(57)【要約】【課題】海上での抵抗が少ない船体構造を有している多胴式、特に三胴式の燃料電池船を提供する。【解決手段】三胴式の燃料電池船１は、主船体部１ａと主船体部１ａの左舷側及び右舷側に配設されるサイドハル１ｂ、１ｃと、を備え、主船体部１ａは、燃料電池１０と、燃料電池１０の燃料タンク１２と、主推進装置２０とを有しており、主船体部１ａにおいて、燃料タンク１２は主船体部１ａの船首側に配置し、燃料電池１０及び主推進装置２０は主船体部１ａの船尾側に配置する。【選択図】図１
2017218098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主船体部と、
前記主船体部の少なくとも左舷側及び右舷側の一方に配設されるサイドハルと、
を備え、
前記主船体部は、燃料電池と該燃料電池の燃料タンクと主推進装置とを有する、多胴式の燃料電池船。
【請求項２】
主船体部と、
前記主船体部の少なくとも左舷側及び右舷側の一方に配設されるサイドハルと、
を備え、
前記主船体部は、燃料電池と該燃料電池の燃料タンクと主推進装置とを有しており、
前記主船体部において、前記燃料タンクは前記主船体部の船首側に、前記燃料電池及び前記主推進装置は前記主船体部の船尾側に配設される、多胴式の燃料電池船。
【請求項３】
主船体部と、
前記主船体部の少なくとも左舷側及び右舷側の一方に配設されるサイドハルと、
を備え、
前記主船体部は、燃料電池と主推進装置とを有しており、
前記燃料電池及び前記主推進装置は前記主船体部の船尾側に配設され、
前記少なくとも左舷側及び右舷側の一方に配設されるサイドハルの内部に前記燃料電池の燃料タンクが配設される、多胴式の燃料電池船。
【請求項４】
前記燃料電池船は、左舷側及び右舷側に配設されるサイドハルを備えた三胴船構造を有している、請求項１〜３の何れかに記載の多胴式の燃料電池船。
【請求項５】
前記主推進装置は、前記燃料電池で駆動されるモーターと、該モーターに接続されるプロペラと、補助電源となる蓄電池と、前記燃料電池から出力される電圧を前記モーターの駆動電圧に変換するインバータとを含む、請求項１〜３の何れかに記載の多胴式の燃料電池船。
【請求項６】
前記サイドハルには、小型動力機が配設される、請求項１〜３の何れかに記載の多胴式の燃料電池船。
【請求項７】
さらに、前記小型動力機を制御する減揺制御部を備えた、請求項６に記載の多胴式の燃料電池船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料電池船、特に燃料電池を搭載した多胴船に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１５年１１月にパリで開かれたＣＯＰ２１（気候変動枠組み条約第２１回締約国会議）では、気温上昇を抑制するため、各国が温室効果ガスの削減目標を提案し、日本においても２０３０年度までに２６％（対２０１３年比）のＣＯ２削減目標が掲げられている。
【０００３】
ＣＯ２ 削減のため、化石燃料に替わるエネルギーとして再生可能エネルギーの導入が活用され、家庭用の燃料電池（エネファーム等）や燃料電池を用いた自動車の開発や製品化が盛んに行われている。
【０００４】
しかしながら、燃料電池の船への応用は、実験船が各国で製作されている段階であり、家庭用の燃料電池や燃料電池を用いた自動車に比較すると開発が遅れている。燃油高騰も相まって、船用燃料として利用されている重油から環境負荷の低い燃料への転換やエネルギー効率に優れた船舶など環境配慮型船舶の開発は時代の要請であるといえる。
【０００５】
特許文献１には、燃料電池を動力源として航行する燃料電池船が開示されており、燃料電池の原料となる水素の燃料タンクが船体外の両側に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１９６４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料電池船の場合には、燃料電池の出力が小さく、かつ燃料となる水素タンクが重いために、海上での抵抗が少ない船体としての構造が十分には検討されていない。特許文献１の技術は、単胴船の両サイドに水素タンクを備えたものであるが、サイドハルの機能を果たしていない。これまで、多胴式の燃料電池船は提案されていなかった。
本発明は、海上での抵抗が少ない船体構造を有している、多胴式の燃料電池船、特に、三胴式の燃料電池船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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の燃料電池船の基本的構成は、
主船体部と、
前記主船体部の左舷側及び右舷側に配設されるサイドハルと、
を備えた多胴式の燃料電池船であって、
前記主船体部は、燃料電池と該燃料電池の燃料タンクと主推進装置とを有することを特徴とする。
さらに、本発明の燃料電池船の具体的構成は、
主船体部と、
主船体部の少なくとも左舷側及び右舷側の一方に配設されるサイドハルと、
を備えた三胴式の燃料電池船であって、
主船体部は、燃料電池と、燃料電池の燃料タンクと、進装置とを有しており、
主船体部において、燃料タンクは主船体部の船首側に、燃料電池及び主推進装置は主船体部の船尾側に配設されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成において、主推進装置は、好ましくは、燃料電池で駆動されるモーターと、モーターに接続されるプロペラと、補助電源となる蓄電池と、燃料電池から出力される電圧をモーターの駆動電圧にするインバータとを含む。
サイドハルには、好ましくは、小型動力機が配設される。
さらに、サイドハルは小型動力機を制御する減揺制御部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多胴式、特に三胴式の船舶に燃料電池を搭載し得た新規な燃料電池船を提供することができる。
さらに、本発明の燃料電池船において、三胴式とすることにより、重量物である燃料タンク及び主推進装置が、それぞれ船首側と船尾側との端部に分割して配置されるので、主船体部の幅を狭くし、高さを低くすることができると共に、風や波に対する抵抗を著しく減少させた燃料電池船を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る燃料電池船の平面図である。
【図２】本発明に係る燃料電池船の側面図である。
【図３】主推進装置と燃料電池の水素燃料タンクとの接続を示す構成図である。
【図４】ガス供給装置の構成図である。
【図５】本発明に係る燃料電池船の変形例の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明の範囲は実施形態に限定されることなく、適宜変更することができる。特に、図面に記載した各部材の形状、寸法、位置関係などについては概念的な事項を示すに過ぎず、その適用場面に応じて変更することができる。各図において、同一の又は対応する部材等には同一の符号を付している。
図１は、本発明に係る燃料電池船１の平面図であり、図２は、本発明に係る燃料電池船１の側面図である。
図１に示すように、燃料電池船１は、主船体部１ａと、主船体部１ａの左舷側の側部に配置される左舷サイドハル１ｂと、主船体部１ａの右舷側の側部に配置される右舷サイドハル１ｃと、主船体部１ａに配置され、燃料電池１０で駆動される主推進装置２０等を、備えた三胴船として構成されている。
【００１３】
主船体部１ａの主たる構造材料としては、鋼、アルミニウム合金、繊維強化プラスチック（Fiber-Reinforced Plastics、ＦＲＰとも呼ぶ)等を用いることができる。
【００１４】
図３は、主推進装置２０と燃料電池１０の水素の燃料タンク１２との接続を示す構成図である。図３に示すように、主推進装置２０は、燃料電池１０で駆動されるモーター１４と、モーター１４にギア１５等を介して接続され主船体部１ａの船尾で海水中に配設されるプロペラ１６と、補助電源となる蓄電池１７と、燃料電池１０から出力される電圧を所定の電圧に変換するインバータ１８と、制御部１９等から構成されている。
【００１５】
主船体部１ａの船首部の内部側には、燃料タンク１２とガス供給装置１３が収容されている。図１の場合には、６本の水素ボンベ１２ａが並列に接続されている。燃料タンク１２は、ガス供給装置１３の水素配管１３ｄにより水素が主船体部１ａの船尾側の内部に配設される燃料電池１０に供給される。燃料電池１０の水素以外の原料である酸素は、空気を用いることができる。
【００１６】
図４はガス供給装置１３の構成図である。図４に示すように、ガス供給装置１３は、フィルター１３ａと、圧力調整器１３ｂと、ストップバルブ１３ｃと、ストップバルブ１３ｃから燃料電池１０までの水素配管１３ｄ等から構成されている。フィルター１３ａは、水素タンク１２から供給される水素ガス中の微粒子を除去する。圧力調整器１３ｂは、燃料電池１０に供給する水素を所定の圧力に調整する。水素配管１３ｄは、例えばステンレス配管を用いることができる。ストップバルブ１３ｃは、燃料電池１０に供給する水素の開閉弁であり、電気的に開閉可能な電磁開閉弁を好適に使用することができる。
【００１７】
主船体部１ａの燃料タンク１２と船尾との間には、船首側から乗員の座席部１ｅ、図２に示すように操舵室１ｆが配設される。図示の場合、座席部１ｅの座席は、燃料電池船１の進行方向に沿って２列に３人掛けの座席が１５台、つまり３０名の座席が配設され、かつ右舷側及び左舷側に面するように配設されている。このような座席の配置によれば、座席に座る乗客は、周囲の海上風景を楽しむことができる。
【００１８】
操縦室１ｆの内部には、燃料電池船１の操縦のために、船員が操船するための舵や主推進装置２０の操作部２１、レーダー２２、通信装置、燃料タンク１２の監視部、船内放送装置等が収容されている。
【００１９】
（蓄電池）
補助電源となる蓄電池１７は、燃料電池１０から出力される電力により充電されるか、又は、燃料電池船１が停泊中に地上にある電源により充電されてもよい。蓄電池１７としては、ニッケル水素蓄電池やリチウム蓄電池を使用することができる。燃料電池船１の重量軽減のためには、重量当たりの出力が大きいリチウム蓄電池を好適に使用することができる。
【００２０】
（インバータ）
燃料電池１０は、直列接続されるユニット数に応じた出力電圧として、直流の１００Ｖ〜２２０Ｖ程度とする。モーター１４の駆動電圧が、例えば直流の４００Ｖの場合には、インバータ１８により昇圧、つまり燃料電池１０の電圧２００Ｖを、モーター１４の駆動電圧である直流４００Ｖに変換すればよい。
【００２１】
操縦室１ｆの内部に収容される主推進装置２０の制御部１９、レーダー２２、図示しない通信装置と燃料タンク１２の監視部と船内放送装置等は、機器類用蓄電池２４で動作する。機器類用蓄電池２４は、モーター１４を駆動するインバータ１８とは図示しない別のインバータにより電圧変換されて、機器類用蓄電池２４に充電してもよい。機器類用蓄電池２４の電圧は、１２Ｖ、２４Ｖ、３６Ｖ、４８Ｖ等である。
【００２２】
さらに、燃料電池１０の故障等に備えて非常用の発電機２５を備えてもよい。発電機２５としては、ディーゼル発電機が使用できる。発電機２５はモーター１４のそばに配置すればよい。
【００２３】
主船体部１ａにおいては、重量物である燃料タンク１２及び主推進装置２０が、それぞれ船首側と船尾側とに分割して配置される。つまり、燃料タンク１２及び主推進装置２０が、主船体部１ａの両端部側に配設することができ、主船体部１ａの重量分布が均一となる。
【００２４】
これにより、主船体部１ａは、乗員や船員に対して燃料タンク１２から離れた安全な配置となり、かつ、燃料タンク１２及び主推進装置２０等からなる搭載物が分割して配置されるので燃料電池船１の重量分布が均一となり、安定性が増大する。また、主船体部１ａの幅は、座席１ｅを例えば２列配置すればよいので比較的狭くし、船体の天井の高さも低くすることができる。つまり主船体部１ａの断面形状を小面積とすることができ、風や波に対する抵抗を著しく減少させることができる。
【００２５】
（サイドハル）
左舷ハル１ｂ又は右舷サイドハル１ｃには、乗員及び船員の乗降のためのタラップ３２を配設してもよい。タラップ３２は、燃料電池船１の航海中には取り外して主船体部１ａ内に収容してもよい。
【００２６】
（サイドハル用減揺装置）
本発明の燃料電池船は所謂多胴船構造とすることができる。図１や図２の燃料電池船１では、三胴船構造として説明した。多胴船の複数のサイドハル１ｂ、１ｃで生じる揺動を低減させる減揺装置４０について説明する。
燃料電池船１の左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの横揺れや縦揺れの揺動を防止するために、さらに燃料電池船１には、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃに配設される小型動力機４２と、小型動力機４２を制御する減揺制御部４４を備えたサイドハル用減揺装置４０を備えて構成されてもよい。小型動力機４２は、スラスターとも呼ばれている。
【００２７】
小型動力機４２は、図示しない小型モーターと小型プロペラよりなり、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの底部側で、かつ、海水中の両端部に４個配置されている。小型動力機４２は、機器類用蓄電池２４を電源として駆動されてもよい。
【００２８】
減揺制御部４４は、図示しないコンピュータと、慣性センサーと、コンピュータと慣性センサーとの間に挿入されるＡ／Ｄ変換器や入出力インターフェース等から構成されている。加速度を検出する慣性センサーとしては、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ（以下、ＭＥＭＳと呼ぶ）技術を用いた２軸や３軸の加速度センサーを用いることができる。角速度や角加速度センサーには、圧電素子ジャイロやＭＥＭＳ技術を用いたセンサーを用いることができる。減揺制御部４４は、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの内部にそれぞれ収容してもよい。
【００２９】
サイドハル用減揺装置４０は、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの横揺れや縦揺れを慣性センサーにより検出し、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの横揺れや縦揺れが生じないように４個の小型動力機４２がそれぞれ個別に減揺制御部４４で制御されて、燃料電池船１の動揺を防止する。
【００３０】
本発明の燃料電池船１によれば、重油等の化石燃料を使用しないことにより排ガス及びＣＯ２排出が皆無となる。また、乗客や船員の船酔いの一因である重油臭がしないので、快適な航海を提供することができる。主推進装置２０が、ディーゼルエンジンを用いないモーター１４による駆動であるので静粛であり、観光船、遊覧船及び渡海船といった旅客船に好適な燃料電池船１を提供することができる。
【００３１】
（燃料電池船の変形例）
図５は、本発明に係る燃料電池船の変形例１Ａの平面図である。図５に示すように、燃料電池船１Ａが図１の燃料電池船１と異なるのは、燃料タンク１２とガス供給装置１３が主船体部１ａではなく、左舷サイドハル１ｂ及び右舷サイドハル１ｃの内部に配設されている点である。燃料タンク１２と燃料電池１０は、ガス配管１３ｄを介して接続されている。他の構成は、燃料電池船１と同様であるので、説明は省略する。
【００３２】
燃料電池船１Ａによれば、主船体部１ａには燃料電池１０と主推進装置２０が配設され、燃料タンク１２の半分が左舷サイドハル１ｂに配設され、燃料タンク１２の残り半分が右舷サイドハル１ｃに配設されることにより、燃料電池船１Ａの重量分布が均一となり、安定性が増大する。また、主船体部１ａの断面形状は、燃料電池船１と同様に小面積とすることができ、風や波に対する抵抗を著しく減少させることができる。
【００３３】
（主推進装置の設計例）
燃料電池船１の全体総トン数を１９ｔ（トン）以下の小型船舶とし、その定員（乗客）を、３０名とした場合の燃料電池船１の設計例を表１に示す。
航行速度を１０ノット（ノット：約１．９ｋｍ／時間）以上とした場合に、５０ｋＷの燃料電池１０を２基用い、燃料タンク１２は４５０リットル（蓄圧力３５ＭＰａ）×２列、蓄電池１７の容量は１００ｋＷ×１基、５０ｋＷのモーター１４を２基用いた場合に、燃料電池船１の進行方向の長さは約２４ｍ、幅は６〜８ｍ、主船体部１ａの幅は５〜７ｍとなる。この場合の航行時間は約１．６時間であり、航行速度を１０ノットとしたときの航続距離は、３０ｋｍとなる。
【表１】
2017218098.tif 000003
【００３４】
本発明は上記記載に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００３５】
１，１Ａ：燃料電池船
１ａ：主船体部
１ｂ：左舷サイドハル
１ｃ：右舷サイドハル
１ｅ：座席部
１ｆ：操舵室
１０：燃料電池
１３：ガス供給装置
１３ａ：フィルター
１３ｂ：圧力調整器
１３ｃ：ストップバルブ
１３ｄ：水素配管
１２：燃料タンク
１４：モーター
１６：プロペラ
１７：蓄電池
１８：インバータ
１９：制御部
２０：主推進装置
２１：主推進装置の操作部
２２：レーダー
２４：機器類用蓄電池
２５：非常用の発電機
３２：梯子
４０：サイドハル用減揺装置
４２：小型動力機
４４：減揺制御部
【図１】
2017218098.tif 000004
【図２】
2017218098.tif 000005
【図３】
2017218098.tif 000006
【図４】
2017218098.tif 000007
【図５】
2017218098.tif 000008