JP2011079416A - Ship - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主発電機により発電された電力を船内負荷に給電する電源装置を備えた船舶に関し、そのうち特に自動車運搬船に適用されるものである。 The present invention relates to a ship equipped with a power supply device that supplies power generated by a main generator to an inboard load, and is particularly applicable to an automobile carrier.
従来、一般の船舶において電源装置は、ディーゼル機関を用いた複数台の主発電機と、同じくディーゼル機関を用いた1台の非常用発電機とを有して成り、通常時は、複数台の主発電機により船舶で使用される船内負荷に対する給電を行い、主発電機が故障する等の異常発生時には、非常用発電機に切り替えて船内負荷に対する給電を行うように構成されていた。 Conventionally, in a general ship, a power supply device has a plurality of main generators using a diesel engine and one emergency generator using the same diesel engine. Power is supplied to the ship load used on the ship by the main generator, and when an abnormality such as a failure of the main generator occurs, power is supplied to the ship load by switching to the emergency generator.
ところで、最近は船舶の大型化により、船舶の全負荷容量の増加に伴って主発電機も大型化しており、特に自動車を専門に運ぶ自動車運搬船(略してPCC(Pure Car Carrier)、PCTC(Pure
Car & Truck Carrier))においては大型化の傾向が顕著である。このような船舶とその主発電機の大型化は、そのまま排ガスの増大につながるものであり、特に湾港内での排ガスの増大は重大な環境問題となっていた。
By the way, recently, due to the increase in size of ships, the main generator has also increased in size as the total load capacity of ships has increased.
In Car & Truck Carrier)), the trend toward larger size is remarkable. Such an increase in the size of the ship and its main generator directly leads to an increase in exhaust gas. In particular, an increase in exhaust gas in the bay port has become a serious environmental problem.
ここ最近の地球環境問題に対する関心の高まりに伴い、前述した船舶においても太陽光や風力等再生可能でクリーンなエネルギーの利用が注目されている。これらのエネルギーはクリーンではあるが、周囲の気象条件により発電量が変動するため、その活用にあたっては工夫が必要である。具体的な工夫としては、例えば特許文献1に開示されたものが一つの解決策を示している。
With the recent increase in interest in global environmental problems, the use of clean and renewable energy such as sunlight and wind power has been attracting attention in the aforementioned ships. Although these energies are clean, the amount of power generation varies depending on the surrounding weather conditions. As a specific device, for example, the one disclosed in
すなわち、主発電機により発電された電力が給電される船舶の主給電系統の下位に接続される複数の分電盤と、太陽電池の発電した電力を出力する太陽光発電装置を備え、複数の分電盤のうち特定の電力負荷が接続される特定の分電盤は、主発電機からの電力と太陽光発電装置からの電力が並列に接続されて供給されるように構成されている。ここで太陽電池の発電した電力は、その都度供給されて、通常電源の発電量を節約、補完するものであり、敢えて蓄電池を備えていない点に特徴がある。 That is, a plurality of distribution boards connected to the lower part of the main power supply system of a ship to which power generated by the main generator is supplied, and a solar power generation device that outputs the power generated by the solar cell, The specific distribution board to which a specific power load is connected among the distribution boards is configured such that the power from the main generator and the power from the solar power generation apparatus are connected in parallel and supplied. Here, the electric power generated by the solar cell is supplied each time to save and supplement the amount of power generated by the normal power source, and is characterized in that it does not have a storage battery.
しかしながら、前述した特許文献1に開示された従来の技術において、太陽電池による発電量は、気象条件の悪化等により十分な発電量が得られない場合も多く、気象条件に大きく左右されやすいものであり、必要時期に一定量の電力補完の確実性はないという問題があった。
However, in the conventional technique disclosed in
かかる問題を解決すべく、太陽光により発電された電力を蓄電池に蓄え、必要な時にこれを取り出すように構成すれば、ある一定量の電力需要に対して確実に対応できるが、長期耐用の船舶用鉛蓄電池の場合には、大容量および大重量となるため、前述した特許文献1の段落0008にも記載のとおり、無用のデッドカーゴ重量の増加につながるとして船舶への適用は敬遠されていた。
In order to solve this problem, it is possible to reliably respond to a certain amount of power demand by storing the power generated by sunlight in a storage battery and taking it out when necessary. In the case of a lead acid battery for use, since it has a large capacity and a large weight, as described in paragraph 0008 of
本発明は、以上のような従来の技術が有する問題点並びに最近の大型自動車運搬船が安定性を確保するため船底部付近に固定バラストまたは海水バラストを搭載していることに着目してなされたものであり、蓄電池の利用により必要時期に一定量の電力補完を確実に行うことができると共に、その分だけ主発電機の運転停止による排出ガスの削減により環境負荷の低減を可能とし、さらに蓄電池の重量というマイナス面を逆に有効に活用することができる船舶を提供することを目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the problems of the conventional technology as described above and the fact that a recent large-sized automobile carrier ship has a fixed ballast or seawater ballast mounted near the bottom of the ship to ensure stability. The use of a storage battery can ensure a certain amount of power supplementation at the required time, and can reduce the environmental load by reducing the exhaust gas by stopping the operation of the main generator. The object is to provide a ship that can effectively utilize the negative aspect of weight.
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項の発明に存す
る。
[1]主発電機(11)により発電された電力を船内負荷(12)に給電する電源装置(10)を備えた船舶(1)において、
前記電源装置(10)は、
前記主発電機(11)により発電された電力のうち船内負荷(12)を越えた分により充電される蓄電池(14)と、
前記主発電機(11)の運転停止時に前記蓄電池(14)の出力を前記主発電機(11)に代わって給電する制御手段(15)と、を有し、
前記蓄電池(14)を、船底に固定バラストとして配置したことを特徴とする船舶(1)。
The gist of the present invention for achieving the object described above resides in the inventions of the following items.
[1] In a ship (1) provided with a power supply device (10) for supplying electric power generated by a main generator (11) to an inboard load (12),
The power supply (10)
A storage battery (14) that is charged by the amount of power generated by the main generator (11) that exceeds the inboard load (12);
Control means (15) for supplying power instead of the main generator (11) to the output of the storage battery (14) when the operation of the main generator (11) is stopped,
A ship (1) characterized in that the storage battery (14) is arranged as a fixed ballast on the ship bottom.
[2]前記電源装置(10)は、
航行時に、前記主発電機(11)により発電された電力のうち船内負荷(12)を越えた分を前記蓄電池(14)に充電する一方、
非航行時に、前記主発電機(11)の運転を停止し、前記制御手段(15)により前記蓄電池(14)の出力を前記主発電機(11)に代わって給電することを特徴とする[1]に記載の船舶(1)。
[2] The power supply device (10)
While sailing, the storage battery (14) is charged with the amount of power generated by the main generator (11) that exceeds the inboard load (12),
During non-voyage, the operation of the main generator (11) is stopped, and the output of the storage battery (14) is supplied by the control means (15) instead of the main generator (11). 1] Ship (1).
[3]前記電源装置(10)は、
太陽光エネルギーにより発電する太陽電池(17)をさらに有し、
前記太陽電池(17)により発電された電力は、全て前記蓄電池(14)に充電されることを特徴とする[1]または[2]に記載の船舶(1)。
[3] The power supply (10)
It further has a solar cell (17) that generates power by solar energy,
The ship (1) according to [1] or [2], wherein all the electric power generated by the solar battery (17) is charged in the storage battery (14).
[4]自動車運搬船に適用されることを特徴とする[1],[2]または[3]に記載の船舶(1)。 [4] The ship (1) according to [1], [2] or [3], which is applied to a car carrier.
前記本発明は次のように作用する。
前記[1]に記載の船舶(1)によれば、電源装置(10)によって、主発電機(11)により発電された電力が船内負荷(12)に給電され、主発電機(11)により発電された電力のうち船内負荷(12)を越えた分は蓄電池(14)に充電される。そして、主発電機(11)の運転停止時には、制御手段(15)により、前記蓄電池(14)の出力が主発電機(11)に代わって船内負荷(12)に給電される。
The present invention operates as follows.
According to the ship (1) described in [1], the power generated by the main generator (11) is supplied to the inboard load (12) by the power supply device (10), and the main generator (11) A part of the generated electric power exceeding the inboard load (12) is charged in the storage battery (14). When the operation of the main generator (11) is stopped, the output of the storage battery (14) is supplied to the inboard load (12) instead of the main generator (11) by the control means (15).
これにより、比較的小さな船内負荷(12)に対しては、主発電機(11)の運転を停止した状態でも、該主発電機(11)に代わって蓄電池(14)から給電することができる。すなわち、蓄電池(14)の利用により、必要時期に一定量の電力補完を確実に行うことができる、 Thereby, even if the operation of the main generator (11) is stopped, a relatively small ship load (12) can be supplied with power from the storage battery (14) instead of the main generator (11). . That is, by using the storage battery (14), a certain amount of power supplementation can be reliably performed at a necessary time.
また、蓄電池(14)の利用分だけ、主発電機(11)の運転停止による排出ガスの削減となり、環境負荷を低減することが可能となる。しかも、蓄電池(14)は船底に固定バラストとして配置されるので、船舶(1)のバランスを蓄電池(14)の重量によって安定した状態に保つことができる。 Moreover, the amount of exhaust gas is reduced by the operation stop of the main generator (11) by the amount of use of the storage battery (14), and the environmental load can be reduced. And since a storage battery (14) is arrange | positioned as a fixed ballast at the ship's bottom, the balance of a ship (1) can be kept in the stable state with the weight of the storage battery (14).
前記[2]に記載の船舶(1)によれば、電源装置(10)によって、航行時には主発電機(11)により発電された電力のうち船内負荷(12)を越えた分が蓄電池(14)に充電される。一方、非航行時には、主発電機(11)の運転を停止し、制御手段(15)により蓄電池(14)の出力が主発電機(11)に代わって船内負荷(12)に給電される。 According to the ship (1) described in the above [2], a part of the power generated by the main generator (11) during navigation by the power supply device (10) exceeds the inboard load (12) is stored in the storage battery (14). ) Is charged. On the other hand, at the time of non-navigation, the operation of the main generator (11) is stopped, and the output of the storage battery (14) is supplied to the inboard load (12) instead of the main generator (11) by the control means (15).
これにより、主発電機(11)の稼働が当然必要な航行時においては、その余剰電力を蓄電池(14)に効率良く充電することができる。一方、港湾内での着桟・荷役時等のように非航行時において、船内負荷(12)が比較的小さな場合には、その必要な電力を蓄電池(14)で賄うことが可能となるため、特に人的影響の大きな港湾内での環境に対して十分に配慮することができる。 Thereby, at the time of the navigation which the operation of the main generator (11) is naturally necessary, the surplus power can be efficiently charged to the storage battery (14). On the other hand, when the ship's load (12) is relatively small during non-navigation, such as when berthing or unloading in a harbor, the necessary power can be supplied by the storage battery (14). In particular, it is possible to pay sufficient attention to the environment in a harbor where human impact is significant.
前記[3]に記載の船舶(1)によれば、電源装置(10)は、太陽光エネルギーにより発電する太陽電池(17)をさらに有し、この太陽電池(17)により発電された電力は、全て前記蓄電池(14)に充電される。このように、クリーンなエネルギーを利用した余剰発電分を使って、前記蓄電池(14)への充電を補完することができ、十分な蓄電池(14)の出力を確保することで、非航行時においてより大きな船内負荷(12)への対応も可能とし、さらには非常用発電機を省略することも可能となる。 According to the ship (1) described in [3], the power supply device (10) further includes a solar cell (17) that generates power using solar energy, and the power generated by the solar cell (17) is , All are charged in the storage battery (14). In this way, surplus power generation using clean energy can be used to supplement the charge to the storage battery (14), and by securing sufficient output of the storage battery (14) It is possible to cope with a larger inboard load (12), and it is also possible to omit an emergency generator.
前記[4]に記載の船舶(1)によれば、自動車運搬船に適用する。このような大型の船舶(1)においては、なおさら蓄電池(14)が大型化しても、その重量増加というマイナス面を逆に有効に船底の固定バラストとして活用することができる。 According to the ship (1) described in [4], it is applied to an automobile carrier ship. In such a large vessel (1), even if the storage battery (14) is further increased in size, the negative aspect of its weight increase can be effectively used as a fixed ballast for the bottom of the vessel.
本発明に係る船舶によれば、電源装置は、主発電機により発電された電力のうち船内負荷を越えた分により充電される蓄電池と、主発電機の運転停止時に蓄電池の出力を主発電機に代わって給電する制御手段と、を有し、前記蓄電池を船底に固定バラストとして配置したから、蓄電池の利用により必要時期に一定量の電力補完を確実に行うことができると共に、その分だけ主発電機の運転停止による排出ガスの削減により環境負荷の低減を可能とし、さらに蓄電池の重量というマイナス面を逆に有効に活用することができる。 According to the ship according to the present invention, the power supply device includes a storage battery that is charged by the amount of power generated by the main generator that exceeds the load on the ship, and the output of the storage battery when the operation of the main generator is stopped. And the storage battery is arranged as a fixed ballast on the bottom of the ship, so that a certain amount of power can be reliably supplemented at a necessary time by using the storage battery, It is possible to reduce the environmental load by reducing the exhaust gas by stopping the operation of the generator, and to effectively use the negative aspect of the weight of the storage battery.
以下、図面に基づき本発明を代表する実施の形態を説明する。
図1は、本実施の形態に係る船舶1に装備される電源装置10の概略構成を示すブロック図である。図2は、船舶1を模式的に示した側面図であり、図3は、同じく船舶1を模式的に示した背面図である。以下に、船舶1を自動車運搬船に適用した場合を例に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments representing the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a
船舶1である自動車運搬船は、輸出入する自動車を専門に運搬する構造を有した船であり、その船型は一般の船舶とは大きく異なり、図2、図3に示すように、船倉部分は大量の自動車を搭載できるように縦長のずんぐりとした船型となっている。造船業界では、略してPCC(Pure Car Carrier)またはPCTC(Pure Car & Truck Carrier)と言う。
The car carrier, which is the
図1に示すように、本実施の形態に係る船舶1の電源装置10は、主発電機11により発電された電力のうち船内負荷12を越えた分を充電機器13を介して充電する蓄電池14と、主発電機11の運転停止時に蓄電池14の出力を主発電機11に代わって給電する充電制御器(制御手段)15等を有して成る。なお、電源装置10は、船内の適所に設置されている。
As shown in FIG. 1, the
主発電機11は、具体的にはディーゼル発電機であり、ディーゼルエンジンで発電機を回して発電させ、その電力を制御して、船内負荷12に給電するものである。船内負荷12は、図示省略した配電盤により、使途別に分けられて、それぞれ必要な電力が給電される。
Specifically, the
充電機器13は、主発電機11により発電された電力のうち船内負荷12を越えた分を蓄電池14に充電させるものである。蓄電池14は、一般に広く利用されている鉛蓄電池でも良いが、長期耐用の船舶用鉛蓄電池の場合は、大容量および大重量となる。もちろん鉛蓄電池に限られるものではなく、蓄電池は近年自動車産業と結びつき、リチウムイオン電池等の二次電池の急速な技術革新により、蓄電システムの高機能化、軽量化、低価格化が進んでいる。かかる技術環境を踏まえ、全く新しい蓄電池を活用しても良い。
The charging
ここで蓄電池14は、図2および図3に示すように、船底付近に固定バラストとして配置されている。本実施の形態に係る蓄電池14は、船底におけるほぼ中央の中心線付近に配置されているが、例えば図4に示すように、船底のほぼ中央の左右両側に一対に分けて配置するようにしても良い。なお、船底には図示省略したが、固定バラストを成す蓄電池14とは別に、必要に応じてバラスト水(海水)を注入するタンクが配置されている。
Here, as shown in FIGS. 2 and 3, the
充電制御器15は、蓄電池14の充電状況を監視し過剰な放電を防止するための制御手段であり、蓄電池14の出力は充電制御器15によりコントロールされながら、主発電機11に代わって船内負荷12に給電される。また、インバータ16は、蓄電池14より充電制御器15を介して出力される直流電力を交流電力に変換するものである。なお、電源装置10には、蓄電池14を備えたことにより、非常用発電機は装備されていないが、万一の故障等に備えて非常用発電機も別途装備しても良い。
The charging
また、電源装置10は、太陽光エネルギーにより発電する太陽電池17をさらに有している。太陽電池17は、前記充電制御器15を介して蓄電池14に接続されており、充電制御器15の制御によって、太陽電池17により発電された電力は蓄電池14に充電されるように設定されている。図示省略したが太陽電池17の主要部である平面パネルは、図2に示す船舶1の上甲板上に設置される。
In addition, the
次に、船舶1の作用について説明する。
本実施の形態に係る船舶1によれば、電源装置10によって、主発電機11により発電された電力が船内負荷12に給電され、主発電機11により発電された電力のうち船内負荷12を越えた分は蓄電池14に充電される。そして、主発電機11の運転停止時には、充電制御器15による制御の下、前記蓄電池14の出力が主発電機11に代わって船内負荷12に給電される。
Next, the operation of the
According to the
これにより、比較的小さな船内負荷12に対しては、主発電機11の運転を停止した状態でも、該主発電機11に代わって蓄電池14から給電することができる。すなわち、蓄電池14の利用により、必要時期に一定量の電力補完を確実に行うことができる。また、その分だけ主発電機11の運転停止による排出ガスの削減となり、環境負荷を低減することが可能となる。
As a result, even a relatively small
しかも、図2および図3に示すように、蓄電池14は船底に固定バラストとして配置される。これにより、蓄電池14は、船舶1の安定性向上に積極的に利用されることになる。
Moreover, as shown in FIGS. 2 and 3, the
このような船舶1によれば、湾港内における着桟・荷役時等の非航行時に、主発電機11を使用せずに運転を停止し、蓄電池14に溜めた電力により船内負荷12の必要電力を賄う。ここでの必要電力は、船内の照明や換気等に関わる負荷であるが、蓄電池14の出力が主発電機11に代わって船内負荷12に給電されるため、いわゆる陸電供給を行わなくてもゼロエミッションが実現され、環境に優しいシステムが提供できる。
According to such a
一方、非航行時の必要電力量に見合う容量を有する蓄電池14には、航海中等の航行時に主発電機11により発電された電力のうち船内負荷12を越えた分が充電される。要するに、主発電機11の発電量のうち、船内負荷12への給電分の他、少なくとも一部を蓄電池14の充電に供給すれば足りる。
On the other hand, the
さらに、電源装置10は、太陽光エネルギーにより発電する太陽電池17を有しており、航海中に太陽電池17により発電された電力は、全て蓄電池14に充電される。このように、クリーンなエネルギーを利用した余剰発電分を使って、前記蓄電池14への充電を補完することができ、十分な蓄電池14の出力を確保することで、非航行時においてより大きな船内負荷への対応も可能となり、さらには非常用発電機を省略することも可能となる。
Furthermore, the
特に、船舶1を適用した自動車運搬船は、大型で広い上甲板を有しているため、太陽電池17の主要部である平面パネルの設置面積を十分に確保することが可能となり、なおさら太陽電池17による十分な発電量を獲得することができる。ここで蓄電池14が大型化しても、その重量増加というマイナス面を逆に有効に船底の固定バラストとして活用することができる。
In particular, since the automobile carrier ship to which the
次に、最近の大型自動車運搬船を例に採り、定量的な説明を加える。
船舶1の上甲板上における太陽電池17の平面パネルの設置面積を約3330m2と想定すると、太陽光による年間発電期待量は約39万kWh/年(低緯度航行の場合は約47万 kWh/年)となり、航海日数10日では約1.1〜1.3万kWh、20日では2.1〜2.6万kWhとなる。
Next, taking a recent large automobile carrier as an example, a quantitative explanation is added.
Assuming about 3330M 2 footprint of the flat panel
非航行時である着桟・係留・荷役時の必要電力量を、所定の電力表に基づき約33120kWhと想定すると、航海日数10日で必要電力量の約1/3を、航海日数20日で必要電力量の約2/3を太陽電池17による太陽光発電でカバーすることが可能である。なお、太陽電池17の発電電力が不足したとしても、主発電機11からの給電によって蓄電池14には蓄電される。
Assuming that the required power consumption during non-voyage, docking, mooring, and cargo handling is approximately 33120kWh based on the prescribed power table, approximately 1/3 of the required power consumption is 10 days in voyage and 20 days in voyage. About 2/3 of the required electric energy can be covered by solar power generation by the
蓄電池14の容量は、現状の鉛蓄電池の性能をベースとすれば92000kWhとなるが、リチウムイオン電池の最近の目標性能をベースにすれば41000kWhとなり、さらに改善が期待される。太陽光発電にプラスして、航海時における主発電機11で補完して蓄電池14に蓄電することにより、前記航海時における必要電力量を確保することができる。
The capacity of the
以上、本発明の実施の形態を図面によって説明してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、前記電源装置10では太陽電池17を備えているが、太陽電池17を省いて構成しても良い。
As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to these embodiments, and the present invention can be modified or added without departing from the scope of the present invention. Included in the invention. For example, although the
本発明に係る船舶は、特に大型の自動車運搬船に適用することができる。 The ship according to the present invention can be applied particularly to a large automobile carrier ship.
1…船舶
10…電源装置
11…主発電機
12…船内負荷
13…充電機器
14…蓄電池
15…充電制御器
16…インバータ
17…太陽電池
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電源装置は、
前記主発電機により発電された電力のうち船内負荷を越えた分により充電される蓄電池と、
前記主発電機の運転停止時に前記蓄電池の出力を前記主発電機に代わって給電する制御手段と、を有し、
前記蓄電池を、船底に固定バラストとして配置したことを特徴とする船舶。 In a ship equipped with a power supply device that supplies power generated by the main generator to the ship load,
The power supply device
A storage battery that is charged by the amount of power generated by the main generator exceeding the load on the ship; and
Control means for feeding the output of the storage battery instead of the main generator when the operation of the main generator is stopped,
A ship characterized in that the storage battery is arranged as a fixed ballast on the ship bottom.
航行時に、前記主発電機により発電された電力のうち船内負荷を越えた分を前記蓄電池に充電する一方、
非航行時に、前記主発電機の運転を停止し、前記制御手段により前記蓄電池の出力を前記主発電機に代わって給電することを特徴とする請求項1に記載の船舶。 The power supply device
While sailing, the storage battery is charged with the amount of power generated by the main generator that exceeds the inboard load,
2. The ship according to claim 1, wherein when the vehicle is not sailing, the operation of the main generator is stopped, and the output of the storage battery is supplied in place of the main generator by the control means.
太陽光エネルギーにより発電する太陽電池をさらに有し、
前記太陽電池により発電された電力は、全て前記蓄電池に充電されることを特徴とする請求項1または2に記載の船舶。 The power supply device
It further has a solar cell that generates power by solar energy,
The ship according to claim 1 or 2, wherein all of the electric power generated by the solar battery is charged in the storage battery.
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