JP2008048558A - 船舶の発電用機器 - Google Patents

Abstract

【課題】船舶の発電用機器を冷却するために、発電用機器内部に冷却水を通水させる構成とすると、冷却水を取り入れるためのポンプや冷却回路を設置するため、全体として構造が複雑となり、部品点数が増加してコストがかかる不具合が生じていた。
【解決手段】エンジン２のクランク軸２ａから動力伝達装置３にいたるまでの動力伝達経路上に配置された発電用機器１０のケース３１内面と発電用機器１０の外周面との間に冷却風を送出するファン２３であって、ファン２３を発電用機器１０の動力伝達装置３側に内装し、動力伝達装置３側でファン２３を覆う発電用機器１０のケース３１に、単数もしくは複数の吸気孔３ｄを、ファン２３の回転軸と同心の略円周上に形成するとともに、ケース３１内に吸気孔３ｄから導入された空気をファン２３より内周側に導入する機能とファン２３から吸気孔３ｄ側への逆流を阻止する機能とを有する案内部材となるプレート３０を設けた。
【選択図】図６

Description

本発明は、航走用エンジンと船内電力供給を行う発電用機器を有する船舶の、発電用機器の構成に関する。

船舶の推進装置は、エンジン及び動力伝達装置等により構成されており、エンジンの駆動力を動力伝達装置により減速した後に、動力伝達装置に接続されるプロペラを駆動するものである。そして、前記エンジンと動力伝達装置との間に、発電用機器を設置し、エンジン出力にてプロペラを駆動しつつ該発電用駆動機器を駆動して、該発電用機器の出力を、船内供給電力とする技術も公知である。
特開２００３−８１１８９号公報 特開２００３−８１１９０号公報

前記従来の発電用機器を冷却するために、発電用機器内部に冷却水を通水させる構成とすると、冷却水を取り入れるためのポンプや冷却水回路を設置する必要がある。このため、発電用機器を含む装置全体が複雑になり、部品点数が増加してコストがかかる。
発電用機器内部に冷却風を通過させる構成であれば、冷却用ファンを設けて、発電用機器のケースに通気孔を形成するだけでよいので、冷却水を通水させる構成と比べて、構造が簡単となる。しかし、発電機内部の全体に冷却風を行き渡らせることが難しく、冷却水回路を配管する場合に比べて、冷却効率が低くなるという不具合が生じていた。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、エンジンのクランク軸から動力伝達装置にいたるまでの動力伝達経路上に配置された発電用機器のケース内面と該発電用機器の外周面との間に冷却風を遠心方向に送出するファンであって、該ファンを発電用機器の動力伝達装置側に内装し、動力伝達装置側で前記ファンを覆う発電用機器のケースに、単数もしくは複数の吸気孔を、前記ファンの回転軸と同心の略円周上に形成するとともに、前記ケース内に吸気孔から導入された空気を前記ファンより内周側に導入する機能とファンから吸気孔側への逆流を阻止する機能とを有する案内部材を設けたものである。

請求項２においては、前記案内部材が、プレートで構成されたものである。

請求項３においては、前記案内部材が、前記ケースに一体成形されたリブで構成されたものである。

請求項４においては、前記案内部材が、前記ケースに一体成形されたリブと、該リブに当接させるプレートとで構成されたものである。

請求項５においては、前記動力伝達装置が、セイルドライブ式で構成されたものである。

本発明によれば、ファンの空気の吸い込み側と吐出側とを略寸断し、冷却風の流れをスムーズにし、発電用機器の冷却効率を高めることができる。
特に、動力伝達装置が大きくなるセイルドライブ等においても、効果的な空冷を可能とする。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は船舶の推進装置の概略構成を示す図、図２はセイルドライブに構成した船舶の推進装置を示す側面図、図３はマリンギアに構成した船舶の推進装置を示す側面図、図４は船舶の推進装置の発電用機器部の内部構造を示す側面断面図、図５は発電用機器の正面図、図６は本発明に係るプレートの取付け位置を示す正面図、図７は通気孔の位置を示す背面図、図８は発電用機器の冷却風の吸気と排気を示す側面図、図９はマウンティングフランジの斜視図、図１０はプレートの取付け構造を示す斜視図、図１１は実施例１に係る案内部材を示す側面断面図、図１２は実施例２に係る案内部材を示す側面断面図、図１３は実施例３に係る案内部材を示す側面断面図、図１４は実施例３に係るリブを示す斜視図である。

本発明にかかる船舶の推進装置について説明する。図１に示す船舶の推進装置１は、エンジン２及び動力伝達装置３を有しており、動力伝達装置３にはプロペラ４が接続されている。該エンジン２からの駆動力は動力伝達装置３により減速されながらプロペラ４に伝達され、その結果プロペラ４が回転駆動される。
また、エンジン２には、該エンジン２により駆動されるオルタネータ５が付設されており、該オルタネータ５により発電された電力をバッテリ６に蓄電するように構成している。
さらに、推進装置１においては、エンジン２と動力伝達装置３との間に、発電機や発電機特性を有する機器である、発電用機器１０を介装している。そして、エンジン２により発電用機器１０を駆動して、該発電用機器１０により発電された電力を船内電力として供給するようにしている。

尚、本推進装置１は、図２に示すように、動力伝達装置３がエンジン２の下方へ大きく延出し、動力伝達装置３に直接プロペラ４が取り付けられたセイルドライブや、図３に示すように、動力伝達装置３の後端部に、プロペラ４のプロペラ軸４ａが装着されるマリンギアに構成することができる。
このように、エンジン２、発電用機器１０、及び動力伝達装置３が一体的に構成された推進装置１は、複数の防振ゴム等の防振部材９により支持されて、船舶の船体に据え付けられている。

発電用機器１０をエンジン２と動力伝達装置３との間に介装して、該発電用機器１０をエンジン２により駆動するように構成することで、該発電用機器１０を駆動するための機関を別途設けた場合や、エンジン２によりプーリやベルトを介して駆動される発電機を、該エンジンの一端部に別個に設けた場合に比べて、推進装置１をコンパクトに構成して省スペース化を図りつつ、オルタネータ５よりも大容量の電力を発電して、十分な船内電力の供給を確保することが可能となる。また、推進装置１がコンパクトに構成できるので、船体への据付も容易となる。

次に、発電用機器１０の構成について説明する。図４に示すように、エンジン２の一端部にはフライホイール２１が付設されており、該フライホイール２１はエンジン２のクランク軸２ａにより回転駆動されている。フライホイール２１はフライホイールハウジング（以降「ＦＷハウジング」と記載する）２１ａにより覆われている。

ＦＷハウジング２１ａには発電用機器センターケース１０ａが一体的に接合されており、該発電用機器センターケース１０ａ内部に発電用機器１０の構成部材が内蔵されている。
具体的には、発電用機器センターケース１０ａの内周面にステータコイル１１が取り付けられ、該ステータコイル１１の内側（中心側）にマグネットロータ１２を配置している。マグネットロータ１２はフライホイール２１に取り付けられており、該フライホイール２１と一体的に回転可能である。

発電用機器センターケース１０ａの、反ＦＷハウジング２１ａ側には、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂが装着可能であり、マウンティングフランジ３ｂを発電用機器センターケース１０ａに装着することで、動力伝達装置３がエンジン２に取付固定される。このように、前記発電用機器センターケース１０ａと、ＦＷハウジング２１ａと、マウンティングフランジ３ｂとで、発電用機器周囲を覆うケース３１が一体的に構成されている。動力伝達装置３はマウンティングフランジ３ｂを介してケース３１に取付けられる。

発電用機器１０の回転軸はエンジン２のクランク軸２ａであり、該クランク軸２ａは、動力伝達装置３の入力軸３ａと軸中心を一致させて配置されている。即ち、発電用機器１０の回転軸は、クランク軸２ａ及び入力軸３ａと同芯に配置されている。そして、マウンティングフランジ３ｂを発電用機器センターケース１０ａに装着すると、該入力軸３ａがダンパ２２を介してフライホイール２１と接続され、入力軸３ａはクランク軸２ａにより回転駆動されることとなる。

前記ステータコイル１１の配線３２は、図８に示すように、該ケース３１の外周に形成された孔３３から取り出され、端子台もしくはコネクタなどの配線接続用部材（図示せず）は、ケース３１外部に配置されている。すなわち配線接続用部材は、発電用機器から分離されている。配線接続用部材は、内部に端子台を備え、ステータコイル１１から取り出された配線３２は、端子台に接続されて二方向に分割され、配線接続用部材外部に延出される。

発電用機器１０の冷却構造について、以下に説明する。
図５乃至図８に示すように、発電用機器周囲を覆うケース３１のうち、マウンティングフランジ３ｂ内に冷却ファン２３と後述する空気を案内する案内部材となるプレート３０を設け、マウンティングフランジ３ｂの後面部には、吸気孔となる通気孔３ｄを形成し、発電用機器センターケース１０ａには排気孔となる通気孔１０ｂ・１０ｃを形成する。

これにより、エンジン２の駆動に伴って回転する冷却ファン２３によって、通気孔３ｄから発電用機器１０内へ冷却風を取り込むとともに、マグネットロータ１２及びステータコイル１１等を冷却した後の冷却風を通気孔１０ｂ・１０ｃから外部へ排出することができ、エンジン２の駆動を利用した発電用機器１０の効率的な冷却を行うことが可能となる。また、反エンジン側より冷却風を取り込むので、冷却風がエンジンの熱の影響を受けにくく、冷却効率を向上できる。

冷却ファン２３は遠心ファンであり、円盤の動力伝達装置３側の面に羽根２３ａ・２３ａ・・を立設して構成されている。冷却ファン２３の羽根２３ａ・２３ａ・・は、側面視略Ｌ字状に形成され、入力軸３ａを中心とした円周上に、等間隔を空けて配設されている。
マウンティングフランジ３ｂは、図９に示すように動力伝達装置３側を略ドーム状に形成され、中心部に略八角形の開口部３ｅを設けており、該開口部３ｅ近傍の周辺部に吸気孔となる通気孔３ｄ・３ｄ・・が形成されている。また、マウンティングフランジ３ｂの内面側は、図１０、図１１に示したように、円形のプレート３０の外周端部がマウンティングフランジ３ｂの内面に当接するように配置されており、該プレート３０の中心部には前記マウンティングフランジ３ｂの開口部３ｅよりもやや大きい略八角形の開口部３０ａが形成されている。また前記開口部３０ａの端部から断面視逆Ｌ字状の取付け部３０ｂを立設させている。該取付け部３０ｂにはボルト孔３０ｃが穿設されており、該ボルト孔３０ｃを用いてマウンティングフランジ３ｂの内面にボルト固定される。
前記通気孔３ｄ・３ｄ・・は、細長いスリット状であり、略八角形である開口部３ｅの近傍に、略平行に一対で並ぶように配置（本実施例では通気孔３ｄは、合計１２箇所）されており、図６に示すように前記冷却ファン２３の羽根２３ａ・２３ａ・・よりやや内周側の略円周上に同心配置されている。また、図７に示すように動力伝達装置３の配置される位置を避けるため、マウンティングフランジ３ｂの後面視において一定周上に形成されている。
そして、図８に示すように発電用機器センターケース１０ａの外周部に、複数個の細長いスリット状の通気孔１０ｂ・１０ｃが形成されている。

そして、図５、図６に示すように、冷却ファン２３よりやや内周側に配置される吸気孔となる通気孔３ｄ・３ｄ・・から取り入れられた冷却風は、マウンティングフランジ３ｂの内面に固設されたプレート３０の板状部にぶつかってから開口部３０ａへと流入し、冷却ファン２３の回転により外周側に広がって行き（図４参照）、通気孔１０ｂ・１０ｃから側方に排出される。なお、通気孔１０ｂ・１０ｃは、発電用機器センターケース１０ａの外周に配置されており、細長いスリット状の通気孔１０ｂは、長手方向を前後方向として複数個配置している。また、細長いスリット状の通気孔１０ｃは、長手方向を発電用機器センターケース１０ａの周方向としており、このような配置にすることで排気をスムーズに行うことができる。

さらに具体的には、遠心ファンである冷却ファン２３が回転することで、冷却ファン２３の内周側、すなわち入力軸３ａ近傍において負圧状態となる。そのため通気孔３ｄ・３ｄ・・から取り入れられた冷却風は、プレート３０の板状部にぶつかってから負圧状態となる開口部３０ａへと流入し、冷却ファン２３の内周側近傍に導かれ、それから冷却ファン２３とプレート３０との間を通過し、マウンティングフランジ３ｂの外周部の内面とぶつかり、内面に沿いながら発電用機器１０内へと導かれるのである。つまり、本発明に係る案内部材であるプレート３０を設けたことにより冷却風の逆流する流路を遮断できるので、吸い込んだ空気を吸気孔となる通気孔３ｄ・３ｄ・・へと逆流させることなく、吐出側となる発電用機器１０内部へと冷却風を効率良くガイドして取り入れることを可能にしたのである。そうして、冷却風が発電用機器１０全体に行き渡り、効率的に発電用機器１０内を冷却して、ケース３１外周面に設けられた排出孔となる複数個の通気孔１０ｂ・１０ｃから効率的に空気を排出することができる。

このように、エンジン２のクランク軸２ａから動力伝達装置３にいたるまでの動力伝達経路上に配置された発電用機器１０のケース３１内面と該発電用機器１０の外周面との間に冷却風を遠心方向に送出するファン２３であって、該ファン２３を発電用機器１０の動力伝達装置３側に内装し、動力伝達装置３側で前記ファン２３を覆う発電用機器１０のケース３１であるマウンティングフランジ３ｂに、単数もしくは複数の吸気孔となる通気孔３ｄ・３ｄ・・を、前記ファン２３の回転軸と同心の略円周上に形成するとともに、前記ケース３１内に吸気孔となる通気孔３ｄ・３ｄ・・から導入された空気を前記ファン２３より内周側に導入する機能とファン２３から吸気孔３ｄ・３ｄ・・側への逆流を阻止する機能とを有する案内部材となるプレート３０を設けたので、
ファン２３の空気の吸い込み側と吐出側とを略寸断し、冷却風の流れをスムーズにし、発電用機器１０の冷却効率を高めることができる。その結果として、発電用機器１０のコイル焼け防止等を図ることができる。

次に、別の実施形態として実施例１で示した空気の案内部材であるプレート３０の替わりに、図１２に示すようにマウンティングフランジ３ｂの内面に冷却ファン２３の回転軸（入力軸３ａ）と同心の略円周上に所定幅のリブ４０を前方に突出するように設けて構成した以外は実施例１同様に構成することで、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。

つまり、前記案内部材が、発電用機器１０のケースであるマウンティングフランジ３ｂに一体成形されたリブ４０で構成されたことにより、実施例１と同様にファンの空気の吸い込み側と吐出側とを略寸断し、冷却風の流れをスムーズにし、発電用機器１０の冷却効率を高めることができる。その結果として、発電用機器１０のコイル焼け防止等を図ることができる。また、一体構造のリブ４０のみを空気の案内部材として用いることにより部品点数が少なくなり、経済的である。

次に、別の実施形態として実施例１または実施例２で示した案内部材の替わりに、図１３、図１４に示すようなマウンティングフランジ３ｂの内面に冷却ファン２３の回転軸（入力軸３ａ）と同心の略円周上に所定幅のリブ４１を前方に突出するように設け、該リブ４１の端部に円形のプレート３５を当接させている。また、実施例１のように、プレートの外周端部がマウンティングフランジ３ｂの内面に当接するのではなく、所定幅の隙間を有するように構成した以外は、実施例１と同様に構成することで、実施例１と同様の効果を得ることが可能である。

つまり、前記案内部材が、発電用機器１０のケースであるマウンティングフランジ３ｂに一体成形されたリブ４１と、該リブ４１に当接させるプレート３５とで構成されたことにより、実施例１、実施例２と同様にファンの空気の吸い込み側と吐出側とを略寸断し、冷却風の流れをスムーズにし、発電用機器１０の冷却効率を高めることができる。その結果として、発電用機器１０のコイル焼け防止等を図ることができる。

また、本実施例については、動力伝達装置３が、セイルドライブ式で構成されたものであるが、特にセイルドライブ式に限定するものではない。ただ、セイルドライブ式は、例えばマリンギア式等に比べて動力伝達装置の部分が大きくなり、エンジン後部の軸心部を大きく塞ぐ形になってしまう。そのため、吸気孔を中心部近傍に設けることが困難となり、吸気孔を軸心部よりもかなり外側に設けざるをえないのである。そこで、本発明を適用することにより、すなわちマウンティングフランジ３ｂの内面に冷却風の案内部材となるプレート等を設けることにより、外から吸気した空気を一度軸心部（ファン２３より内周側）へと導き、そして、軸心部から遠心方向へと冷却風を送ることができ、かつ冷却風の吸気孔３ｄへの逆流を阻止するというダブル効果を実現可能としたのである。

なお、本実施例においては、吸気を行う通気孔３ｄを１２個、排気を行う通気孔１０ｂ・１０ｃを１０個設ける構成としたが、通気孔の個数は特に限定するものではない。

船舶の推進装置の概略構成を示す図。 セイルドライブに構成した船舶の推進装置を示す側面図。 マリンギアに構成した船舶の推進装置を示す側面図。 船舶の推進装置の発電用機器部の内部構造を示す側面断面図。 発電用機器の正面図。 本発明に係るプレートの取付け位置を示す正面図。 通気孔の位置を示す背面図。 発電用機器の冷却風の吸気と排気を示す側面図。 マウンティングフランジの斜視図。 プレートの取付け構造を示す斜視図。 実施例１に係る案内部材を示す側面断面図。 実施例２に係る案内部材を示す側面断面図。 実施例３に係る案内部材を示す側面断面図。 実施例３に係るリブを示す斜視図。

符号の説明

２ エンジン
２ａ クランク軸
３ 動力伝達装置
３ａ 入力軸
３ｂ マウンティングフランジ
３ｄ 通気孔
１０ 発電用機器
１０ａ 発電用機器センターケース
２３ 冷却ファン
３０・３５ プレート
３１ ケース
４０・４１ リブ

Claims (5)

1. エンジンのクランク軸から動力伝達装置にいたるまでの動力伝達経路上に配置された発電用機器のケース内面と該発電用機器の外周面との間に冷却風を遠心方向に送出するファンであって、該ファンを発電用機器の動力伝達装置側に内装し、動力伝達装置側で前記ファンを覆う発電用機器のケースに、単数もしくは複数の吸気孔を、前記ファンの回転軸と同心の略円周上に形成するとともに、前記ケース内に吸気孔から導入された空気を前記ファンより内周側に導入する機能とファンから吸気孔側への逆流を阻止する機能とを有する案内部材を設けたことを特徴とする船舶の発電用機器。
2. 前記案内部材が、プレートで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の発電用機器。
3. 前記案内部材が、前記ケースに一体成形されたリブで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の発電用機器。
4. 前記案内部材が、前記ケースに一体成形されたリブと、該リブに当接させるプレートとで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の発電用機器。
5. 前記動力伝達装置が、セイルドライブ式で構成されたことを特徴とする請求項１に記載の船舶の発電用機器。

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