１内の有効スペースを拡張することができる。
【００２６】
なお、図２の実施例において、船体１１内における船体１１の底部１１ａ上に密着状に配置される発熱体として、ラジエター７に代えて、或いは、ラジエター７に加えて、バッテリ４を配置することが考えられる。この場合、バッテリ４を、図２に示すような立状の構成から、船体１１の底部１１ａに広い面積で密着するように、平坦板状の構成に変更することが考えられる。このような位置にバッテリ４を配置することで、バッテリ４には、船体１１の外側の水の低温が底部１１ａを介して略直接的に充分に伝わり、バッテリ４自体の冷却効果を向上する。そして、この位置にバッテリ４を配置することで、船体１１内にて他にバッテリを配置するためのスペースを設ける必要がなくなり、船体１１内の有効スペースを拡張することができる。
【００２７】
船体１１内における船体１１の底部１１ａ上に密着状に配置される発熱体としては、ラジエターやバッテリ以外のもの、例えば、推進システム１の冷却用の熱交換器等も考えられる。
【００２８】
なお、該燃料電池船１０の船体１１の、喫水線Ｌより下方に配置される部分、すなわち、水面下に浸漬される部分を喫水部１１ｂとすると、船体１１の底部１１ａもこの喫水部１１ｂに含まれる。そして、船体１１内の、該喫水部１１ｂにおける底部１１ａ以外の部分を、このように発熱体を密着状に配置する部分としても、底部１１ａに配置した場合と同様の冷却効果を得られる。すなわち、船体１１の外側の水の低温が、該喫水部１１ｂを介して、該喫水部１１ｂに密着状に配置した発熱体に略直接的に伝達されるのである。
【００２９】
なお、船体１１内の積載重量等により喫水線は変化するものの、その中でも最下位となるもの（すなわち、積載重量が最も小さい状態のもの）を、喫水部１１ｂを画する喫水線Ｌとしている。すなわち、本実施例で発熱体を密着状に配置する部分とされる喫水部１ｂとは、喫水の変化にかかわらず必ず水面下にて浸漬される部分である。
【００３０】
また、船体１１のうち、少なくとも喫水部１１ｂにおける発熱体（ラジエータ７やバッテリ４等）の配置部分を、熱伝導率のよい素材にて構成することが考えられ、例えば、船体１１全体をこのような熱伝導率のよい素材で構成することも考えられる。このような熱伝導率のよい素材としては、例えばアルミニウムが考えられる。熱伝導率の高い素材が高価なものである場合には、例えば、船体１１の喫水部１１ｂ（底部１１ａに発熱体を配置している場合は、底部１１ａ）のうち、該発熱体を配置する部分だけをその素材で構成し、船体１１のうち、他の大部分を他の安価な素材で構成することも考えられる。
【００３１】
また、図４に示すように、船体１１の底部１１ａ（或いは喫水部１１ｂにおける発熱体を配置している部分）のうち、船内１１では該発熱体の配置部分に該当する外側の表面に、凸凹のフィン状部１１ｃを形成し、船外の水にさらす表面積を拡張することで、冷却効果を高めることも考えられる。なお、本実施例では発熱体を底部１１ａに配置しているため、底部１１ａにフィン状部１１ｃを形成しているが、喫水部１１ｂにおける底部１１ａ以外の部分に発熱体を配置している場合は、その部分にフィン状部を形成すればよい。また、わざわざフィン状部を追加的に形成するのではなく、喫水部１１ｂに、凹凸を設けた部分がある場合に、このような凸凹部分を、船体１１内において発熱体を配置する部分として選択してもよい。
【００３２】
前述の如く、船体１１の外側に配置されるモータケース１２は、船体１１の（喫水部１１ｂに含まれる）底部１１ａより下方に延設されているので、燃料電池船１０が水上にあるときは、必ず水面より下方の水中に浸漬されることとなる。このモータケース１２内の電動モータ５には、モータケース１２を介して、略直接的に水の低温が伝わり、ラジエター等の冷却装置を用いずとも高い冷却効果を得る。また、船体１１内では電動モータ５を配置するためのスペースが不要となって船体１１内の有効スペースを拡張することができ、また、発熱体の一つである電動モータ５が船体外に配置されることで、船体１１内における他の発熱体（ラジエター７やバッテリ４）の冷却効果を向上できる。
【００３３】
なお、図５は、船体１１の船尾１１ｄに船外機１５を装着した構成の燃料電池船１０を示すものである。船外機１５は、船尾１１ｄに取り付けられる船外機ケース１４に燃料電池３及び電動モータ５を収容し、該電動モータ５に連動連係したプロペラ６を該船外機１４より延出して構成される。本実施例では船外機ケース１４全体を喫水線Ｌより下方に配置して水中に浸漬するものとし、船外機ケース１４内の燃料電池３及び電動モータ５に、船外機ケース１４を介して、略直接的に水の低温が伝わるようにして、燃料電池３及び電動モータ５の冷却効果を高めるものとしている。
【００３４】
図５の燃料電池船１０においては、船体１１内に、推進システム１の構成要素のうちの燃料タンク２及びバッテリ４を配置しており、図２〜４の実施例と同様に、ラジエター７（またはバッテリ４）等の発熱体を底部１１ａに密着状に配置している。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る燃料電池船としては、例えば図２に示すような全長数メートル程度の数人乗りのプレジャーボートや、数十メートルあるような数十人乗りの観光船等が考えられ、大きさや形式にこだわらず広汎な適用が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      推進システム
２      燃料タンク
３      燃料電池
４      バッテリ
５      電動モータ
６      プロペラ
７      ラジエター
１０    燃料電池船
１１    船体
１１ａ  底部
１１ｂ  喫水部
１１ｃ  フィン状部
１２    モータケース
【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１】
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