(57)【要約】【課題】船内スペースの有効利用を図ると共に、効率的で快適な航行が可能な船舶を提供する。【解決手段】船舶１０は、船体１１と、船体中央部に設けられた貨物スペース１２と、船体後方のデッキ上に設けられたキャビン１３と、キャビン１３の後方に設置された燃料タンクとしてのＮＧＨコンテナ１４と、ＮＧＨコンテナ１４内のＮＧＨをガス化することによって得られる燃料ガスにより駆動される複数のガスエンジン発電機１５と、ガスエンジン発電機１５からの電力により駆動されるモーター１６と、モーター１６によって回転するスクリュー１７とを備えている。ガスエンジン発電機１５及びモーター１６は、船舶１０の電気駆動推進機構を構成しており、モーター１６はスクリューの直近に設けられているが、ガスエンジン発電機１５は、船内に分散設置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスを燃料とする電気駆動推進機構を備えた船舶であって、船体と、前記船体に収容された燃料タンクと、前記燃料タンク内の天然ガスを燃料として用いて発電する複数のガス発電機と、前記ガス発電機が生成した電力により駆動されるモーターと、前記モーターによって駆動されるスクリューとを備え、
前記複数のガス発電機は、船内において分散設置されていることを特徴とする船舶。
【請求項２】
前記複数のガス発電機は、船体前方と船体後方にそれぞれ分散配置されていることを特徴とする請求項１に記載の船舶。
【請求項３】
前記複数のガス発電機は、船体の右舷と左舷にそれぞれ分散配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶。
【請求項４】
航行中における最大負荷運転時には前記複数のガス発電機を稼働させ、航行中又は停泊中における部分負荷運転時には少なくとも一つのガス発電機を稼働させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項５】
前記部分負荷運転時には、最も低騒音又は低振動となるガス発電機から優先的に稼働させることを特徴とする請求項４に記載の船舶。
【請求項６】
前記部分負荷運転時には、前回のオーバーホールからの累計運転時間が均一となるよう、運転時間が少ないガス発電機から優先的に稼働させることを特徴とする請求項４又は５に記載の船舶。
【請求項７】
故障又はメンテナンスの対象となるガス発電機を優先順位の列からスキップさせることを特徴とする請求項５又は６に記載の船舶。
【請求項８】
前記燃料がＮＧＨであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の船舶。
【請求項９】
前記燃料タンクが船体から着脱可能なＮＧＨコンテナであることを特徴とする請求項８に記載の船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶に関し、特に、電気駆動推進機構を備えた船舶に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、船舶の主機関にはディーゼル機関が採用されており、その燃料には重油が使用されているが、ＣＯ２、ＮＯｘ、ＳＯｘといった大気汚染物質が排出されるため、それを抑制するための制御や設備投資（低速運行、高効率機関や低排ガスエンジンの採用等）が必要となる。また、衝突や座礁により燃料の重油が海上に流出した場合には重大な環境破壊を起こすおそれがある。そこで、地球環境への配慮から燃料として天然ガスエネルギーが注目されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
天然ガスエネルギーとしては、液化天然ガス（ＬＮＧ）がよく知られているが、ＬＮＧは−１６２℃の極低温下で製造・貯蔵されるため、取り扱いが非常に難しいという問題を有している。また、タンクの温度上昇によりＬＮＧが少しずつ蒸発してボイルオフガスが多量に発生するという問題がある。特に、船舶が２〜３日動かないような場合には、タンク内部の圧力が非常に高くなるため、ボイラーで燃焼するなどしてボイルオフガスを取り除く必要があり、燃料を必要外に消費することによりコストが増加するという問題がある。
【０００４】
そのため、最近は、新たな天然ガスエネルギーとしてＮＧＨが注目されている（非特許文献１参照）。ＮＧＨは、メタン、エタン、プロパンなどを主成分とする天然ガスの分子（ゲスト）が水分子のクラスタ中に取り込まれた包接水和物であり、−２０℃の大気圧環境下で約１７０倍のガスを包蔵することができるため、製造、輸送、貯蔵、ガス化というシステム全体面でＬＮＧよりも有利な点が多い。また、ＮＧＨはガソリンなどに比べて二酸化炭素や大気汚染物質の排出量が少ないことから、クリーンエネルギーとしても注目されている。
【非特許文献１】三井造船株式会社、"天然ガスハイドレート（ＮＧＨ)−三井造船"、[online]、[平成１８年１１月２１日検索]、インターネット<URL：http://www.mes.co.jp/mes_technology/ngh.html>
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
大型ディーゼル機関を搭載する従来の船舶においては、エンジンの設置場所がスクリューの近くに限定されるため、船舶の設計裕度が少なく、エンジンが船内スペースを広く占有することにより貨物スペースが圧迫されるという問題がある。また、多くの場合、エンジンの設置場所がキャビン下部に位置するため、キャビン内の騒音や振動が大きくなるという問題がある。
【０００６】
一方、ＮＧＨはＬＮＧよりもその取り扱いが容易であるとはいえ、−２０℃の低温環境下において球状の固体（ペレット）として取り扱われるため、ＮＧＨを船内に設置された燃料タンクに直接充填することが難しいという問題がある。また、外気温の上昇や運搬状況の悪化によりＮＧＨの一部が溶解した後、ＮＧＨ全体の保有する冷熱により再び固化することにより、配管や供給容器に固着して、ＮＧＨの供給に支障が生じるおそれがある。そこで、ＮＧＨをコンテナごと供給する方法が考えられるが、ＮＧＨコンテナの積載により船内のまとまったスペースがさらに占有されるため、船内スペースのさらなる効率的な利用が望まれている。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、船内スペースの有効利用を図ると共に、効率的で快適な航行が可能な船舶を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、天然ガスを燃料とする電気駆動推進機構を備えた船舶であって、船体と、船体に収容された燃料タンクと、前記燃料タンク内の天然ガスを燃料として用いて発電する複数のガス発電機と、ガス発電機が生成した電力により駆動されるモーターと、モーターによって駆動されるスクリューとを備え、複数のガス発電機は、船内において分散設置されていることを特徴とする船舶によって達成される。
【０００９】
本発明によれば、電気駆動推進機構を採用し、モーターから離れたところにある船内の空きスペースにガス発電機を分散設置するので、船舶内の貨物スペースを減らすことなく、高効率な運用が可能である。また特に、重油等の液体燃料を使用する発電機を分散配置した場合には、発電機まで燃料を送る配管の引き回しが多くなることで燃料漏れ等のトラブルのリスクが高まると共に、メンテナンスの負担も大きくなるが、本実施形態によれば、燃料としてＮＧＨを用いるので、燃料漏れ等への対応やメンテナンスも容易となる。つまり、ＮＧＨによる燃料ガスと発電機の分散配置との組み合わせによる相乗効果が期待できる。
【００１０】
本発明において、複数のガス発電機は、船体前方と船体後方にそれぞれ分散配置されていてもよく、船体の右舷と左舷にそれぞれ分散配置されていてもよい。いずれの場合も、発電機の冗長構成によりトラブルへの対応が容易になるだけでなく、複数のガス発電機を使用するので、発電能力がそれほど高くない比較的小型なガス発電機を採用することができ、船内の比較的手狭な空きスペースに容易に設置することができる。
【００１１】
本発明においては、航行中における最大負荷運転時には複数のガス発電機を稼働させ、航行中又は停泊中における部分負荷運転時には少なくとも一つのガス発電機を稼働させることが好ましい。この場合において、部分負荷運転時には、最も低騒音又は低振動となるガス発電機から優先的に稼働させてもよく、前回のオーバーホールからの累計運転時間が均一となるよう、運転時間が少ないガス発電機から優先的に稼働させてもよい。さらに、故障又はメンテナンスの対象となるガス発電機を優先順位の列からスキップさせてもよい。これによれば、ガスエンジン発電機を役割分担させるので、航行時と停泊時において効率的な運用が可能となる。したがって、無駄な燃料消費をなくし、航続距離を長くすることができる。
【００１２】
本発明においては、前記燃料がＮＧＨであることが好ましく、前記燃料タンクが船体から着脱可能なＮＧＨコンテナであることが好ましい。これによれば、天然ガスの輸送、船舶への積み込み及び航行中の管理を容易にすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明によれば、船内スペースの有効利用を図ると共に、効率的で快適な航行が可能な船舶を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の好ましい実施形態に係る船舶の構造を模式的に示す略側面図である。また、図２は、船舶１０の構造を模式的に示す略平面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、船舶１０は、船体１１と、船体中央部に設けられた貨物スペース１２と、船体後方のデッキ上に設けられたキャビン１３と、キャビン１３の後方に設置された燃料タンクとしてのＮＧＨコンテナ１４と、ＮＧＨコンテナ１４内のＮＧＨをガス化することによって得られる燃料ガスにより駆動される複数のガスエンジン発電機１５と、ガスエンジン発電機１５からの電力により駆動されるモーター１６と、モーター１６によって回転するスクリュー１７とを備えている。
【００１７】
ガスエンジン発電機１５及びモーター１６は、船舶１０の電気駆動推進機構を構成しており、モーター１６はスクリュー１７の直近に設けられているが、ガスエンジン発電機１５は、船内に分散設置されている。従来のディーゼル直結駆動の推進システムにおいては、大型のディーゼル機関をスクリュー１７の直近に配置しなければならなかったが、本実施形態のように電気駆動推進機構を採用した場合には、モーター１６から離れたところにガスエンジン発電機１５を配置することができるため、モーター１６から離れた船内の比較的狭い空きスペースにガスエンジン発電機１５を配置することが可能となる。なお、スクリューとしては、二重反転ポッドプロペラのような電気駆動推進機構に好適なものを用いることが好ましい。二重反転ポッドプロペラであれば、推進効率を大幅に高めることができると共に、モーターが船外のポッド内に収容されていることから、船内スペースをさらに広く取ることができる。
【００１８】
本実施形態においては、複数のガスエンジン発電機１５Ａ乃至１５Ｄが船体前方と船体後方にそれぞれ２台ずつ配置されている。つまり、本実施形態においては、４台のガスエンジン発電機が分散配置された構成を有している。船体前方の２台のガスエンジン発電機１５Ａ、１５Ｂは、モーター１６から離れた船首付近において、船体の右舷と左舷にそれぞれ分散配置されている。また船体後方のガスエンジン発電機１５Ｃ、１５Ｄはモーター１６の近くにおいて、船体の右舷と左舷にそれぞれ分散配置されている。
【００１９】
本実施形態の船舶１０は、非常に小型な電気駆動推進機構の採用によってキャビン下部に空きスペースを確保することができる。また、電気駆動推進機構においては、ガスエンジン発電機１５とモーター１６との間は電気配線１５ａで接続すればよいため、ガスエンジン発電機１５Ａ、１５Ｂをモーターから離れたところに容易に設けることができ、キャビン下部の空きスペースをさらに広く取ることができる。こうして確保された広い空きスペースは、ＮＧＨコンテナ１４の収容スペースとして使用される。船舶の燃料としてのＮＧＨは、ＮＧＨコンテナ１４ごと船内に積み込まれる。
【００２０】
ＮＧＨコンテナ１４は、キャビン１３の後方に設けられている。本実施形態においては、左右に並べて設置された２つのＮＧＨコンテナ１４がさらに二段積みされ、これにより４つのＮＧＨコンテナ１４が積載されている。これらのＮＧＨコンテナ１４の燃料排出口は船内の燃料配管に接続され、燃料配管を介して各ガスエンジン発電機１５Ａ乃至１５Ｄに接続される。船体後方の２つのガスエンジン発電機１５Ｃ、１５Ｄは、これら４つのＮＧＨコンテナ１４の両側に設置されている。つまり、ＮＧＨコンテナと船体１１との間の比較的狭いスペースに配置されている。
【００２１】
ＮＧＨコンテナ１４の燃料排出口はソケット構造を有している。このソケット構造は、ＮＧＨのガス化に伴って得られる水が排出されるおそれがなく、かつ発生したガスがＮＧＨコンテナ内に残りにくく、効率的に噴出できる位置に設けられていることが必要である。さらに、ＮＧＨコンテナにはガス使用量を計測する計測装置が設けられていることが好ましい。さらに、この計測装置は、ソケット部を流れるガスの流量を常時計測し、コンテナ内のＮＧＨ残量、コンテナ内圧、タンク内温度を計測する機能を備えることが好ましい。これらの機能により、ＮＧＨコンテナのガス漏れを検知することが可能となる。
【００２２】
航行中における最大負荷運転時には、これら４台のガスエンジン発電機１５がフル稼働し、モーター１６への電力供給はもちろんのもと、船内のすべての電気設備に電力が供給される。この場合、例えば、船体前方のガスエンジン発電機１５Ａ、１５Ｂが主として船内の電気設備への電力供給に使用され、船体後方のガスエンジン発電機１５Ｃ、１５Ｄが電気駆動推進に使用される。ただし、ガスエンジン発電機１５Ａ乃至１５Ｄのいずれかが故障した場合には、それらの役割分担を変更してもよい。以上により、効率的で安全な航行を実現することができる。
【００２３】
一方、停泊中における部分負荷運転時には、例えば船体前方の２台のガスエンジン発電機１５Ａ、１５Ｂのみが稼働することにより、船内の全ての電気設備に電力が供給される。これにより、ガスエンジン発電機の無駄な稼働を抑え、燃費の向上を図ることができる。また、停泊中において、船内の電気設備に電力を供給しながら、稼働していないガスエンジン発電機１５Ｃ、１５Ｄの保守・点検を行うことができる。なお、必要に応じて船体後方の２台のガスエンジン発電機１５Ｃ、１５Ｄのみの稼働に切り替えてもよい。
【００２４】
その他にも、本実施形態の船舶１０は、航行時、停泊時、メンテナンス時等において、複数のガスエンジン発電機１５の効率的な運用が可能である。具体的には、航行時における最大負荷運転時にはすべてのガスエンジン発電機１５をフル稼働させ、航行時又は停泊時における部分負荷運転時には最も低騒音・低振動となるガスエンジン発電機１５から優先的に稼働させる乗務員快適モード運転を実施することができる。また、前回のオーバーホールからの累計運転時間が均一となるよう、運転時間が少ないガスエンジン発電機１５から優先的に稼働させる機器負担均一化モード運転を実施することができる。さらにまた、不意に故障したガスエンジン発電機や定期的なメンテナンス対象となるガスエンジン発電機を優先順位の列からスキップするようにしてもよく、この場合は航行しながら修理やメンテナンスが可能となる。なお、蓄電池を用いて電力にバッファーを設けておけば、所要電力に瞬時対応する必要がなくなるため、上記運用を更に柔軟にすることができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、電気駆動推進機構を採用し、モーター１６から離れたところにある船内の空きスペースにガスエンジン発電機１５を分散設置するので、船舶内の貨物スペースを減らすことなく、高効率な運用が可能である。特に、船舶に必要なすべての電力供給を一手に担う大型のガスエンジン発電機を採用するのではなく、複数のガスエンジン発電機１５Ａ乃至１５Ｄを使用するので、発電能力がそれほど高くない比較的小型なガスエンジン発電機を採用することができ、船内の比較的手狭な空きスペースに容易に設置することができる。これにより、船内のまとまった空間を貨物スペースやＮＧＨコンテナの収容スペースとして使用することができ、多くのＮＧＨコンテナを搭載することが可能となる。また、ガスエンジン発電機を役割分担させるので、航行時と停泊時において効率的な運用が可能となる。したがって、無駄な燃料消費をなくし、航続距離を長くすることができる。さらに、発電システムの冗長性を確保することもでき、安全性に優れた船舶システムを実現できる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、ＮＧＨコンテナがそのまま船舶の燃料タンクとなることから、船内の常設の燃料タンクが不要となる。したがって、燃料タンクのメンテナンスが不要となり、船舶の建造費の削減も可能となる。また、港内設備から船内の燃料タンクに燃料を供給するための燃料供給ライン（ローディングアーム）が不要となり、燃料を補給するための作業時間の短縮及びパージガス分のガス量を削減できる。
【００２７】
また、発電機を分散配置した場合には、発電機まで燃料を送る配管の引き回しが多くなり、燃料漏れ等のトラブルのリスクが高まると共に、メンテナンスの負担も大きくなるが、本実施形態によれば、燃料としてＮＧＨを用いるので次のような効果が期待できる。
【００２８】
まず、燃料にガスを用いるので、燃料漏れ時の検知が比較的容易となる。重油等の液体燃料の漏洩の発見では、油圧低下等の警報から漏洩を検知した後に目視点検による漏洩箇所の特定作業が必要であるが、ガスの場合はガス検知器を適度に設置すれば、自動的におおまかな漏洩箇所の特定ができる。また、付臭（天然ガス自体は無臭なので一般的に匂い成分を添加している）されたガスにすることで、都市ガス同様、警報が作動しなくても乗務員等に注意を喚起させ、非難等を促すことも可能となる。
【００２９】
また、燃料がガスであることから、都市ガス配管と同等の設備となり、付設工事や材料仕様が簡易で済む。つまり、重油燃料に比べて比重が軽いので、配管やその固定構造物が華奢で済み、配管繋ぎ部が簡易となり、流動温度以上への加温も不要となる。また、液体燃料の場合、配管内面にこびり付いたり滴り落ちたりするが、ガスの場合は、窒素等を供給して押し出してやれば十分であるため、燃料配管の内部点検時の燃料パージが容易である。さらに、船体の隅々に配置される発電機まで燃料を送らなければならないので、液体燃料の場合、配管立ち上がり部分の直前に圧力上昇のためのポンプが必要となるが、ガス燃料の場合にはそのような要所に設置されるはずのブースターポンプが不要となる。
【００３０】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００３１】
例えば、上記実施形態においては、船首と船尾にそれぞれガスエンジン発電機を設けているが、複数のガスエンジン発電機を船首にのみ設けてもよく、船尾にのみ設けてもよい。特に、ガスエンジン発電機を船首にのみ設けた場合には、船体後部、つまりキャビン周辺にガスエンジン発電機が存在しないことになるので、キャビンの騒音や振動を低減することができ、船員の生活環境を改善することができる。いずれの場合も、航行中においては複数のガスエンジン発電機が稼働し、停泊中においては少なくとも一つのガスエンジン発電機が稼働するように構成されていればよい。
【００３２】
また、上記実施形態においては、船体後部のデッキ上にＮＧＨコンテナを積み上げた構成としているが、デッキ上にＮＧＨコンテナを置くための十分な面積がない場合には、キャビンの後方下部にＮＧＨコンテナの一部が入り込めるスペースを設け、当該スペースにＮＧＨコンテナの一部が収容されるようにしてもよい。この場合において、減少したキャビンスペースは、電気駆動推進機構を採用することにより空いたキャビン下部のスペースを利用する。また、キャビンを前部と後部とに二分割し、キャビン前部とキャビン後部との間の空きスペースをＮＧＨコンテナ収容部としてもよい。この場合、ＮＧＨコンテナは、長手方向がデッキ面に対して略垂直となるように縦積みすることが好ましい。
【００３３】
また、上記実施形態においては、船体前方及び後方にそれぞれガスエンジン発電機１５を設置し、船体中央部の空きスペースを貨物スペース１２とし、キャビン後方のデッキ上にＮＧＨコンテナ１４を配置しているが、本発明はこのようなレイアウトに限定されるものではなく、例えば、ＮＧＨコンテナ１４を船体前方に配置し、船体中央及び後方にガスエンジン発電機１５を設置して、キャビン下部の空きスペースの貨物スペースとしてもよい。このようなレイアウトであっても、ガスエンジン発電機１５が分散配置されるので、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
また、上記実施形態においては、燃料タンクとして船体から取り出し可能なＮＧＨコンテナを用いているが、本発明はＮＧＨコンテナに限定されるものではなく、通常の据え置き型のタンクを用いてもかまわない。ただし、ＮＧＨの輸送や積み込み等、種々の場面でその取り扱いが容易であることから、据え置きタンクよりもＮＧＨコンテナのほうが好ましいものといえる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、ＮＧＨのガス化により得られる天然ガスを用いるガス発電機としてガスエンジン発電機を用いているが、ガスタービン発電機を用いることも可能である。
【００３６】
また、上記実施形態においては、船舶の燃料としてＮＧＨを用いているが、本発明はこのような場合に限定されるものではなく、上述のＬＮＧやＣＮＧ（圧縮天然ガス）を用いることが可能であり、これらを用いた場合でも本発明の効果を奏することができる。ただし、輸送、船舶への積み込み、航行中の管理等を考慮すると、本発明に係る船舶の燃料としてＮＧＨが好ましいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態に係る船舶の構造を模式的に示す略側面図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施形態に係る船舶の構造を模式的に示す略側面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０    船舶
１１    船体
１２    貨物スペース
１３    キャビン
１４    コンテナ
１５    ガスエンジン発電機
１５Ａ    ガスエンジン発電機
１５Ｂ    ガスエンジン発電機
１５Ｃ    ガスエンジン発電機
１５Ｄ    ガスエンジン発電機
１５ａ    電気配線
１６    モーター
１７    スクリュー
【図１】
2008126829.tif 000003
【図２】
2008126829.tif 000004