舶用推進システム
【課題】 ガスタービンを備えた船舶において、発電機と電力貯蔵装置とを組合わせてガスタービンを効率良く運用できる舶用推進システムを提供すること。
【解決手段】 ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電し、その電力でプロペラ５を駆動する推進電動機Ｍと、発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置Ｓと、各機器を制御する制御装置ＣＵとを備え、制御装置ＣＵは、ガスタービンＧＴを運転時には常に高出力域で運転して発電機Ｇを駆動し、発電した電力を船内電源ＳＰ、推進電動機Ｍ、電力貯蔵装置Ｓへ供給し、電力貯蔵装置Ｓが所要の最大充電量に達するとガスタービンＧＴを停止し、ガスタービン停止後には電力貯蔵装置Ｓからその貯蔵した電力を船内電源、推進電動機Ｍへ供給し、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力量が所定の最小充電量に達するとガスタービンＧＴを高出力域で運転して発電機Ｇを駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されている。
【解決手段】 ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電し、その電力でプロペラ５を駆動する推進電動機Ｍと、発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置Ｓと、各機器を制御する制御装置ＣＵとを備え、制御装置ＣＵは、ガスタービンＧＴを運転時には常に高出力域で運転して発電機Ｇを駆動し、発電した電力を船内電源ＳＰ、推進電動機Ｍ、電力貯蔵装置Ｓへ供給し、電力貯蔵装置Ｓが所要の最大充電量に達するとガスタービンＧＴを停止し、ガスタービン停止後には電力貯蔵装置Ｓからその貯蔵した電力を船内電源、推進電動機Ｍへ供給し、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力量が所定の最小充電量に達するとガスタービンＧＴを高出力域で運転して発電機Ｇを駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンを備えた舶用推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型軽量コンパクト、低振動、優れた始動特性・加減速性能などからガスタービンが船舶の主機として用いられていた。しかし、ガスタービンは低出力になるほど燃料消費率が大きくなるため、常時広範な出力範囲で使用されたり、平均的な所要出力が最大出力に比べて低い船舶でガスタービンを主機として用いた場合、燃料消費率が大きい、つまり燃費の悪さが大きな課題となり、現在は主機の主流になっていない。
【０００３】
図１４は、ガスタービンとディーゼルエンジンとにおける出力と燃料消費率（単位出力，単位時間当たりの燃料消費量）との関係を示すグラフである。横軸に出力を示し、縦軸に燃料消費率を示している。一点鎖線で示すディーゼルエンジンの場合には、低出力時には高出力時に比べて燃料消費率は大きくなるが、大きな変化はない。しかし、実線で示すガスタービンの場合には、低出力時には高出力時に比べて燃料消費率が非常に大きくなり、燃費が非常に悪くなることがわかる。
【０００４】
なお、この種の先行技術として、ガスタービンとディーゼルエンジンとを併設し、ガスタービンで駆動する発電機と、ディーゼルエンジンで駆動する発電機と、これらの発電機で発電した電力を蓄えるバッテリーとを設け、低速航行する場合はガスタービンを定格出力で運転して発電し、電力が不足する場合にはディーゼルエンジンを運転するようにすることで、船舶全体の燃料消費効率を高く維持するようにした舶用推進装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の先行技術として、交流発電機を作動させるディーゼルエンジン（またはガスタービン）を設け、交流発電機で発電した余剰電力や、交流電動機で駆動するプロペラが減速時や潮流等の影響で発電機として駆動されたときに発生する交流電力を、直流電力に変換してキャパシタに蓄え、必要に応じて交流電力に変換して交流電動機に供給したり、船内電源として利用できるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２６５０号公報
【特許文献２】特開２００８−０２４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記図１４に示すように、単純サイクルのガスタービンは、低出力になるほど燃料消費率（以下、単に「燃費」ともいう）が悪くなる特性を避けることができない。そのため、特に広範な出力範囲でガスタービンが運転される船舶では、上記したように低出力でのガスタービンの燃費の悪さが問題となり、主機の主流として採用されていない。特に、燃費の悪さは、近年、原油の高騰によって問題となることが多い。
【０００８】
この燃費の悪さを解決する一手段として、例えば、比較的低出力のガスタービンを複数台搭載し、低出力の時には１台のみを運転して、その出力を推進、船内電源負荷双方に供給することが考えられる。しかし、このように構成したとしても、ガスタービン負荷が定格出力よりも小さい場合には燃費の悪い運転をしなければならず、燃費の悪さは改善できない。この課題は上記特許文献１においても生じ、定格出力で運転するガスタービンを定格出力よりも小さい出力で運転する場合には燃費の悪い運転をしなければならず、燃費の悪さは改善できない。
【０００９】
また、このように低出力の時に運転中のガスタービンが緊急停止した場合、他の停止中のガスタービンを起動して負荷を発生するまでの間、船舶は推進・制御・操舵能力を失って漂流するだけでなく、停止中のガスタービンの起動に電力を要する場合、所要の電力を確保できないおそれがある。
【００１０】
なお、上記特許文献２は、プロペラが発電機として駆動されたときに発生する交流電力を直流電源に変換してキャパシタに蓄えようとするものであり、ガスタービンの運転／停止と電力貯蔵装置に貯蔵された電力量とに基づいたガスタービンの効率の良い運用については記載されていない。この点は、上記特許文献１にも記載されていない。
【００１１】
そこで、本発明は、ガスタービンを備えた船舶において、発電機と電力貯蔵装置とを組合わせてガスタービンを効率良く運用できる舶用推進システム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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、発電機を駆動するガスタービンと、前記発電機で発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、各機器を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービンを運転時には常に高出力域で運転して前記発電機を駆動し、発電した電力を船内電源への給電及び前記電力貯蔵装置への充電電力として供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最大充電量に達すると前記ガスタービンを停止し、ガスタービン停止後には前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源へ供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最小充電量に達すると前記ガスタービンを高出力域で運転して前記発電機を駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されていることを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「高出力域」は、ガスタービンの最高出力（定格出力）を含む高出力の領域をいう。また、「ガスタービンを停止」とは、「停止」または「アイドリング状態」にすることをいう。この構成により、ガスタービンで駆動する発電機を搭載した舶用推進システムに電力貯蔵装置を付加し、ガスタービンを常に燃料消費率の良好な高出力域で運転するように制御して発電機で発電した電力を電力貯蔵装置に充電することにより、ガスタービンの燃料消費率を大幅に改善するとともに、ガスタービン出力と電力貯蔵装置の電力とを利用して効率良く運用できる舶用推進システムを構成することができる。その上、ガスタービンが緊急停止したとしても、電力貯蔵装置からの電力供給によって船内電源等を長期間継続維持できるため、信頼性、安全性の向上も図れる。
【００１３】
また、前記発電機で発電した電力を推進装置駆動用電力に変換する変換装置と、前記変換装置で変換した電力でプロペラを駆動する推進電動機とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービン運転時に発電機で発電した電力を船内電源への給電、前記電力貯蔵装置への充電及び前記推進電動機への駆動電力として供給し、前記ガスタービン停止後には、前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源への給電、前記推進電動機への駆動電力として供給するように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンが緊急停止した場合にも電力貯蔵装置からの電力供給により、操船、推進能力を継続維持できるため、信頼性、安全性の向上が可能な舶用推進システムを構成することができる。
【００１４】
また、前記電力貯蔵装置は、大容量の電力貯蔵が可能な大容量電力貯蔵器と、瞬時大電力出力が可能な小容量電力貯蔵器と、を組み合わせた複数形式の電力貯蔵器で構成されていてもよい。このように構成すれば、一般的に大容量ではあるが瞬時負荷変動に対応が難しい形式の電力貯蔵器に電力を貯蔵し、一般的に瞬時大電力出力が可能であるが小容量である電力貯蔵器に貯蔵した電力によって短時間の大電力需要に対応して、電力貯蔵装置に蓄えられた電力を必要に応じて効率良く使用するようにできる。
【００１５】
また、前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記プロペラ駆動用減速機は、前記ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または前記電力貯蔵装置の電力で駆動する推進電動機で駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または電力貯蔵装置の電力を利用して推進電動機を駆動し、この推進電動機でプロペラ駆動用減速機を介してプロペラを駆動するように構成することができる。
【００１６】
また、原動機で駆動するプロペラ駆動用減速機と、前記プロペラ駆動用減速機を駆動する推進電動機とを有し、前記原動機と前記推進電動機とが、前記プロペラ駆動用減速機を単独または同時に駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、原動機と推進電動機とによるプロペラ駆動用減速機の駆動を単独または同時に行うことで、原動機と推進電動機とを利用した効率的な推進が可能となる。
【００１７】
また、前記推進電動機は、前記プロペラ側から駆動されることで発電機として動作する回生機能を有し、前記推進電動機で発電した電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置への充電が可能なように構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラの逆転時や潮流等によってプロペラが回転させられた時のエネルギーで発電して、その回生電力を船内電源や電力貯蔵装置への貯蔵電力とすることができる。
【００１８】
また、前記ガスタービンで駆動する第１発電機と、前記プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービンで駆動する第１発電機が緊急停止した場合には、前記電力貯蔵装置から必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の第２発電機を起動させるように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンで駆動する第１発電機が停止した場合でも、プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機を起動して電力供給することが可能なようにできる。
【００１９】
また、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラと平行に配置された二軸式の推進装置に構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラ駆動用減速機で機械推進駆動するプロペラと、推進電動機で電気推進駆動する２つのプロペラとを備えた２軸船の舶用推進システムを構成することができる。
【００２０】
また、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラの軸方向後方で対向するように配置されたポッド式の推進装置に構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに対して、船尾側から見て反対方向にポッド式プロペラを回転させることで、二重反転プロペラとして推進効率の向上を図った舶用推進システムを構成することができる。
【００２１】
また、前記変換装置は、コンバータとインバータとを備え、前記電力貯蔵装置は、前記コンバータとインバータとの間の直流部に接続されていてもよい。このように構成すれば、電力貯蔵装置用のインバータが不要となって変換効率が向上して全体の効率が良くなり、電力貯蔵装置に効率良く電力を貯蔵することができる。
【００２２】
また、前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機を介して前記発電機を駆動するように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンでプロペラ駆動用減速機を介して駆動する発電機で発電した電力を電力貯蔵装置に充電して利用するように構成することができる。
【００２３】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機と前記発電機とを選択的に駆動する駆動系を有し、前記駆動系は、前記プロペラ駆動用減速機の駆動系を切り離して発電機のみを駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、船舶の停泊時等にプロペラの駆動系を切り離して発電機のみを駆動して発電するように構成することができる。
【００２４】
また、前記電力貯蔵装置は、船内の複数箇所に分散配置され、前記制御装置は、前記電力貯蔵装置の何れかが故障した場合に、他の故障していない電力貯蔵装置に貯蔵されている電力を供給して電力供給を継続させるように構成されていてもよい。このように構成すれば、船内の複数箇所に配置された電力貯蔵装置の何れかが故障したとしても、故障していない電力貯蔵装置に貯蔵されている電力によって安定した電力供給を続けることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ガスタービンを常に燃料消費率の良い高出力域で運転し、そのガスタービンで駆動する発電機で発電した電力を貯蔵した電力貯蔵装置の電力を利用して効率良く運用できる舶用推進システムを構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図２】図１に示す舶用推進システムにおけるガスタービンの起動／停止の判断を含む運転のフローチャート図である。
【図３】図１に示す舶用推進システムにおける一例の運用タイムチャート図である。
【図４】図３に示す運用タイムチャートの各時間における各構成の状態図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１１】本発明の第８実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１２】本発明の第９実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１３】本発明の第１０実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１４】従来のガスタービンとディーゼルエンジンとの出力と燃料消費率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、各構成をブロックで示し、記号を付して説明する。各記号は、ＧＴ：ガスタービン、Ｇ：発電機（交流発電機）、Ｃ：コンバータ、Ｉ：インバータ、Ｓ：電力貯蔵装置、ＳＰ：船内電源、Ｍ：推進電動機、ＣＵ：制御装置，Ｐ：原動機、ＣＬ：クラッチ、ＲＧ：減速機、ＡＣ：交流、ＤＣ：直流、である。また、二本線は回転軸を示し、一本線は電線を示し、一点鎖線は制御ラインを示している。
【００２８】
図１に示す第１実施形態の舶用推進システム１は、ガスタービンＧＴの回転軸２で発電機Ｇを駆動して発電し、この発電機Ｇで発電した電力は、電線３を介して電力変換装置４から推進電動機Ｍに供給され、この推進電動機Ｍによってプロペラ５が回転させられている。また、上記発電機Ｇで発電した電力は、電線３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて充電電力として貯蔵されている。この電力貯蔵装置Ｓとしては、通常、充放電可能な二次電池から構成され、充放電は直流であるため、上記電線３から供給される交流を直流に変換する機能を具備している。
【００２９】
そして、電力貯蔵装置Ｓが満充電（所定の最大充電量）になると、ガスタービンＧＴを停止（アイドリング状態を含む）させて、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が船内電源ＳＰに供給されるとともに、推進電動機Ｍに供給されてプロペラ５が回転させられる。
【００３０】
この電力貯蔵装置Ｓに貯蔵した電力を推進電動機Ｍに供給する場合、この推進電動機Ｍは、プロペラ回転数を船速に応じて変化させたり後進時には逆転させる必要があるため、交流で回転数制御が可能となっており、一定周波数（一般には６０Ｈｚ）の船内電源系統と推進電動機間に設けた電力変換装置４にて周波数変換が行われている。この電力変換装置４としては、交流の船内電源をコンバータＣで一旦直流に変換後、この直流を推進電動機Ｍが必要とする周波数の交流に変換するインバータＩから構成されている。これらの制御は、制御装置ＣＵからの信号に基づいて行われている。
【００３１】
次に、図２に示すフローチャートに基づいて、上記舶用推進システム１におけるガスタービンＧＴの起動／停止の判断を含む運転を説明する。このフローチャートで使用する略号は、ＧＴ：ガスタービン、ＧＴｍａｘ：ガスタービン最大出力（定格運転）、Ｓｍａｘ：電力貯蔵装置最大出力、ＳｏＣ：電力貯蔵装置充電残量、ＳｏＣｍａｘ：電力貯蔵装置最大充電量、ＳｏＣｍｉｎ：電力貯蔵装置最小充電量、ＰＤ：所要出力＝船体推進動力＋船内電源、である。
【００３２】
上記舶用推進システム１におけるガスタービンＧＴの運転／停止の判断としては、まずガスタービンＧＴが運転中か否かが判断される（Ｓ１）。そして、ガスタービンＧＴが運転中の場合には所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ２）。この所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも小さい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最大充電量ＳｏＣｍａｘよりも大きく、且つ所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ３）。この判断（Ｓ３）で２つの条件を満足している場合には、ガスタービンＧＴが停止させられる（Ｓ４）。
【００３３】
また、上記判断（Ｓ３）で２つの条件を満足していない場合には、余剰分の電力が電力貯蔵装置Ｓに貯蔵（充電）される（Ｓ５）。
【００３４】
さらに、上記判断（Ｓ２）で所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも大きい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さいかが判断される（Ｓ６）。この判断（Ｓ６）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが小さい場合には、所要出力（船体推進動力＋船内電源）ＰＤが制限される（Ｓ７）。上記判断（Ｓ６）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも大きい場合には、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力が使用（放電）される（Ｓ８）。
【００３５】
一方、上記判断（Ｓ１）でガスタービンＧＴが運転中ではない場合、所要出力（船体推進動力＋船内電源）ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ９）。この判断（Ｓ９）で所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも大きい場合には、ガスタービンＧＴが起動され（Ｓ１０）、上記判断（Ｓ２）へと流れる。
【００３６】
上記判断（Ｓ９）で所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さいかが判断される（Ｓ１１）。この判断（Ｓ１１）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さい場合、上記（Ｓ１０）のガスタービンＧＴの起動へと流れる。この判断（Ｓ１１）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも大きい場合には、上記（Ｓ８）の電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力が使用（放電）される（Ｓ８）。
【００３７】
次に、図３に示す運用タイムチャートと図４に示す各時間における各構成の状態図に基づいて、上記図２に示すようなフローチャートで運転される舶用推進システム１の運用例の一例を説明する。図３では横軸に時間、縦軸に各パラメータの量を示しており、運用例を時間経過とともに説明する。
【００３８】
［時間Ａ〜Ｂ］
船体の推進所要動力はガスタービンＧＴの最高出力の６０％、船内所要電力は５％とすると、ガスタービンＧＴは停止し、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵した電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている電力貯蔵残量は減少する。
【００３９】
［時間Ｂ〜Ｃ］
電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力貯蔵残量が所定の最小充電量（ＳｏＣｍｉｎ）に達すると、船体の推進所要動力はガスタービンＧＴの最高出力の６０％、船内所要電力は５％、を維持するためにガスタービンＧＴが最高出力で運転される。これにより、ガスタービンＧＴで駆動される発電機Ｇで発電した電力が所要動力と電力に利用されながら余剰分が電力貯蔵装置Ｓに充電される。
【００４０】
［時間Ｃ〜Ｄ］
そして、時間Ｃで電力貯蔵装置Ｓが所定の最大充電量（ＳｏＣｍａｘ）になると、ガスタービンＧＴは停止する。その後、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている電力貯蔵残量は減少する。
【００４１】
［時間Ｄ〜Ｅ］
その後、時間Ｄで船内所要電力が急激に上昇した場合、電力貯蔵装置Ｓの充電残量も急激に減少して不足するため、ガスタービンＧＴが起動しで最高出力で運転されて、発電機Ｇで発電した電力が再び所要動力と電力に利用されながら余剰分が電力貯蔵装置Ｓに充電されるが、使用電力が多いため電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力貯蔵残量は、時間Ｅで最小充電量（ＳｏＣｍｉｎ）に達する。
【００４２】
［時間Ｅ〜Ｆ］
そして、時間Ｅで、推進所要動力は最高出力の５０％、船内所要電力は１０％となったとすると、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力が所要動力と電力に利用されながら電力貯蔵装置Ｓに充電される。
【００４３】
［時間Ｆ〜］
そして、時間Ｆで電力貯蔵装置Ｓが満充電となると、ガスタービンＧＴは停止する。その後、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている充電残量は減少する。
【００４４】
以上が一連のサイクルであり、推進所要動力、船内所要電力、及び電力貯蔵装置Ｓの電力貯蔵残量との関係によって、上記したようにガスタービンＧＴを運転／停止させるサイクルが繰り返されるように制御装置ＣＵで制御される。
【００４５】
このように、上記舶用推進システム１によれば、ガスタービンＧＴが運転される場合は常に高出力域の最高出力で運転されるため、出力の増大と共に燃料消費率が低減し、定格出力近傍で最良の燃料消費率となる特性を持つガスタービンＧＴは、常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。
【００４６】
また、燃料消費率が良い高出力域で運転されるガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力を電力貯蔵装置Ｓに応じた所定の最大充電量に達するまで貯蔵し、その電力が所定の最小充電量に達するまで電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力を船内電源ＳＰへの給電、推進電動機Ｍへの駆動電力に利用して船舶で使用する電力を効率良く運用することができる。従って、ガスタービンＧＴの利点と電力貯蔵装置Ｓを利用した効率の良い運用が可能な舶用推進システム１を構成することが可能となる。
【００４７】
しかも、ガスタービンＧＴと発電機Ｇが緊急停止した場合でも、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で、瞬時に推進電動機Ｍの推進動力、船内電源ＳＰの双方に供給することができ、安全性や信頼性の向上が可能となる。また、貯蔵電力を用いてガスタービンＧＴと発電機Ｇを直ちに起動させることもできる。さらに、ガスタービンＧＴは発電機Ｇを駆動する間だけ高出力域で運転されるので、ガスタービンＧＴの延べ運転時間が短縮され、ガスタービンＧＴの保守整備費用の低減も可能となる。
【００４８】
なお、上記舶用推進システム１において、電気推進用を含む船内電源合計需要が発電機Ｇの発揮可能電力（容量）を上回った場合には、電力貯蔵装置Ｓから給電することで、発電機Ｇの容量以上の電力を供給することもできる。
【００４９】
次に、図５〜図１３に基づいて、他の実施の形態を説明する。以下の説明における各実施形態においても、ガスタービンＧＴは常に燃費の良い高出力域で運転され、発電機Ｇで発電した電力は、電力貯蔵装置Ｓの電力貯蔵残量に応じて上記図２〜４に示すような制御が行われるものとする。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態と同一の構成には、同一の一桁番号の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
まず、図５に示す第２実施形態の舶用推進システム１１を説明する。この舶用推進システム１１は、上記第１実施形態における電力変換装置１４のコンバータＣとインバータＩとの間の電線１６に電力貯蔵装置Ｓが接続されている。つまり、交流（推進電動機Ｍ側）にするインバータＩと直流（電力貯蔵装置Ｓ側）にするコンバータＣとの間の直流部分に上記電力貯蔵装置Ｓが設けられている。
【００５１】
このように構成すれば、電力貯蔵装置ＳがコンバータＣとインバータＩとの間の直流部分に接続されたことにより、交流の船内電源系統に電力貯蔵装置Ｓを接続させた場合に必須となる直流（電力貯蔵装置Ｓ側）と交流（船内電源ＳＰ側）との間のコンバータを省略または簡素化することができる。
【００５２】
しかも、電気推進の船舶は、前進から後進、あるいは後進から前進に移行するとき、固定ピッチプロペラが回されて推進電動機Ｍが発電機になる状態が存在する。そして、その時の発生電力は、発電機を加速する方向に働き、船内電源周波数などの擾乱要素、更には発電機Ｇのオーバスピードなどを招く危険性があるため、推進電動機Ｍと発電機Ｇの間に別途抵抗（バックパワー吸収装置）を設けて、発生電力を吸収させる必要がある。
【００５３】
しかし、この舶用推進システム１１によれば、推進電動機Ｍがプロペラ１５側から回転させられて発電機として動作した際の回生電力を、インバータＩから直流のまま電力貯蔵装置Ｓに蓄えることができ、この電力貯蔵装置Ｓを効率の良いバックパワー吸収装置として機能させることができる。なお、電力貯蔵装置Ｓを交流部に接続してバックパワー吸収装置として機能させてもよい。この場合、電力貯蔵装置Ｓは上流側（プロペラ側）に接続する方が好ましい。
【００５４】
従って、この実施形態の舶用推進システム１１によれば、ガスタービンＧＴの高出力域での運転による燃費低減、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力を貯蔵した電力貯蔵装置Ｓによる船舶で使用する電力の効率の良い運用、信頼性向上という利点に加え、電気推進においては別途装備する必要のあったバックパワー吸収装置を電力貯蔵装置Ｓで代用して省略することができ、構成の簡略化を図った舶用推進システムを構成することができる。
【００５５】
しかも、回生電力発生時に電力貯蔵装置Ｓに充電した電力を推進、船内電源用に再利用できるため、更なる燃費低減を図ることも可能となる。
【００５６】
次に、図６に示す第３実施形態の舶用推進システム２１を説明する。この舶用推進システム２１は、上記第１実施形態における電力貯蔵装置Ｓが複数台設けられており、船内の複数箇所に分散配置されている。
【００５７】
従って、この実施形態の舶用推進システム２１によれば、いずれかの電力貯蔵装置Ｓが故障した場合でも、正常に機能する残存した電力貯蔵装置Ｓで推進動力、船内電源ＳＰの双方に電力供給して船舶で使用する電力の運用を継続することができる。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００５８】
次に、図７に示す第４実施形態の舶用推進システム３１を説明する。この舶用推進システム３１は、上記第１実施形態における電力貯蔵装置Ｓの構成が異なっている。電力貯蔵装置Ｓに用いられる電力貯蔵器は、一般的に大容量のものは瞬時負荷変動に対する追従性が悪く、大きな瞬時負荷変動に対応できるものは容量が小さい傾向がある。そこで、この実施形態の電力貯蔵装置Ｓは、大容量ではあるが急激な電力需要変化に対応するのが難しい形式の大容量電力貯蔵器Ｓ１と、容量は小さいが短時間の瞬時大電力出力が可能な形式の小容量電力貯蔵器Ｓ２との複数形式で構成されている。上記大容量電力貯蔵器Ｓ１としては、充放電可能な二次電池が用いられ、上記小容量電力貯蔵器Ｓ２としては、例えば、フライホイールの運動エネルギとして電気エネルギを貯蔵するフライホイール電源装置のようなものが用いられる。
【００５９】
従って、この実施形態の舶用推進システム３１によれば、瞬時負荷変動に対しては小容量電力貯蔵器Ｓ２に貯蔵された電力で応答性良く対応し、継続的な負荷変動に対しては大容量電力貯蔵器Ｓ１に貯蔵された十分な容量の電力で対応し、これらを組み合わせることで、大容量且つ大きな瞬時負荷変動にも追従可能な電力貯蔵装置Ｓを構成している。
【００６０】
しかも、この舶用推進システム３１によれば、船体側の負荷変動に対して、大容量電力貯蔵器Ｓ１と小容量電力貯蔵器Ｓ２とに貯蔵された電力の好ましい方を選択して柔軟に電力供給できる電力貯蔵装置Ｓを構成することができる。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００６１】
次に、図８に示す第５実施形態の舶用推進システム４１を説明する。この舶用推進システム４１は、ガスタービンＧＴの回転軸４２Ａによって駆動されるプロペラ駆動用減速機ＲＧ（単に「減速機」ともいう）が設けられ、このプロペラ駆動用減速機ＲＧを介して回転軸４２Ｂで発電機Ｇが駆動されるようになっている。発電機Ｇは、回転軸４２Ｂに設けられたクラッチＣＬで接続／切断することができるようになっている。発電機Ｇを駆動する必要が無い場合は、クラッチＣＬが切り離される。
【００６２】
また、プロペラ４５は、減速機ＲＧによって駆動されている。減速機ＲＧから取り出された動力で駆動される発電機Ｇで発電された電力は、電線４３に設けられた電力変換装置４４を介して船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている。
【００６３】
従って、この実施形態の舶用推進システム４１によれば、ガスタービンＧＴの出力は減速機ＲＧを介してプロペラ４５と発電機Ｇに供給されるため、プロペラ４５は直接駆動の推進方法（機械推進）となり、上述した実施形態のように、ガスタービンＧＴの機械動力を発電機Ｇで電力に変換した後、再び推進電動機Ｍで機械動力に戻す構成に比べて伝達損失を少なくできる。
【００６４】
しかも、この舶用推進システム４１の場合もガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。そして、最高出力で運転されるガスタービンＧＴの出力は、プロペラ駆動用減速機ＲＧによるプロペラ４５の駆動動力と、発電機Ｇの駆動動力として利用される。例えば、プロペラ４５の駆動動力にガスタービン出力の３０％が利用されれば、発電機Ｇはガスタービン出力の７０％で駆動され、プロペラ４５の駆動動力にガスタービン出力の５％が利用されれば、発電機Ｇはガスタービン出力の９５％で駆動される。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００６５】
次に、図９に示す第６実施形態の舶用推進システム５１を説明する。この舶用推進システム５１は、ガスタービンＧＴによって減速機ＲＧと発電機Ｇとを単独または同時に選択的に駆動することができる駆動系を有するようにした実施形態である。
【００６６】
この実施形態のガスタービンＧＴは、減速機ＲＧを駆動する外側回転軸５２Ａと、発電機Ｇを駆動する内側回転軸５２Ｂとが二重軸構造となっている。減速機ＲＧを駆動する外側回転軸５２Ａには、ガスタービンＧＴと減速機ＲＧとの間にクラッチＣＬ１が設けられている。発電機Ｇを駆動する内側回転軸５２Ｂには、減速機ＲＧを通過して発電機Ｇに至る間にクラッチＣＬ２が設けられている。これらのクラッチＣＬ１，ＣＬ２により、外側回転軸５２Ａと内側回転軸５２Ｂとを、それぞれ接続／切断することができるようになっている。
【００６７】
従って、この実施形態の舶用推進システム５１によれば、ガスタービンＧＴで駆動する外側回転軸５２Ａによって減速機ＲＧを駆動するとともに、内側回転軸５２Ｂによって発電機Ｇを同時に駆動することができる。
【００６８】
そして、外側回転軸５２ＡのクラッチＣＬ１を切り離せば、内側回転軸５２Ｂによって発電機Ｇのみを単独で駆動することができ、内側回転軸５２ＢのクラッチＣＬ２を切り離せば、外側回転軸５２Ａによって減速機ＲＧを介してプロペラ５５のみを単独で駆動することができる。このように、プロペラ駆動用減速機ＲＧまたは発電機Ｇを単独または同時にガスタービンＧＴで駆動することができるようになっている。
【００６９】
また、この舶用推進システム５１も、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。そして、停泊時には減速機ＲＧを駆動するガスタービンＧＴの外側回転軸５２ＡをクラッチＣＬ１で切り離し、発電機ＧのみをガスタービンＧＴで駆動することができる。これにより、停泊中等にプロペラ５５を回すことなく発電のみを行うことができる。なお、上記第５実施形態における舶用推進システム４１と同一の構成による作用効果は上記第５実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００７０】
次に、図１０に示す第７実施形態の舶用推進システム６１を説明する。この舶用推進システム６１は、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸６２Ａで駆動する発電機Ｇを有し、この発電機Ｇで発電された電力が、電線６３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。
【００７１】
そして、この舶用推進システム６１には、原動機（例えば、ディーゼルエンジン）Ｐの回転軸６２Ｂで駆動する減速機ＲＧによって駆動されるプロペラ６５と、この減速機ＲＧを駆動する推進電動機Ｍとが設けられている。この推進電動機Ｍは、回転軸６２Ｃが減速機ＲＧと連結され、上記発電機Ｇで発電された電力、または上記電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で駆動できるようになっている。この構成の場合、原動機Ｐで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動するときには回転軸６２ＣのクラッチＣＬ２が切り離される。また、電動機Ｍで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動するときには回転軸６２ＢのクラッチＣＬ１が切り離される。
【００７２】
従って、この実施形態の舶用推進システム６１によれば、原動機Ｐによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動と、電動機Ｍによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動とが可能であるため、原動機Ｐによる駆動が緊急停止した場合などに、発電機Ｇで発電した電力で電動機Ｍを駆動して減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動することが可能である。しかも、運転中の発電機Ｇが緊急停止した場合には、電力貯蔵装置Ｓが即座に必要な推進、船内電源を供給しながら電動機Ｍで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動し、運転不能等になることなく航行することができる。さらに、高速が必要な場合は、原動機Ｐによる動力に電動機Ｍによる動力を加えることでプロペラ６５をより大きな動力で駆動することもできる。
【００７３】
しかも、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、プロペラ６５を駆動する推進動力に対する電気推進容量の割合を低減することもできる。従って、電気推進に要する構成を小型化し、各機器の調達コスト的にも優れた舶用推進システム６１を構成することができる。
【００７４】
次に、図１１に示す第８実施形態の舶用推進システム７１を説明する。この舶用推進システム７１は、上記第７実施形態において減速機ＲＧを駆動する電動機Ｍが、電動機の機能に加えて減速機ＲＧで駆動される発電機Ｇの機能を有する電動機兼発電機７７となっている。第７実施形態と同一の構成は、説明を省略する。この実施形態でも、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸７２Ａで駆動する発電機Ｇを有し、この発電機Ｇで発電された電力が、電線７３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。なお、この実施形態においては、原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００７５】
従って、この実施形態の舶用推進システム７１によれば、原動機Ｐによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動と、電動機Ｍによる減速機ＲＧを介したプロペラ７５の駆動とが可能であるため、原動機Ｐによる駆動が緊急停止した場合などに、発電機Ｇで発電した電力で電動機Ｍを駆動して減速機ＲＧを介してプロペラ７５を駆動することが可能である。しかも、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、運転中の原動機ＰまたはガスタービンＧＴが緊急停止した場合には、電力貯蔵装置Ｓが即座に必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の原動機ＰまたはガスタービンＧＴを起動させることができる。そして、その電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置Ｓへの充電に供給して、船舶で使用する電力を効率良く利用するすることができる。また、電動機兼発電機７７を電動機として運転することで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動し、運転不能等になることなく航行することができる。
【００７６】
その上、この舶用推進システム７１によれば、船内電源合計需要が、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇの発電可能電力（容量）を上回った場合には、減速機ＲＧで駆動される上記電動機兼発電機７７によっても発電し、その電力を給電することにより、発電機Ｇの容量以上の電力を供給することができる。なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００７７】
次に、図１２に示す第９実施形態の舶用推進システム８１を説明する。この舶用推進システム８１は、上記第８実施形態の原動機Ｐで減速機ＲＧを介して駆動する電動機兼発電機７７が、減速機ＲＧで駆動される第２発電機Ｇ２となっている。また、この実施形態では、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸８２Ａで駆動する第１発電機Ｇ１を有し、この第１発電機Ｇ１で発電された電力が、電線８３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。この電力貯蔵装置Ｓには、上記第２発電機Ｇ２で発電した電力も貯蔵される。なお、この実施形態においても、減速機ＲＧを駆動する原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００７８】
そして、この実施形態では、上記電線８３から分岐した電線８８に、電力変換装置８４が設けられるとともに推進電動機Ｍ、及びこの推進電動機Ｍで回転させる第２プロペラ８９が設けられている。この第２プロペラ８９は、上記第１発電機Ｇ１及び第２発電機Ｇ２で発電した電力、及び上記電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で推進電動機Ｍが駆動されて回転させられる。
【００７９】
従って、この実施形態の舶用推進システム８１によれば、上記減速機ＲＧで駆動する第１プロペラ８５に加えて推進電動機Ｍで駆動する第２プロペラ８９（推進装置）によって推進する二軸船などに適用することができ、機械推進駆動、電気推進駆動双方の２つのプロペラ８５，８９を持っことで、一方のプロペラ８５または８９の軸またはプロペラが損傷を受けたとしても、運転不能等になることなく航行することができる。
【００８０】
しかも、この舶用推進システム８１によれば、原動機ＰまたはガスタービンＧＴを常に高出力域の最高出力で運転させることができるので、原動機ＰまたはガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、第１発電機Ｇ１と第２発電機Ｇ２とで発電した電力を、推進電動機Ｍの推進動力、船内電源に供給して利用できる。また、一方の発電機が故障したとしても他方の発電機で発電した電力を利用して船舶で使用する電力の運用を継続することができる。
【００８１】
その上、電気推進用を含む船内電源合計需要が第１発電機Ｇ１によって発電可能な電力（容量）を上回って大電力が必要な場合には、第２発電機Ｇ２で発電した電力や電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力を給電することで、第１発電機Ｇ１の容量以上の電力を供給することができる。また、通常使用する船内電源ＳＰが最大電力よりも小さい場合には、第１発電機Ｇ１または第２発電機Ｇ２の容量を抑制して機器コストを抑えてもよい。なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００８２】
次に、図１３に示す第１０実施形態の舶用推進システム９１を説明する。この舶用推進システム９１は、上記図１２に示す第９実施形態における推進電動機Ｍと第２プロペラ９９とを、減速機ＲＧで駆動される第１プロペラ９５の軸方向後方に第２プロペラ９９を対向配置した二重反転形式のポッド式に推進装置を構成した例である。図１２に示す構成と同一の構成には、同一の一桁番号の符号を付して、その説明は省略する。
【００８３】
この実施形態では、上記推進電動機Ｍで駆動される第２プロペラ９９をポッド式プロペラとし、この第２プロペラ９９を減速機ＲＧによって駆動される第１プロペラ９５の軸方向後方に対向する形で配置している。ポッド式プロペラの第２プロペラ９９は、回転方向が船尾側から見て第１プロペラ９５の回転方向と反対方向に回転するようになっており、二重反転形式となっている。なお、他の構成は上記第９実施形態と同一であるため、説明は省略する。また、この実施形態においても、上記原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００８４】
従って、この実施形態の舶用推進システム９１によれば、機械推進駆動、電気推進駆動双方の２つのプロペラ９５，９９を持っことで、一方のプロペラ９５または９９の軸またはプロペラが損傷を受けたとしても、運転不能等になることなく航行することができる。しかも、２つのプロペラ９５，９９を二重反転とすることで、推進効率の向上も図ることができる。
【００８５】
なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であり、上記第９実施形態における舶用推進システム８１と同一の構成による作用効果は上記第９実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００８６】
さらに、上記第２〜１０実施形態では、個々の実施形態における全ての構成を含むタイムチャート等は記載していないが、ガスタービンＧＴの運転制御は、上述した図２〜４に示す第１実施形態の制御を基本とし、ガスタービンＧＴは常に高出力域で運転される。そして、図１に示す構成と異なる構成が含まれる実施形態においては、その構成の運転条件も考慮してガスタービンＧＴが高出力域で運転され、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力量に応じてガスタービンＧＴが高出力域で運転されるように制御される。
【００８７】
なお、上記実施形態における各構成は一例であり、各実施形態における構成を複数組合わせてもよく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８８】
さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る舶用推進システムは、ガスタービンの利点である小型軽量コンパクト、低振動、優れた始動特性・加減速性能などを生かして搭載したい船舶に利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 舶用推進システム
２ 回転軸
３ 電線
４ 電力変換装置
５ プロペラ
１１ 舶用推進システム
１２ 回転軸
１３ 電線
１４ 電力変換装置
１５ プロペラ
１６ 電線
２１ 舶用推進システム
２２ 回転軸
２３ 電線
２４ 電力変換装置
２５ プロペラ
３１ 舶用推進システム
３２ 回転軸
３３ 電線
３４ 電力変換装置
３５ プロペラ
４１ 舶用推進システム
４２Ａ 回転軸
４２Ｂ 回転軸
４３ 電線
４４ 電力変換装置
４５ プロペラ
５１ 舶用推進システム
５２Ａ 外側回転軸
５２Ｂ 内側回転軸
５３ 電線
５４ 電力変換装置
５５ プロペラ
６１ 舶用推進システム
６２Ａ 回転軸
６２Ｂ 回転軸
６２Ｃ 回転軸
６３ 電線
６４ 電力変換装置
６５ プロペラ
７１ 舶用推進システム
７２Ａ 回転軸
７２Ｂ 回転軸
７２Ｃ 回転軸
７３ 電線
７４ 電力変換装置
７５ プロペラ
７７ 電動機兼発電機
８１ 舶用推進システム
８２Ａ 回転軸
８２Ｂ 回転軸
８２Ｃ 回転軸
８３ 電線
８４ 電力変換装置
８５ 第１プロペラ
８８ 電線
８９ 第２プロペラ
９１ 舶用推進システム
９２Ａ 回転軸
９２Ｂ 回転軸
９２Ｃ 回転軸
９３ 電線
９４ 電力変換装置
９５ 第１プロペラ
９８ 電線
９９ 第２プロペラ
ＧＴ ガスタービン
Ｇ 発電機（交流発電機）
Ｇ１ 第１発電機（交流発電機）
Ｇ２ 第２発電機（交流発電機）
Ｃ コンバータ
Ｉ インバータ
Ｓ 電力貯蔵装置
ＳＰ 船内電源
Ｍ 推進電動機
ＣＵ 制御装置
Ｐ 原動機
ＣＬ クラッチ
ＲＧ プロペラ駆動用減速機
ＡＣ 交流
ＤＣ 直流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンを備えた舶用推進システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型軽量コンパクト、低振動、優れた始動特性・加減速性能などからガスタービンが船舶の主機として用いられていた。しかし、ガスタービンは低出力になるほど燃料消費率が大きくなるため、常時広範な出力範囲で使用されたり、平均的な所要出力が最大出力に比べて低い船舶でガスタービンを主機として用いた場合、燃料消費率が大きい、つまり燃費の悪さが大きな課題となり、現在は主機の主流になっていない。
【０００３】
図１４は、ガスタービンとディーゼルエンジンとにおける出力と燃料消費率（単位出力，単位時間当たりの燃料消費量）との関係を示すグラフである。横軸に出力を示し、縦軸に燃料消費率を示している。一点鎖線で示すディーゼルエンジンの場合には、低出力時には高出力時に比べて燃料消費率は大きくなるが、大きな変化はない。しかし、実線で示すガスタービンの場合には、低出力時には高出力時に比べて燃料消費率が非常に大きくなり、燃費が非常に悪くなることがわかる。
【０００４】
なお、この種の先行技術として、ガスタービンとディーゼルエンジンとを併設し、ガスタービンで駆動する発電機と、ディーゼルエンジンで駆動する発電機と、これらの発電機で発電した電力を蓄えるバッテリーとを設け、低速航行する場合はガスタービンを定格出力で運転して発電し、電力が不足する場合にはディーゼルエンジンを運転するようにすることで、船舶全体の燃料消費効率を高く維持するようにした舶用推進装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、他の先行技術として、交流発電機を作動させるディーゼルエンジン（またはガスタービン）を設け、交流発電機で発電した余剰電力や、交流電動機で駆動するプロペラが減速時や潮流等の影響で発電機として駆動されたときに発生する交流電力を、直流電力に変換してキャパシタに蓄え、必要に応じて交流電力に変換して交流電動機に供給したり、船内電源として利用できるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２６５０号公報
【特許文献２】特開２００８−０２４１８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記図１４に示すように、単純サイクルのガスタービンは、低出力になるほど燃料消費率（以下、単に「燃費」ともいう）が悪くなる特性を避けることができない。そのため、特に広範な出力範囲でガスタービンが運転される船舶では、上記したように低出力でのガスタービンの燃費の悪さが問題となり、主機の主流として採用されていない。特に、燃費の悪さは、近年、原油の高騰によって問題となることが多い。
【０００８】
この燃費の悪さを解決する一手段として、例えば、比較的低出力のガスタービンを複数台搭載し、低出力の時には１台のみを運転して、その出力を推進、船内電源負荷双方に供給することが考えられる。しかし、このように構成したとしても、ガスタービン負荷が定格出力よりも小さい場合には燃費の悪い運転をしなければならず、燃費の悪さは改善できない。この課題は上記特許文献１においても生じ、定格出力で運転するガスタービンを定格出力よりも小さい出力で運転する場合には燃費の悪い運転をしなければならず、燃費の悪さは改善できない。
【０００９】
また、このように低出力の時に運転中のガスタービンが緊急停止した場合、他の停止中のガスタービンを起動して負荷を発生するまでの間、船舶は推進・制御・操舵能力を失って漂流するだけでなく、停止中のガスタービンの起動に電力を要する場合、所要の電力を確保できないおそれがある。
【００１０】
なお、上記特許文献２は、プロペラが発電機として駆動されたときに発生する交流電力を直流電源に変換してキャパシタに蓄えようとするものであり、ガスタービンの運転／停止と電力貯蔵装置に貯蔵された電力量とに基づいたガスタービンの効率の良い運用については記載されていない。この点は、上記特許文献１にも記載されていない。
【００１１】
そこで、本発明は、ガスタービンを備えた船舶において、発電機と電力貯蔵装置とを組合わせてガスタービンを効率良く運用できる舶用推進システム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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明は、発電機を駆動するガスタービンと、前記発電機で発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、各機器を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービンを運転時には常に高出力域で運転して前記発電機を駆動し、発電した電力を船内電源への給電及び前記電力貯蔵装置への充電電力として供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最大充電量に達すると前記ガスタービンを停止し、ガスタービン停止後には前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源へ供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最小充電量に達すると前記ガスタービンを高出力域で運転して前記発電機を駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されていることを特徴とする。この明細書及び特許請求の範囲の書類中における「高出力域」は、ガスタービンの最高出力（定格出力）を含む高出力の領域をいう。また、「ガスタービンを停止」とは、「停止」または「アイドリング状態」にすることをいう。この構成により、ガスタービンで駆動する発電機を搭載した舶用推進システムに電力貯蔵装置を付加し、ガスタービンを常に燃料消費率の良好な高出力域で運転するように制御して発電機で発電した電力を電力貯蔵装置に充電することにより、ガスタービンの燃料消費率を大幅に改善するとともに、ガスタービン出力と電力貯蔵装置の電力とを利用して効率良く運用できる舶用推進システムを構成することができる。その上、ガスタービンが緊急停止したとしても、電力貯蔵装置からの電力供給によって船内電源等を長期間継続維持できるため、信頼性、安全性の向上も図れる。
【００１３】
また、前記発電機で発電した電力を推進装置駆動用電力に変換する変換装置と、前記変換装置で変換した電力でプロペラを駆動する推進電動機とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービン運転時に発電機で発電した電力を船内電源への給電、前記電力貯蔵装置への充電及び前記推進電動機への駆動電力として供給し、前記ガスタービン停止後には、前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源への給電、前記推進電動機への駆動電力として供給するように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンが緊急停止した場合にも電力貯蔵装置からの電力供給により、操船、推進能力を継続維持できるため、信頼性、安全性の向上が可能な舶用推進システムを構成することができる。
【００１４】
また、前記電力貯蔵装置は、大容量の電力貯蔵が可能な大容量電力貯蔵器と、瞬時大電力出力が可能な小容量電力貯蔵器と、を組み合わせた複数形式の電力貯蔵器で構成されていてもよい。このように構成すれば、一般的に大容量ではあるが瞬時負荷変動に対応が難しい形式の電力貯蔵器に電力を貯蔵し、一般的に瞬時大電力出力が可能であるが小容量である電力貯蔵器に貯蔵した電力によって短時間の大電力需要に対応して、電力貯蔵装置に蓄えられた電力を必要に応じて効率良く使用するようにできる。
【００１５】
また、前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記プロペラ駆動用減速機は、前記ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または前記電力貯蔵装置の電力で駆動する推進電動機で駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または電力貯蔵装置の電力を利用して推進電動機を駆動し、この推進電動機でプロペラ駆動用減速機を介してプロペラを駆動するように構成することができる。
【００１６】
また、原動機で駆動するプロペラ駆動用減速機と、前記プロペラ駆動用減速機を駆動する推進電動機とを有し、前記原動機と前記推進電動機とが、前記プロペラ駆動用減速機を単独または同時に駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、原動機と推進電動機とによるプロペラ駆動用減速機の駆動を単独または同時に行うことで、原動機と推進電動機とを利用した効率的な推進が可能となる。
【００１７】
また、前記推進電動機は、前記プロペラ側から駆動されることで発電機として動作する回生機能を有し、前記推進電動機で発電した電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置への充電が可能なように構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラの逆転時や潮流等によってプロペラが回転させられた時のエネルギーで発電して、その回生電力を船内電源や電力貯蔵装置への貯蔵電力とすることができる。
【００１８】
また、前記ガスタービンで駆動する第１発電機と、前記プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機とを備え、前記制御装置は、前記ガスタービンで駆動する第１発電機が緊急停止した場合には、前記電力貯蔵装置から必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の第２発電機を起動させるように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンで駆動する第１発電機が停止した場合でも、プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機を起動して電力供給することが可能なようにできる。
【００１９】
また、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラと平行に配置された二軸式の推進装置に構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラ駆動用減速機で機械推進駆動するプロペラと、推進電動機で電気推進駆動する２つのプロペラとを備えた２軸船の舶用推進システムを構成することができる。
【００２０】
また、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラの軸方向後方で対向するように配置されたポッド式の推進装置に構成されていてもよい。このように構成すれば、プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに対して、船尾側から見て反対方向にポッド式プロペラを回転させることで、二重反転プロペラとして推進効率の向上を図った舶用推進システムを構成することができる。
【００２１】
また、前記変換装置は、コンバータとインバータとを備え、前記電力貯蔵装置は、前記コンバータとインバータとの間の直流部に接続されていてもよい。このように構成すれば、電力貯蔵装置用のインバータが不要となって変換効率が向上して全体の効率が良くなり、電力貯蔵装置に効率良く電力を貯蔵することができる。
【００２２】
また、前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機を介して前記発電機を駆動するように構成されていてもよい。このように構成すれば、ガスタービンでプロペラ駆動用減速機を介して駆動する発電機で発電した電力を電力貯蔵装置に充電して利用するように構成することができる。
【００２３】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機と前記発電機とを選択的に駆動する駆動系を有し、前記駆動系は、前記プロペラ駆動用減速機の駆動系を切り離して発電機のみを駆動できるように構成されていてもよい。このように構成すれば、船舶の停泊時等にプロペラの駆動系を切り離して発電機のみを駆動して発電するように構成することができる。
【００２４】
また、前記電力貯蔵装置は、船内の複数箇所に分散配置され、前記制御装置は、前記電力貯蔵装置の何れかが故障した場合に、他の故障していない電力貯蔵装置に貯蔵されている電力を供給して電力供給を継続させるように構成されていてもよい。このように構成すれば、船内の複数箇所に配置された電力貯蔵装置の何れかが故障したとしても、故障していない電力貯蔵装置に貯蔵されている電力によって安定した電力供給を続けることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ガスタービンを常に燃料消費率の良い高出力域で運転し、そのガスタービンで駆動する発電機で発電した電力を貯蔵した電力貯蔵装置の電力を利用して効率良く運用できる舶用推進システムを構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図２】図１に示す舶用推進システムにおけるガスタービンの起動／停止の判断を含む運転のフローチャート図である。
【図３】図１に示す舶用推進システムにおける一例の運用タイムチャート図である。
【図４】図３に示す運用タイムチャートの各時間における各構成の状態図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１０】本発明の第７実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１１】本発明の第８実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１２】本発明の第９実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１３】本発明の第１０実施形態に係る舶用推進システムを示す構成図である。
【図１４】従来のガスタービンとディーゼルエンジンとの出力と燃料消費率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の実施形態では、各構成をブロックで示し、記号を付して説明する。各記号は、ＧＴ：ガスタービン、Ｇ：発電機（交流発電機）、Ｃ：コンバータ、Ｉ：インバータ、Ｓ：電力貯蔵装置、ＳＰ：船内電源、Ｍ：推進電動機、ＣＵ：制御装置，Ｐ：原動機、ＣＬ：クラッチ、ＲＧ：減速機、ＡＣ：交流、ＤＣ：直流、である。また、二本線は回転軸を示し、一本線は電線を示し、一点鎖線は制御ラインを示している。
【００２８】
図１に示す第１実施形態の舶用推進システム１は、ガスタービンＧＴの回転軸２で発電機Ｇを駆動して発電し、この発電機Ｇで発電した電力は、電線３を介して電力変換装置４から推進電動機Ｍに供給され、この推進電動機Ｍによってプロペラ５が回転させられている。また、上記発電機Ｇで発電した電力は、電線３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて充電電力として貯蔵されている。この電力貯蔵装置Ｓとしては、通常、充放電可能な二次電池から構成され、充放電は直流であるため、上記電線３から供給される交流を直流に変換する機能を具備している。
【００２９】
そして、電力貯蔵装置Ｓが満充電（所定の最大充電量）になると、ガスタービンＧＴを停止（アイドリング状態を含む）させて、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が船内電源ＳＰに供給されるとともに、推進電動機Ｍに供給されてプロペラ５が回転させられる。
【００３０】
この電力貯蔵装置Ｓに貯蔵した電力を推進電動機Ｍに供給する場合、この推進電動機Ｍは、プロペラ回転数を船速に応じて変化させたり後進時には逆転させる必要があるため、交流で回転数制御が可能となっており、一定周波数（一般には６０Ｈｚ）の船内電源系統と推進電動機間に設けた電力変換装置４にて周波数変換が行われている。この電力変換装置４としては、交流の船内電源をコンバータＣで一旦直流に変換後、この直流を推進電動機Ｍが必要とする周波数の交流に変換するインバータＩから構成されている。これらの制御は、制御装置ＣＵからの信号に基づいて行われている。
【００３１】
次に、図２に示すフローチャートに基づいて、上記舶用推進システム１におけるガスタービンＧＴの起動／停止の判断を含む運転を説明する。このフローチャートで使用する略号は、ＧＴ：ガスタービン、ＧＴｍａｘ：ガスタービン最大出力（定格運転）、Ｓｍａｘ：電力貯蔵装置最大出力、ＳｏＣ：電力貯蔵装置充電残量、ＳｏＣｍａｘ：電力貯蔵装置最大充電量、ＳｏＣｍｉｎ：電力貯蔵装置最小充電量、ＰＤ：所要出力＝船体推進動力＋船内電源、である。
【００３２】
上記舶用推進システム１におけるガスタービンＧＴの運転／停止の判断としては、まずガスタービンＧＴが運転中か否かが判断される（Ｓ１）。そして、ガスタービンＧＴが運転中の場合には所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ２）。この所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも小さい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最大充電量ＳｏＣｍａｘよりも大きく、且つ所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ３）。この判断（Ｓ３）で２つの条件を満足している場合には、ガスタービンＧＴが停止させられる（Ｓ４）。
【００３３】
また、上記判断（Ｓ３）で２つの条件を満足していない場合には、余剰分の電力が電力貯蔵装置Ｓに貯蔵（充電）される（Ｓ５）。
【００３４】
さらに、上記判断（Ｓ２）で所要出力ＰＤがガスタービン最大出力ＧＴｍａｘよりも大きい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さいかが判断される（Ｓ６）。この判断（Ｓ６）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが小さい場合には、所要出力（船体推進動力＋船内電源）ＰＤが制限される（Ｓ７）。上記判断（Ｓ６）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも大きい場合には、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力が使用（放電）される（Ｓ８）。
【００３５】
一方、上記判断（Ｓ１）でガスタービンＧＴが運転中ではない場合、所要出力（船体推進動力＋船内電源）ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さいかが判断される（Ｓ９）。この判断（Ｓ９）で所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも大きい場合には、ガスタービンＧＴが起動され（Ｓ１０）、上記判断（Ｓ２）へと流れる。
【００３６】
上記判断（Ｓ９）で所要出力ＰＤが電力貯蔵装置最大出力Ｓｍａｘよりも小さい場合には、電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さいかが判断される（Ｓ１１）。この判断（Ｓ１１）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも小さい場合、上記（Ｓ１０）のガスタービンＧＴの起動へと流れる。この判断（Ｓ１１）で電力貯蔵装置充電残量ＳｏＣが電力貯蔵装置最小充電量ＳｏＣｍｉｎよりも大きい場合には、上記（Ｓ８）の電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力が使用（放電）される（Ｓ８）。
【００３７】
次に、図３に示す運用タイムチャートと図４に示す各時間における各構成の状態図に基づいて、上記図２に示すようなフローチャートで運転される舶用推進システム１の運用例の一例を説明する。図３では横軸に時間、縦軸に各パラメータの量を示しており、運用例を時間経過とともに説明する。
【００３８】
［時間Ａ〜Ｂ］
船体の推進所要動力はガスタービンＧＴの最高出力の６０％、船内所要電力は５％とすると、ガスタービンＧＴは停止し、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵した電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている電力貯蔵残量は減少する。
【００３９】
［時間Ｂ〜Ｃ］
電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力貯蔵残量が所定の最小充電量（ＳｏＣｍｉｎ）に達すると、船体の推進所要動力はガスタービンＧＴの最高出力の６０％、船内所要電力は５％、を維持するためにガスタービンＧＴが最高出力で運転される。これにより、ガスタービンＧＴで駆動される発電機Ｇで発電した電力が所要動力と電力に利用されながら余剰分が電力貯蔵装置Ｓに充電される。
【００４０】
［時間Ｃ〜Ｄ］
そして、時間Ｃで電力貯蔵装置Ｓが所定の最大充電量（ＳｏＣｍａｘ）になると、ガスタービンＧＴは停止する。その後、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている電力貯蔵残量は減少する。
【００４１】
［時間Ｄ〜Ｅ］
その後、時間Ｄで船内所要電力が急激に上昇した場合、電力貯蔵装置Ｓの充電残量も急激に減少して不足するため、ガスタービンＧＴが起動しで最高出力で運転されて、発電機Ｇで発電した電力が再び所要動力と電力に利用されながら余剰分が電力貯蔵装置Ｓに充電されるが、使用電力が多いため電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力貯蔵残量は、時間Ｅで最小充電量（ＳｏＣｍｉｎ）に達する。
【００４２】
［時間Ｅ〜Ｆ］
そして、時間Ｅで、推進所要動力は最高出力の５０％、船内所要電力は１０％となったとすると、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力が所要動力と電力に利用されながら電力貯蔵装置Ｓに充電される。
【００４３】
［時間Ｆ〜］
そして、時間Ｆで電力貯蔵装置Ｓが満充電となると、ガスタービンＧＴは停止する。その後、所要動力と電力は電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力が利用される。これにより、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている充電残量は減少する。
【００４４】
以上が一連のサイクルであり、推進所要動力、船内所要電力、及び電力貯蔵装置Ｓの電力貯蔵残量との関係によって、上記したようにガスタービンＧＴを運転／停止させるサイクルが繰り返されるように制御装置ＣＵで制御される。
【００４５】
このように、上記舶用推進システム１によれば、ガスタービンＧＴが運転される場合は常に高出力域の最高出力で運転されるため、出力の増大と共に燃料消費率が低減し、定格出力近傍で最良の燃料消費率となる特性を持つガスタービンＧＴは、常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。
【００４６】
また、燃料消費率が良い高出力域で運転されるガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力を電力貯蔵装置Ｓに応じた所定の最大充電量に達するまで貯蔵し、その電力が所定の最小充電量に達するまで電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力を船内電源ＳＰへの給電、推進電動機Ｍへの駆動電力に利用して船舶で使用する電力を効率良く運用することができる。従って、ガスタービンＧＴの利点と電力貯蔵装置Ｓを利用した効率の良い運用が可能な舶用推進システム１を構成することが可能となる。
【００４７】
しかも、ガスタービンＧＴと発電機Ｇが緊急停止した場合でも、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で、瞬時に推進電動機Ｍの推進動力、船内電源ＳＰの双方に供給することができ、安全性や信頼性の向上が可能となる。また、貯蔵電力を用いてガスタービンＧＴと発電機Ｇを直ちに起動させることもできる。さらに、ガスタービンＧＴは発電機Ｇを駆動する間だけ高出力域で運転されるので、ガスタービンＧＴの延べ運転時間が短縮され、ガスタービンＧＴの保守整備費用の低減も可能となる。
【００４８】
なお、上記舶用推進システム１において、電気推進用を含む船内電源合計需要が発電機Ｇの発揮可能電力（容量）を上回った場合には、電力貯蔵装置Ｓから給電することで、発電機Ｇの容量以上の電力を供給することもできる。
【００４９】
次に、図５〜図１３に基づいて、他の実施の形態を説明する。以下の説明における各実施形態においても、ガスタービンＧＴは常に燃費の良い高出力域で運転され、発電機Ｇで発電した電力は、電力貯蔵装置Ｓの電力貯蔵残量に応じて上記図２〜４に示すような制御が行われるものとする。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態と同一の構成には、同一の一桁番号の符号を付して、その説明は省略する。
【００５０】
まず、図５に示す第２実施形態の舶用推進システム１１を説明する。この舶用推進システム１１は、上記第１実施形態における電力変換装置１４のコンバータＣとインバータＩとの間の電線１６に電力貯蔵装置Ｓが接続されている。つまり、交流（推進電動機Ｍ側）にするインバータＩと直流（電力貯蔵装置Ｓ側）にするコンバータＣとの間の直流部分に上記電力貯蔵装置Ｓが設けられている。
【００５１】
このように構成すれば、電力貯蔵装置ＳがコンバータＣとインバータＩとの間の直流部分に接続されたことにより、交流の船内電源系統に電力貯蔵装置Ｓを接続させた場合に必須となる直流（電力貯蔵装置Ｓ側）と交流（船内電源ＳＰ側）との間のコンバータを省略または簡素化することができる。
【００５２】
しかも、電気推進の船舶は、前進から後進、あるいは後進から前進に移行するとき、固定ピッチプロペラが回されて推進電動機Ｍが発電機になる状態が存在する。そして、その時の発生電力は、発電機を加速する方向に働き、船内電源周波数などの擾乱要素、更には発電機Ｇのオーバスピードなどを招く危険性があるため、推進電動機Ｍと発電機Ｇの間に別途抵抗（バックパワー吸収装置）を設けて、発生電力を吸収させる必要がある。
【００５３】
しかし、この舶用推進システム１１によれば、推進電動機Ｍがプロペラ１５側から回転させられて発電機として動作した際の回生電力を、インバータＩから直流のまま電力貯蔵装置Ｓに蓄えることができ、この電力貯蔵装置Ｓを効率の良いバックパワー吸収装置として機能させることができる。なお、電力貯蔵装置Ｓを交流部に接続してバックパワー吸収装置として機能させてもよい。この場合、電力貯蔵装置Ｓは上流側（プロペラ側）に接続する方が好ましい。
【００５４】
従って、この実施形態の舶用推進システム１１によれば、ガスタービンＧＴの高出力域での運転による燃費低減、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇで発電した電力を貯蔵した電力貯蔵装置Ｓによる船舶で使用する電力の効率の良い運用、信頼性向上という利点に加え、電気推進においては別途装備する必要のあったバックパワー吸収装置を電力貯蔵装置Ｓで代用して省略することができ、構成の簡略化を図った舶用推進システムを構成することができる。
【００５５】
しかも、回生電力発生時に電力貯蔵装置Ｓに充電した電力を推進、船内電源用に再利用できるため、更なる燃費低減を図ることも可能となる。
【００５６】
次に、図６に示す第３実施形態の舶用推進システム２１を説明する。この舶用推進システム２１は、上記第１実施形態における電力貯蔵装置Ｓが複数台設けられており、船内の複数箇所に分散配置されている。
【００５７】
従って、この実施形態の舶用推進システム２１によれば、いずれかの電力貯蔵装置Ｓが故障した場合でも、正常に機能する残存した電力貯蔵装置Ｓで推進動力、船内電源ＳＰの双方に電力供給して船舶で使用する電力の運用を継続することができる。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００５８】
次に、図７に示す第４実施形態の舶用推進システム３１を説明する。この舶用推進システム３１は、上記第１実施形態における電力貯蔵装置Ｓの構成が異なっている。電力貯蔵装置Ｓに用いられる電力貯蔵器は、一般的に大容量のものは瞬時負荷変動に対する追従性が悪く、大きな瞬時負荷変動に対応できるものは容量が小さい傾向がある。そこで、この実施形態の電力貯蔵装置Ｓは、大容量ではあるが急激な電力需要変化に対応するのが難しい形式の大容量電力貯蔵器Ｓ１と、容量は小さいが短時間の瞬時大電力出力が可能な形式の小容量電力貯蔵器Ｓ２との複数形式で構成されている。上記大容量電力貯蔵器Ｓ１としては、充放電可能な二次電池が用いられ、上記小容量電力貯蔵器Ｓ２としては、例えば、フライホイールの運動エネルギとして電気エネルギを貯蔵するフライホイール電源装置のようなものが用いられる。
【００５９】
従って、この実施形態の舶用推進システム３１によれば、瞬時負荷変動に対しては小容量電力貯蔵器Ｓ２に貯蔵された電力で応答性良く対応し、継続的な負荷変動に対しては大容量電力貯蔵器Ｓ１に貯蔵された十分な容量の電力で対応し、これらを組み合わせることで、大容量且つ大きな瞬時負荷変動にも追従可能な電力貯蔵装置Ｓを構成している。
【００６０】
しかも、この舶用推進システム３１によれば、船体側の負荷変動に対して、大容量電力貯蔵器Ｓ１と小容量電力貯蔵器Ｓ２とに貯蔵された電力の好ましい方を選択して柔軟に電力供給できる電力貯蔵装置Ｓを構成することができる。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００６１】
次に、図８に示す第５実施形態の舶用推進システム４１を説明する。この舶用推進システム４１は、ガスタービンＧＴの回転軸４２Ａによって駆動されるプロペラ駆動用減速機ＲＧ（単に「減速機」ともいう）が設けられ、このプロペラ駆動用減速機ＲＧを介して回転軸４２Ｂで発電機Ｇが駆動されるようになっている。発電機Ｇは、回転軸４２Ｂに設けられたクラッチＣＬで接続／切断することができるようになっている。発電機Ｇを駆動する必要が無い場合は、クラッチＣＬが切り離される。
【００６２】
また、プロペラ４５は、減速機ＲＧによって駆動されている。減速機ＲＧから取り出された動力で駆動される発電機Ｇで発電された電力は、電線４３に設けられた電力変換装置４４を介して船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに貯蔵されている。
【００６３】
従って、この実施形態の舶用推進システム４１によれば、ガスタービンＧＴの出力は減速機ＲＧを介してプロペラ４５と発電機Ｇに供給されるため、プロペラ４５は直接駆動の推進方法（機械推進）となり、上述した実施形態のように、ガスタービンＧＴの機械動力を発電機Ｇで電力に変換した後、再び推進電動機Ｍで機械動力に戻す構成に比べて伝達損失を少なくできる。
【００６４】
しかも、この舶用推進システム４１の場合もガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。そして、最高出力で運転されるガスタービンＧＴの出力は、プロペラ駆動用減速機ＲＧによるプロペラ４５の駆動動力と、発電機Ｇの駆動動力として利用される。例えば、プロペラ４５の駆動動力にガスタービン出力の３０％が利用されれば、発電機Ｇはガスタービン出力の７０％で駆動され、プロペラ４５の駆動動力にガスタービン出力の５％が利用されれば、発電機Ｇはガスタービン出力の９５％で駆動される。なお、上記第１実施形態における舶用推進システム１と同一の構成による作用効果は上記第１実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００６５】
次に、図９に示す第６実施形態の舶用推進システム５１を説明する。この舶用推進システム５１は、ガスタービンＧＴによって減速機ＲＧと発電機Ｇとを単独または同時に選択的に駆動することができる駆動系を有するようにした実施形態である。
【００６６】
この実施形態のガスタービンＧＴは、減速機ＲＧを駆動する外側回転軸５２Ａと、発電機Ｇを駆動する内側回転軸５２Ｂとが二重軸構造となっている。減速機ＲＧを駆動する外側回転軸５２Ａには、ガスタービンＧＴと減速機ＲＧとの間にクラッチＣＬ１が設けられている。発電機Ｇを駆動する内側回転軸５２Ｂには、減速機ＲＧを通過して発電機Ｇに至る間にクラッチＣＬ２が設けられている。これらのクラッチＣＬ１，ＣＬ２により、外側回転軸５２Ａと内側回転軸５２Ｂとを、それぞれ接続／切断することができるようになっている。
【００６７】
従って、この実施形態の舶用推進システム５１によれば、ガスタービンＧＴで駆動する外側回転軸５２Ａによって減速機ＲＧを駆動するとともに、内側回転軸５２Ｂによって発電機Ｇを同時に駆動することができる。
【００６８】
そして、外側回転軸５２ＡのクラッチＣＬ１を切り離せば、内側回転軸５２Ｂによって発電機Ｇのみを単独で駆動することができ、内側回転軸５２ＢのクラッチＣＬ２を切り離せば、外側回転軸５２Ａによって減速機ＲＧを介してプロペラ５５のみを単独で駆動することができる。このように、プロペラ駆動用減速機ＲＧまたは発電機Ｇを単独または同時にガスタービンＧＴで駆動することができるようになっている。
【００６９】
また、この舶用推進システム５１も、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となる。そして、停泊時には減速機ＲＧを駆動するガスタービンＧＴの外側回転軸５２ＡをクラッチＣＬ１で切り離し、発電機ＧのみをガスタービンＧＴで駆動することができる。これにより、停泊中等にプロペラ５５を回すことなく発電のみを行うことができる。なお、上記第５実施形態における舶用推進システム４１と同一の構成による作用効果は上記第５実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００７０】
次に、図１０に示す第７実施形態の舶用推進システム６１を説明する。この舶用推進システム６１は、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸６２Ａで駆動する発電機Ｇを有し、この発電機Ｇで発電された電力が、電線６３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。
【００７１】
そして、この舶用推進システム６１には、原動機（例えば、ディーゼルエンジン）Ｐの回転軸６２Ｂで駆動する減速機ＲＧによって駆動されるプロペラ６５と、この減速機ＲＧを駆動する推進電動機Ｍとが設けられている。この推進電動機Ｍは、回転軸６２Ｃが減速機ＲＧと連結され、上記発電機Ｇで発電された電力、または上記電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で駆動できるようになっている。この構成の場合、原動機Ｐで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動するときには回転軸６２ＣのクラッチＣＬ２が切り離される。また、電動機Ｍで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動するときには回転軸６２ＢのクラッチＣＬ１が切り離される。
【００７２】
従って、この実施形態の舶用推進システム６１によれば、原動機Ｐによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動と、電動機Ｍによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動とが可能であるため、原動機Ｐによる駆動が緊急停止した場合などに、発電機Ｇで発電した電力で電動機Ｍを駆動して減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動することが可能である。しかも、運転中の発電機Ｇが緊急停止した場合には、電力貯蔵装置Ｓが即座に必要な推進、船内電源を供給しながら電動機Ｍで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動し、運転不能等になることなく航行することができる。さらに、高速が必要な場合は、原動機Ｐによる動力に電動機Ｍによる動力を加えることでプロペラ６５をより大きな動力で駆動することもできる。
【００７３】
しかも、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、プロペラ６５を駆動する推進動力に対する電気推進容量の割合を低減することもできる。従って、電気推進に要する構成を小型化し、各機器の調達コスト的にも優れた舶用推進システム６１を構成することができる。
【００７４】
次に、図１１に示す第８実施形態の舶用推進システム７１を説明する。この舶用推進システム７１は、上記第７実施形態において減速機ＲＧを駆動する電動機Ｍが、電動機の機能に加えて減速機ＲＧで駆動される発電機Ｇの機能を有する電動機兼発電機７７となっている。第７実施形態と同一の構成は、説明を省略する。この実施形態でも、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸７２Ａで駆動する発電機Ｇを有し、この発電機Ｇで発電された電力が、電線７３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。なお、この実施形態においては、原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００７５】
従って、この実施形態の舶用推進システム７１によれば、原動機Ｐによる減速機ＲＧを介したプロペラ６５の駆動と、電動機Ｍによる減速機ＲＧを介したプロペラ７５の駆動とが可能であるため、原動機Ｐによる駆動が緊急停止した場合などに、発電機Ｇで発電した電力で電動機Ｍを駆動して減速機ＲＧを介してプロペラ７５を駆動することが可能である。しかも、ガスタービンＧＴは常に高出力域の最高出力で運転されるので、ガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、運転中の原動機ＰまたはガスタービンＧＴが緊急停止した場合には、電力貯蔵装置Ｓが即座に必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の原動機ＰまたはガスタービンＧＴを起動させることができる。そして、その電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置Ｓへの充電に供給して、船舶で使用する電力を効率良く利用するすることができる。また、電動機兼発電機７７を電動機として運転することで減速機ＲＧを介してプロペラ６５を駆動し、運転不能等になることなく航行することができる。
【００７６】
その上、この舶用推進システム７１によれば、船内電源合計需要が、ガスタービンＧＴで駆動する発電機Ｇの発電可能電力（容量）を上回った場合には、減速機ＲＧで駆動される上記電動機兼発電機７７によっても発電し、その電力を給電することにより、発電機Ｇの容量以上の電力を供給することができる。なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００７７】
次に、図１２に示す第９実施形態の舶用推進システム８１を説明する。この舶用推進システム８１は、上記第８実施形態の原動機Ｐで減速機ＲＧを介して駆動する電動機兼発電機７７が、減速機ＲＧで駆動される第２発電機Ｇ２となっている。また、この実施形態では、上述した第１実施形態と同様にガスタービンＧＴの回転軸８２Ａで駆動する第１発電機Ｇ１を有し、この第１発電機Ｇ１で発電された電力が、電線８３から船内電源ＳＰに給電されるとともに、電力貯蔵装置Ｓに供給されて貯蔵されている。この電力貯蔵装置Ｓには、上記第２発電機Ｇ２で発電した電力も貯蔵される。なお、この実施形態においても、減速機ＲＧを駆動する原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００７８】
そして、この実施形態では、上記電線８３から分岐した電線８８に、電力変換装置８４が設けられるとともに推進電動機Ｍ、及びこの推進電動機Ｍで回転させる第２プロペラ８９が設けられている。この第２プロペラ８９は、上記第１発電機Ｇ１及び第２発電機Ｇ２で発電した電力、及び上記電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力で推進電動機Ｍが駆動されて回転させられる。
【００７９】
従って、この実施形態の舶用推進システム８１によれば、上記減速機ＲＧで駆動する第１プロペラ８５に加えて推進電動機Ｍで駆動する第２プロペラ８９（推進装置）によって推進する二軸船などに適用することができ、機械推進駆動、電気推進駆動双方の２つのプロペラ８５，８９を持っことで、一方のプロペラ８５または８９の軸またはプロペラが損傷を受けたとしても、運転不能等になることなく航行することができる。
【００８０】
しかも、この舶用推進システム８１によれば、原動機ＰまたはガスタービンＧＴを常に高出力域の最高出力で運転させることができるので、原動機ＰまたはガスタービンＧＴは常に燃料消費率が小さい燃費の良い運用となるとともに、第１発電機Ｇ１と第２発電機Ｇ２とで発電した電力を、推進電動機Ｍの推進動力、船内電源に供給して利用できる。また、一方の発電機が故障したとしても他方の発電機で発電した電力を利用して船舶で使用する電力の運用を継続することができる。
【００８１】
その上、電気推進用を含む船内電源合計需要が第１発電機Ｇ１によって発電可能な電力（容量）を上回って大電力が必要な場合には、第２発電機Ｇ２で発電した電力や電力貯蔵装置Ｓに貯蔵された電力を給電することで、第１発電機Ｇ１の容量以上の電力を供給することができる。また、通常使用する船内電源ＳＰが最大電力よりも小さい場合には、第１発電機Ｇ１または第２発電機Ｇ２の容量を抑制して機器コストを抑えてもよい。なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００８２】
次に、図１３に示す第１０実施形態の舶用推進システム９１を説明する。この舶用推進システム９１は、上記図１２に示す第９実施形態における推進電動機Ｍと第２プロペラ９９とを、減速機ＲＧで駆動される第１プロペラ９５の軸方向後方に第２プロペラ９９を対向配置した二重反転形式のポッド式に推進装置を構成した例である。図１２に示す構成と同一の構成には、同一の一桁番号の符号を付して、その説明は省略する。
【００８３】
この実施形態では、上記推進電動機Ｍで駆動される第２プロペラ９９をポッド式プロペラとし、この第２プロペラ９９を減速機ＲＧによって駆動される第１プロペラ９５の軸方向後方に対向する形で配置している。ポッド式プロペラの第２プロペラ９９は、回転方向が船尾側から見て第１プロペラ９５の回転方向と反対方向に回転するようになっており、二重反転形式となっている。なお、他の構成は上記第９実施形態と同一であるため、説明は省略する。また、この実施形態においても、上記原動機Ｐがガスタービンであっても効率よく運用できる推進システムとすることが可能である。
【００８４】
従って、この実施形態の舶用推進システム９１によれば、機械推進駆動、電気推進駆動双方の２つのプロペラ９５，９９を持っことで、一方のプロペラ９５または９９の軸またはプロペラが損傷を受けたとしても、運転不能等になることなく航行することができる。しかも、２つのプロペラ９５，９９を二重反転とすることで、推進効率の向上も図ることができる。
【００８５】
なお、上記第７実施形態における舶用推進システム６１と同一の構成による作用効果は上記第７実施形態と同一であり、上記第９実施形態における舶用推進システム８１と同一の構成による作用効果は上記第９実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
【００８６】
さらに、上記第２〜１０実施形態では、個々の実施形態における全ての構成を含むタイムチャート等は記載していないが、ガスタービンＧＴの運転制御は、上述した図２〜４に示す第１実施形態の制御を基本とし、ガスタービンＧＴは常に高出力域で運転される。そして、図１に示す構成と異なる構成が含まれる実施形態においては、その構成の運転条件も考慮してガスタービンＧＴが高出力域で運転され、電力貯蔵装置Ｓの貯蔵電力量に応じてガスタービンＧＴが高出力域で運転されるように制御される。
【００８７】
なお、上記実施形態における各構成は一例であり、各実施形態における構成を複数組合わせてもよく、上記実施形態に限定されるものではない。
【００８８】
さらに、上述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明に係る舶用推進システムは、ガスタービンの利点である小型軽量コンパクト、低振動、優れた始動特性・加減速性能などを生かして搭載したい船舶に利用できる。
【符号の説明】
【００９０】
１ 舶用推進システム
２ 回転軸
３ 電線
４ 電力変換装置
５ プロペラ
１１ 舶用推進システム
１２ 回転軸
１３ 電線
１４ 電力変換装置
１５ プロペラ
１６ 電線
２１ 舶用推進システム
２２ 回転軸
２３ 電線
２４ 電力変換装置
２５ プロペラ
３１ 舶用推進システム
３２ 回転軸
３３ 電線
３４ 電力変換装置
３５ プロペラ
４１ 舶用推進システム
４２Ａ 回転軸
４２Ｂ 回転軸
４３ 電線
４４ 電力変換装置
４５ プロペラ
５１ 舶用推進システム
５２Ａ 外側回転軸
５２Ｂ 内側回転軸
５３ 電線
５４ 電力変換装置
５５ プロペラ
６１ 舶用推進システム
６２Ａ 回転軸
６２Ｂ 回転軸
６２Ｃ 回転軸
６３ 電線
６４ 電力変換装置
６５ プロペラ
７１ 舶用推進システム
７２Ａ 回転軸
７２Ｂ 回転軸
７２Ｃ 回転軸
７３ 電線
７４ 電力変換装置
７５ プロペラ
７７ 電動機兼発電機
８１ 舶用推進システム
８２Ａ 回転軸
８２Ｂ 回転軸
８２Ｃ 回転軸
８３ 電線
８４ 電力変換装置
８５ 第１プロペラ
８８ 電線
８９ 第２プロペラ
９１ 舶用推進システム
９２Ａ 回転軸
９２Ｂ 回転軸
９２Ｃ 回転軸
９３ 電線
９４ 電力変換装置
９５ 第１プロペラ
９８ 電線
９９ 第２プロペラ
ＧＴ ガスタービン
Ｇ 発電機（交流発電機）
Ｇ１ 第１発電機（交流発電機）
Ｇ２ 第２発電機（交流発電機）
Ｃ コンバータ
Ｉ インバータ
Ｓ 電力貯蔵装置
ＳＰ 船内電源
Ｍ 推進電動機
ＣＵ 制御装置
Ｐ 原動機
ＣＬ クラッチ
ＲＧ プロペラ駆動用減速機
ＡＣ 交流
ＤＣ 直流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を駆動するガスタービンと、前記発電機で発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、各機器を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービンを運転時には常に高出力域で運転して前記発電機を駆動し、発電した電力を船内電源への給電及び前記電力貯蔵装置への充電電力として供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最大充電量に達すると前記ガスタービンを停止し、ガスタービン停止後には前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源へ供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最小充電量に達すると前記ガスタービンを高出力域で運転して前記発電機を駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されていることを特徴とする舶用推進システム。
【請求項２】
前記発電機で発電した電力を推進装置駆動用電力に変換する変換装置と、前記変換装置で変換した電力でプロペラを駆動する推進電動機と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービン運転時に発電機で発電した電力を船内電源への給電、前記電力貯蔵装置への充電及び前記推進電動機への駆動電力として供給し、前記ガスタービン停止後には、前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源への給電、前記推進電動機への駆動電力として供給するように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項３】
前記電力貯蔵装置は、大容量の電力貯蔵が可能な大容量電力貯蔵器と、瞬時大電力出力が可能な小容量電力貯蔵器と、を組み合わせた複数形式の電力貯蔵器で構成されている請求項１または２に記載の舶用推進システム。
【請求項４】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記プロペラ駆動用減速機は、前記ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または前記電力貯蔵装置の電力で駆動する推進電動機で駆動できるように構成されている請求項２または３に記載の舶用推進システム。
【請求項５】
原動機で駆動するプロペラ駆動用減速機と、前記プロペラ駆動用減速機を駆動する推進電動機とを有し、
前記原動機と前記推進電動機とが、前記プロペラ駆動用減速機を単独または同時に駆動できるように構成されている請求項２または３に記載の舶用推進システム。
【請求項６】
前記推進電動機は、前記プロペラ側から駆動されることで発電機として動作する回生機能を有し、
前記推進電動機で発電した電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置への充電が可能なように構成されている請求項２〜５に記載の舶用推進システム。
【請求項７】
前記ガスタービンで駆動する第１発電機と、前記プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービンで駆動する第１発電機が緊急停止した場合には、前記電力貯蔵装置から必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の第２発電機を起動させるように構成されている請求項４〜６のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項８】
前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、
前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラと平行に配置された二軸式の推進装置に構成されている請求項４〜７のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項９】
前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、
前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラの軸方向後方で対向するように配置されたポッド式の推進装置に構成されている請求項４〜７のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項１０】
前記変換装置は、コンバータとインバータとを備え、
前記電力貯蔵装置は、前記コンバータとインバータとの間の直流部に接続されている請求項２〜９のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項１１】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機を介して前記発電機を駆動するように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項１２】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機と前記発電機とを選択的に駆動する駆動系を有し、
前記駆動系は、前記プロペラ駆動用減速機の駆動系を切り離して発電機のみを駆動できるように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項１３】
前記電力貯蔵装置は、船内の複数箇所に分散配置され、
前記制御装置は、前記電力貯蔵装置の何れかが故障した場合に、他の故障していない電力貯蔵装置で電力供給を継続させるように構成されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項１】
発電機を駆動するガスタービンと、前記発電機で発電した電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、各機器を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービンを運転時には常に高出力域で運転して前記発電機を駆動し、発電した電力を船内電源への給電及び前記電力貯蔵装置への充電電力として供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最大充電量に達すると前記ガスタービンを停止し、ガスタービン停止後には前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源へ供給し、前記電力貯蔵装置が所定の最小充電量に達すると前記ガスタービンを高出力域で運転して前記発電機を駆動する発電状態に戻るサイクルを繰り返すように構成されていることを特徴とする舶用推進システム。
【請求項２】
前記発電機で発電した電力を推進装置駆動用電力に変換する変換装置と、前記変換装置で変換した電力でプロペラを駆動する推進電動機と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービン運転時に発電機で発電した電力を船内電源への給電、前記電力貯蔵装置への充電及び前記推進電動機への駆動電力として供給し、前記ガスタービン停止後には、前記電力貯蔵装置からその貯蔵した電力を船内電源への給電、前記推進電動機への駆動電力として供給するように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項３】
前記電力貯蔵装置は、大容量の電力貯蔵が可能な大容量電力貯蔵器と、瞬時大電力出力が可能な小容量電力貯蔵器と、を組み合わせた複数形式の電力貯蔵器で構成されている請求項１または２に記載の舶用推進システム。
【請求項４】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記プロペラ駆動用減速機は、前記ガスタービンで駆動する発電機で発電した電力または前記電力貯蔵装置の電力で駆動する推進電動機で駆動できるように構成されている請求項２または３に記載の舶用推進システム。
【請求項５】
原動機で駆動するプロペラ駆動用減速機と、前記プロペラ駆動用減速機を駆動する推進電動機とを有し、
前記原動機と前記推進電動機とが、前記プロペラ駆動用減速機を単独または同時に駆動できるように構成されている請求項２または３に記載の舶用推進システム。
【請求項６】
前記推進電動機は、前記プロペラ側から駆動されることで発電機として動作する回生機能を有し、
前記推進電動機で発電した電力を、船内電源への給電、電力貯蔵装置への充電が可能なように構成されている請求項２〜５に記載の舶用推進システム。
【請求項７】
前記ガスタービンで駆動する第１発電機と、前記プロペラ駆動用減速機で駆動する第２発電機と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービンで駆動する第１発電機が緊急停止した場合には、前記電力貯蔵装置から必要な推進、船内電源を供給しながら、停止中の第２発電機を起動させるように構成されている請求項４〜６のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項８】
前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、
前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラと平行に配置された二軸式の推進装置に構成されている請求項４〜７のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項９】
前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラに加えて前記推進電動機で駆動するプロペラを備え、
前記推進電動機で駆動するプロペラは、前記プロペラ駆動用減速機で駆動するプロペラの軸方向後方で対向するように配置されたポッド式の推進装置に構成されている請求項４〜７のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項１０】
前記変換装置は、コンバータとインバータとを備え、
前記電力貯蔵装置は、前記コンバータとインバータとの間の直流部に接続されている請求項２〜９のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【請求項１１】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機を介して前記発電機を駆動するように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項１２】
前記プロペラを駆動するプロペラ駆動用減速機を有し、
前記ガスタービンは、前記プロペラ駆動用減速機と前記発電機とを選択的に駆動する駆動系を有し、
前記駆動系は、前記プロペラ駆動用減速機の駆動系を切り離して発電機のみを駆動できるように構成されている請求項１に記載の舶用推進システム。
【請求項１３】
前記電力貯蔵装置は、船内の複数箇所に分散配置され、
前記制御装置は、前記電力貯蔵装置の何れかが故障した場合に、他の故障していない電力貯蔵装置で電力供給を継続させるように構成されている請求項１〜１２のいずれか１項に記載の舶用推進システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３５２９７（Ｐ２０１３−３５２９７Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０１９７（Ｐ２０１１−１７０１９７）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（００００００９７４）川崎重工業株式会社 (1,710)
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