JP2004017902A

JP2004017902A - 船舶用電気推進モータ冷却装置

Info

Publication number: JP2004017902A
Application number: JP2002178925A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Kawamae; 川前　克也
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】本発明は、電気推進モータを内部に備え、該モータを冷却する機能を有する電気推進装置を提供する。
【解決手段】電気推進装置は、電気推進モータを覆う部分と、該モータを覆う部分に連結され且つ内部に空間を有する柱部分とを含む容器要素を備える、電気推進モータを冷却するための機能を有する。さらに、電気推進装置は、柱部分の外壁に沿って延びた、冷却気体を前記モータに供給するための気体供給路と、前記モータにより熱せられた気体を排出するための気体排出路とを備えている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気推進モータを冷却する機能を有する推進装置に関する。特に本発明は、ＰＯＤ式船舶用電気推進器のモータを冷却するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、船舶の推進器は、船体内部に備えるモータを動力源とし、該モータから船外に延びるスクリュープロペラを回転させるものである。しかしながら、この推進器ではスクリュープロペラの回転速度と回転方向とを調節し舵を作動させることで船体の推進を制御するため緩慢な旋廻しかできない。このような推進性能であっても通常の航行では問題が生じることはないが、南極海を航行する船舶等の特別な環境を航行する船舶のように微細な旋廻性能が要求される船舶においては、他の推進装置が必要とされる。
【０００３】
この推進装置の１つとしてＰＯＤ式船舶用電気推進器（以下、「ポッド式電気推進器」と言う）がある（図１参照）。ポッド式電気推進器は、内部が空洞のポッドの内部に電気駆動モータを装着し、該モータを備えるポッド自身を海中に配置し回転されるものであり、舵を必要とせずスクリュープロペラを直接推進方向に位置決めさせるため、旋廻性能が非常に高い。
【０００４】
しかしながら、このポッド式電気推進器は、モータの回りをポッドが覆うためモータ作動により生じた熱を適切に排除し難い構造をなしている。従って、従来からポッド式電気推進器ではモータが発生する熱を排除する手段が講じられてきた。例えば、ポッド内部に仕切りを設けることによりポッド内に複数の区画を形成し、該区画内に空気を流すことによりモータを冷却する空冷方式が採用されている。
【０００５】
しかしながら、ポッドの柱部分はメンテナンスの際に作業員が進入するための空間としても利用されているため、ポッド内の空間が仕切られると作業員の進入を妨げ、メンテナンスの作業性が低下するという問題があった。
一方、水冷式冷却も考えられるが、この場合にはモータの近傍に多数の要素を備える必要があり製造コストが大幅に増加するという問題がある。
【０００６】
特開平第６−１９１４８４号においても、ポッド式電気推進器内のモータを冷却する手段が示されているが、ポッドの柱部分に複数の仕切りが配置されており、上記メンテナンス時の作業性の低下という問題を解決していない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ポッド式電気推進器等のモータを覆うポッド等の容器要素を有する推進器におけるモータを効率良く冷却するとともに、メンテナンス時の作業性が高い推進器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１によれば、電気推進モータを覆う部分と、該モータを覆う部分に連結され且つ内部に空間を有する柱部分とを含む容器要素を備える、電気推進モータを冷却する機能を有する推進装置であって、該柱部分の外壁に沿って延びた、冷却気体を前記モータに供給するための気体供給路と、前記モータにより熱せられた気体を排出するための気体排出路とを備えた推進装置を提供する。
【０００９】
本推進装置によれば、該装置の外殻をなす容器要素の電気推進モータを覆う部分に連結される柱部分の外壁に沿ってモータを冷却する気体を運搬する気体供給路を付与することにより、冷却気体を運搬するための仕切りを柱部分に設ける必要がない。従って、柱部分にメンテナンス作業を行い得るだけの空間を確保することができる。また、本推進装置が上述するポッド式電気推進器である場合においては、ポッドの柱部分は海中に位置するためポッドが大きな推進抵抗にならないように小さくする方が好ましい。本推進装置によれば、この点も解決することができる。さらに、本推進装置がポッド式電気推進器である場合にモータを冷却するための気体がポッドの柱部分の外壁に沿って運搬されるため運搬中に海水により冷却され易い。従って、本推進装置では、気体供給路を大きく付与しない、すなわち冷却気体の流量を多くしなくとも十分にモータを冷却する効果を奏することができる。その結果、柱部分の残余空間をより大きくすることができ、上記メンテナンス時の作業性を向上させることができる。
【００１０】
請求項２によれば、本発明は請求項１に記載の推進装置であって、前記気体供給路は、前記柱部分の外壁の内面に沿って前記モータ近傍まで延びる少なくとも１つの管状要素であることを特徴とする推進装置を提供する。
【００１１】
本推進装置によれば、柱部分の外壁の内面に沿って延びるパイプ等の管状要素内にモータを冷却するための気体を流すこととしている。冷却気体の供給路としてパイプ等の管状要素を使用することによりモータを冷却する設備コストが大幅に低減することができる。パイプ等は、安価であり取り付けも容易だからである。
【００１２】
請求項３によれば、本発明は請求項１に記載の推進装置であって、前記柱部分の外壁は二重構造部分を有し、前記気体供給路は該二重構造部分により形成されることを特徴とする推進装置を提供する。
【００１３】
本推進装置によれば、モータを覆う部分と連結する柱部分の外壁に二重構造部分を設け、該二重構造部分内に冷却気体を流すことによりモータに運搬される冷却気体の熱を更に下げることができる。海中等の外部に接し常に直接冷却される柱部分の外壁上を気体が通過するからであり、また二重構造にすると気体が外壁に接する面積が増加するからである。
【００１４】
請求項４によれば、本発明は請求項１〜３のいずれか１項に記載の推進装置であって、前記モータを覆う部分と前記モータとの間に前記気体供給路から供給された気体を前記モータの周囲に供給する気体供給要素を更に備えることを特徴とする推進装置を提供する。
【００１５】
本推進装置によれば、上述する柱部分の気体供給路でモータ近傍まで供給された冷却気体をモータ周囲に付与する。上述する推進装置は、冷却気体をモータ近傍まで運搬する機能を有するものであったが、これに加え本推進装置では例えば複数の孔を設けたパイプ等をモータの周囲に配置し、このパイプ等の孔で冷却気体をモータに直接噴射することにより、モータの冷却効果を更に向上させることが可能となる。
【００１６】
以上、本発明の内容について説明してきたが、以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明することにより本発明を更に明白に理解できるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１を参照すれば、本発明の推進装置としての船舶のポッド式電気推進器の第１の実施の形態を示す略断面図である。また、図２は図１に示すポッド式電気推進器のラインＡ−Ａに沿った略断面図である。本装置は、電気駆動モータ１６によりスクリュープロペラ２０を回転させるものであり、該モータ１６は容器要素としてのポッド１０内に固定されている。ポッド１０は、主としてモータを覆い固定する囲部分１２と、該囲部分１２を支持する概ね中空の柱部分１４とで構成される。ポッド１０は海水内に位置するため船体の推進抵抗を増加させないように小さいほう好ましい。従って、モータ１６と囲部分１２との間の隙間は小さく、モータ１６の作動時に発生する熱が囲部分１２内に滞留し易い。その結果、モータ１６の作動性能の低下や故障を招致する原因となる。
【００１８】
図１、２に示す推進装置では上記熱を排出するための冷却手段の１つとして、ポッドの柱部分１４の外壁２２内側に沿ってモータ１８近傍まで延びる複数のパイプ１８を配置させている。尚、図１に示すパイプ１８の位置はポッド１０の柱部分上に配置されることを明示するためのものであり、実際には図２に示すように配置されたパイプ１８がモータ１６の軸線方向に複数存在する。
【００１９】
このパイプ１８内は、船体側に配置されたコンプレッサ（図示せず）等により供給された空気が流され、モータ１８側の端部で流された空気を排出する。ポッド１０の柱部分１４は海中に直接接するため常に冷却されている。従って、柱部分１４の外壁２２内側に接触しているパイプ１８も冷却された外壁２２により冷却され、その結果、パイプ１８内を流れる空気は該パイプ１８の船体側端部からモータ１６側端部に流れる過程において冷却される。
【００２０】
このパイプ１８内で冷却された空気はモータ１６の近傍でモータ１６方向に噴射され、作動中のモータ１６を冷却する。その後、パイプ１８から噴射された空気は、モータ１６の周囲を流れることにより加熱されて図１、２の矢印に示すように柱部分１４の空間を通って外部（図示せず）に排出される。
【００２１】
パイプ１８は、安価で外壁２２の内側に取り付けることも容易であるためポッド式推進装置全体としてのコストを大幅に削減することができる。また、他の要素の存在等により径の小さなパイプ１８しか取り付けることができない場合には、取り付けるパイプ１８の数を増加させることにより空気の冷却機能を担保する部分であるパイプ１８の外周面の表面積を全体として増加させることができる。これにより、空気がポッド１０の柱部分に取り付けられた複数のパイプ１８を通過する間に十分に冷却され、モータを十分に冷却し得る空気を作ることができる。
【００２２】
図３を参照すれば、パイプ１８に付加パイプ３０を接続した図１及び２に示す冷却手段の変形例の略断面図である。図１及び２に示す冷却手段において冷却された空気は、モータ１６の上方から噴射されるためモータ１６の周囲を流れず、モータ１６の上方の一部のみを冷却することもあり得る。すなわち、冷却空気をモータ１６周りで適正に対流させることができない可能性がある。特に、モータ１６とポッドの囲部分１２との間の隙間が小さい場所や空気の流れを妨げるような部材が存在する場合は、この傾向が強く、加熱された空気が滞留し続ける部分が存在することとなる。このことは、モータ１６の性能低下又は故障を招致する原因となる。
従って、図３に示す実施形態では、直接モータ１６の周囲に冷却空気が到達する構成をなしている。
【００２３】
具体的には、パイプ１８内を流れた冷却空気に連絡するようにパイプ１８に接続された追加パイプ３０をモータ１６の周囲に配置する。この付加パイプ３０は、モータ１６側に複数の孔３２が設けられる。従って、パイプ１８内を流れた冷却空気は、引き続き付加パイプ３０内を流れ、上記複数の孔３２からモータ１６に直接噴射される。その結果、モータ１６の周囲の複数の地点で冷却空気を受容することができ、モータ１６全体を満遍なく冷却することができる。
【００２４】
図４を参照すれば、図１に示す実施形態の他の変形例を示す略断面である。また、図５は、図４のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。この実施形態においては、気体供給路として図１〜３に示すパイプ１８の替りにポッド１０の柱部分１４の外壁２２の内側に更に１つの内壁４０を設けることとしている。すなわち図５に示すように柱部分１４は、外壁２２と環状の内壁４０とで構成された二重構造をなしている。
【００２５】
この構造によれば、図１〜３に示すパイプ１８と比して内部を流れる空気の冷却効果が高い。なぜなら、冷却空気の供給路をポッドの柱部分１４の周囲に亙った環状の二重構造とすることによってパイプ１８を使用する場合よりも流路の面積を大幅に増加させることができ、その結果、多流量の冷却空気を確保することができるからである。また、空気を柱部分１４の外壁２２と内壁４０との間で流す場合、すなわち二重構造の場合には、海水と接する外壁２２に直接空気が接触しないパイプ１８と異なり外壁２２に直接空気が接触するため空気が冷却し易いという利点もある。さらに、パイプ１８の場合には空気の冷却機能を担保する部分がパイプ１８の外周面であるのに対して、二重構造の場合には空気の冷却機能を担保する部分が表面積の広い外壁２２であるため冷却効果が高いという利点もある。
【００２６】
尚、図５に示す参照符号Ｘ、Ｙは、空気の流れる方向を略示したものである。具体的には、参照符号Ｘはモータ方向への流れを示し、参照符号Ｙは船体方向への流れを示している。
【００２７】
さらに、図４、５に示すような気体供給路を二重構造にした場合においても、断面が示されたパイプ１８を気体供給路とした場合と同様に、付加パイプをモータ１６の周囲に配置することができる（パイプ式の場合の図３参照）。二重構造部分の下方、すなわちモータ１６の近傍において柱部分１４の外壁２２及び内壁４０の端部と接続する付加パイプを付与すれば良い。この場合、図３に示す場合と同様に図４及び５に示す冷却手段において冷却された空気は、直接モータ１６の周囲に到達する。
【００２８】
但し、図３に示す場合と相違し、柱部分１４の壁が二重構造である場合、外壁２２と内壁４０と柱部分１４の全周に亙って配列されるものであるため、モータ１６の周囲に配置される付加パイプと接続する場合、そのままでは両者の接続面の大きく異なる。従って、二重構造の壁の端部と付加パイプとの端部を接続するためのシール部材（図示せず）を両者の接続部分に付与することが好ましい。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく特許請求の範囲の記載の精神と概念とを逸脱しない範囲で種々の変形例と改良例とが存在し得ることが当業者にとって明白であろう。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、モータと操舵装置とが一体にされた船舶等の推進装置において、推進用モータの容器としてのポッドの内部に仕切り等を設けることなくモータを冷却することができるための空気をモータに供給することができるため、ポッド内部に空間を確保でき、その結果、メンテナンスする際の作業員の作業性を向上させることができるという効果を奏する。
また、ポッド内部に空間を確保することができるためメンテナンス作業に必要な空間以上の空間が確保できる場合にはポッド、特にモータを包囲する部分を支持する柱部分の容量を小さくすることができ、該柱部分による推進抵抗を低減することができる。
【００３１】
さらに、本発明によれば、冷却空気を外部に接するポッドの柱部分の外壁に直接的又は間接的に接触させることができるため、空気の冷却効果が非常に良く、モータの排熱効果が向上するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却気体供給路としてポッドの柱部分の外壁にパイプを備えた本発明の推進装置の略縦断面図である。
【図２】図１に示す推進装置のラインＡ−Ａに沿った略断面図である。
【図３】図２に示す推進装置のパイプに更に付加パイプを接続させた本発明の略断面図である。
【図４】冷却気体供給路としてポッドの柱部分の壁を二重構造にした本発明の略縦断面図である。
【図５】図４に示す推進装置のラインＢ−Ｂに沿った略断面図である。
【符号の説明】
１０…ポッド
１２…囲部分
１４…柱部分
１６…モータ
１８…パイプ
２０…スクリュープロペラ
２２…外壁
３０…付加パイプ
３２…孔
４０…内壁

Claims

電気推進モータを覆う部分と、該モータを覆う部分に連結され且つ内部に空間を有する柱部分とを含む容器要素を備える、電気推進モータを冷却するための機能を有する推進装置であって、
該柱部分の外壁に沿って延びた、冷却気体を前記モータに供給するための気体供給路と、
前記モータにより熱せられた気体を排出するための気体排出路とを備えた推進装置。
前記気体供給路は、前記柱部分の外壁の内面に沿って前記モータ近傍まで延びる少なくとも１つの管状要素であることを特徴とする請求項１に記載の推進装置。
前記柱部分の外壁は二重構造部分を有し、前記気体供給路は該二重構造部分により形成されることを特徴とする請求項１に記載の推進装置。
前記モータを覆う部分と前記モータとの間に前記気体供給路から供給された気体を前記モータの周囲に供給する気体供給要素を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の推進装置。