JP2013112088A - Power generation device and propulsion device of vessel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶の発電装置および推進装置に関するものであり、特に、油圧ポンプおよび油圧モータからなる油圧回路を用いて発電機に駆動力を、また主機出力軸へ回転アシスト力を供給する発電装置および推進装置に関する。 The present invention relates to a power generation device and a propulsion device for a ship, and in particular, a power generation device that supplies a driving force to a generator and a rotation assist force to a main engine output shaft using a hydraulic circuit including a hydraulic pump and a hydraulic motor. And propulsion devices.
船舶においては、船舶内の各種電気機器への給電は、通常、主機とは別に設けられた発電用エンジンと発電機によって供給される。また、軸発電機と称する発電機が併設されることがある。この軸発電機は、主軸から増速機を介して発電機を駆動し、その出力電圧(周波数は不変)を直流に整流し、インバータを介して交流に変換するものである。 In a ship, power supply to various electric devices in the ship is usually supplied by a power generation engine and a generator provided separately from the main engine. In addition, a generator called a shaft generator may be added. This shaft generator drives a generator from a main shaft through a speed increaser, rectifies the output voltage (frequency is unchanged) to DC, and converts it into AC through an inverter.
小容量の発電機用エンジンを設けるよりも大容量の主機エンジンの方が、効率が良いため軸発電機を使用することでエネルギー消費を抑えるようにしている。 Since a large-capacity main engine is more efficient than a small-capacity generator engine, energy consumption is reduced by using a shaft generator.
船舶用発電装置、特に、油圧ポンプおよび油圧モータからなる油圧回路を用いて発電機を回転駆動する装置の先行技術として、特開平10−82325号公報(特許文献1)が知られている。
この特許文献1には、エンジンの出力軸が電磁クラッチを介して油圧ポンプと接続し、油圧ポンプの作動油が供給されることによって作動する油圧モータの出力軸を、発電機に接続する構成が開示されており、さらに、該発電機の電力で作動させられる冷却水ポンプによって油路を循環する作動油を冷却するオイルクーラに冷却水が循環されることが示されている。
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-82325 (Patent Document 1) is known as a prior art of a ship power generator, particularly a device that rotationally drives a generator using a hydraulic circuit including a hydraulic pump and a hydraulic motor.
This Patent Document 1 has a configuration in which an output shaft of an engine is connected to a hydraulic pump via an electromagnetic clutch, and an output shaft of a hydraulic motor that operates when hydraulic oil of the hydraulic pump is supplied is connected to a generator. Further, it is disclosed that cooling water is circulated through an oil cooler that cools hydraulic oil that circulates through an oil passage by a cooling water pump that is operated by electric power of the generator.
一方、船舶においては、省エネルギーを目的として、ディーゼル機関から排出される排ガスを排ガスエコノマイザに導いて蒸気を発生させて、その蒸気によって駆動される蒸気タービンとディーゼル機関から排出される排ガスによって駆動されるガスタービンとを同軸上に配し、その軸に接続された発電機によって発電するコンバインドサイクル発電方式が用いられている。また、コンバインドサイクル発電方式により得られた電気エネルギーが余剰の場合には、推進軸に設置されている軸発電機を電動機として用いることにより、電気エネルギーを回転エネルギーに変換して推進軸を加勢する推進装置が用いられている。
推進軸を加勢する推進装置として特公昭62−34598号公報(特許文献2)、特開2010−264867号公報(特許文献3)が知られている。
On the other hand, in order to save energy, in a ship, exhaust gas discharged from a diesel engine is guided to an exhaust gas economizer to generate steam, which is driven by a steam turbine driven by the steam and exhaust gas discharged from the diesel engine. A combined cycle power generation system is used in which a gas turbine is arranged on the same axis, and power is generated by a generator connected to the shaft. In addition, when the electrical energy obtained by the combined cycle power generation method is surplus, the shaft generator installed on the propulsion shaft is used as an electric motor, thereby converting the electric energy into rotational energy and energizing the propulsion shaft. A propulsion device is used.
Japanese Patent Publication No. Sho 62-34598 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-264867 (Patent Document 3) are known as propulsion devices that bias the propulsion shaft.
特許文献2には、蒸気タービンで発電機を駆動し余剰回転力を推進機側に伝達することが示され、また、特許文献3には、ディーゼル機関から排出される排ガスを排ガスエコノマイザに導いて蒸気を発生させて、その蒸気によって駆動される蒸気タービンとディーゼル機関から排出される排ガスによって駆動されるガスタービンとを同軸上に配して、蒸気タービンとガスタービンとの回転エネルギーをクラッチと変速機とを介して推進軸に伝達する構成が示されている。
Patent Document 2 shows that a generator is driven by a steam turbine to transmit surplus rotational force to the propulsion unit.
しかし、特許文献1によると、エンジンの出力軸が電磁クラッチを介して油圧ポンプと接続し、該油圧ポンプによって発生した作動油を油圧モータに供給して、該油圧モータで発電機を駆動する構成が開示されているが、油圧ポンプおよび油圧モータの回転速度を制御して発電機の発電電圧および周波数を安定化するように油圧ポンプ側および油圧モータ側での制御についてまでは開示されていない。
また、特許文献1においては、発電機によって発電される電圧、周波数はエンジンの出力軸の回転変動に伴って変動するため、電気機器への供給のためにコントローラによって一定電圧、一定周波数への変換のために整流器やインバータ等の部品が必要になり発電装置全体が複雑化、大型化する。
However, according to Patent Document 1, the output shaft of the engine is connected to a hydraulic pump via an electromagnetic clutch, the hydraulic oil generated by the hydraulic pump is supplied to the hydraulic motor, and the generator is driven by the hydraulic motor. However, the control on the hydraulic pump side and the hydraulic motor side so as to stabilize the power generation voltage and frequency of the generator by controlling the rotational speeds of the hydraulic pump and the hydraulic motor is not disclosed.
In Patent Document 1, since the voltage and frequency generated by the generator fluctuate with the rotation fluctuation of the output shaft of the engine, conversion to a constant voltage and constant frequency is performed by the controller for supply to the electrical equipment. For this reason, components such as a rectifier and an inverter are required, and the entire power generation apparatus becomes complicated and large.
また、特許文献2、3に開示されている技術によれば、推進軸を加勢する手段が示されているが、何れの文献においてもクラッチと変速機とを介して推進軸に駆動力を伝達する構成であるため、クラッチおよび主機によって推進軸の周囲の構造が複雑化、大型化する問題がある。
Further, according to the techniques disclosed in
そこで、本発明はこのような不具合に鑑みてなされたものであり、船舶の発電機の回転制御および主機の出力軸へのアシスト力制御を油圧ポンプおよび油圧モータを用いた油圧回路によって構成して小型、低コストでかつ信頼性が高い発電装置および推進装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and is configured by a hydraulic circuit using a hydraulic pump and a hydraulic motor for rotation control of the generator of the ship and assist force control to the output shaft of the main engine. It is an object of the present invention to provide a power generator and a propulsion device that are small, low cost, and highly reliable.
本発明はかかる目的を達成するもので、第1の発明は船舶の発電装置にかかるものであり、船舶の主機によって駆動される可変容量型の第1油圧ポンプと、発電機に接続される可変容量型の第1油圧モータと、前記第1油圧ポンプと第1油圧モータとを連結する第1油圧回路と、前記第1油圧回路若しくは第1油圧ポンプの本体内に設けられ前記第1油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第1油圧ポンプ制御器と、前記第1油圧回路若しくは第1油圧モータの本体内に設けられ前記第1油圧モータの押しのけ容積を制御する第1油圧モータ制御器と、前記第1油圧ポンプ制御器および前記第1油圧モータ制御器を制御して前記第1油圧モータの回転数を制御する発電機制御装置と、を備えたことを特徴とする。 The present invention achieves such an object, and the first invention relates to a power generation device for a ship, a variable displacement first hydraulic pump driven by a main engine of the ship, and a variable connected to the generator. A displacement type first hydraulic motor, a first hydraulic circuit connecting the first hydraulic pump and the first hydraulic motor, and the first hydraulic pump provided in the first hydraulic circuit or a main body of the first hydraulic pump. A first hydraulic pump controller that controls a displacement volume of the first hydraulic motor, a first hydraulic motor controller that is provided in a body of the first hydraulic circuit or the first hydraulic motor and controls a displacement volume of the first hydraulic motor, And a generator controller that controls the first hydraulic pump controller and the first hydraulic motor controller to control the rotation speed of the first hydraulic motor.
本第1の発明によれば、主機により駆動される可変容量型の第1油圧ポンプによって発生した高圧作動油を、発電機に接続される可変容量型の第1油圧モータへ供給して発電機を作動させて発電を行うとともに、第1油圧ポンプおよび第1油圧モータには、それぞれ第1ポンプ制御器、第1モータ制御器が設けられて、発電機の回転数が制御可能になっているため、主機の回転変動および発電機の負荷変動に対して、発電機の回転数を最適に制御できる。
前記第1油圧ポンプの押しのけ容積と、第1油圧モータの押しのけ容積との比を調整することで増減速比が調整されて発電機の回転数を最適に制御できる。
According to the first aspect of the invention, the high pressure hydraulic oil generated by the variable displacement type first hydraulic pump driven by the main engine is supplied to the variable displacement type first hydraulic motor connected to the generator to generate the generator. The first hydraulic pump and the first hydraulic motor are provided with a first pump controller and a first motor controller, respectively, so that the rotational speed of the generator can be controlled. Therefore, the rotational speed of the generator can be optimally controlled with respect to the rotational fluctuation of the main engine and the load fluctuation of the generator.
By adjusting the ratio of the displacement volume of the first hydraulic pump and the displacement volume of the first hydraulic motor, the acceleration / deceleration ratio is adjusted, and the rotational speed of the generator can be optimally controlled.
具体的には、発電機制御装置によって、主機の回転変動および発電機の発電負荷の変動に対して第1油圧モータを一定の回転数で回転するように第1油圧ポンプ制御器および第1油圧モータ制御器を制御する。これによって、発電機を駆動するための歯車機構の増速機や、整流器や、インバータ等の電圧、周波数の調整機器を介さずに一定電圧で一定周波数の電力を船舶内の電気機器に供給できるようになるため、低コストで且つ信頼性の高い電力供給の発電装置が得られる。 Specifically, the first hydraulic pump controller and the first hydraulic pressure are rotated by the generator control device so as to rotate the first hydraulic motor at a constant rotational speed with respect to the rotation fluctuation of the main machine and the fluctuation of the power generation load of the generator. Control the motor controller. As a result, it is possible to supply power at a constant frequency to electrical equipment in the ship without going through the gear speed increaser for driving the generator, the rectifier, the voltage and frequency adjusting equipment such as the inverter, etc. As a result, a low-cost and highly reliable power supply generator can be obtained.
また、第1の発明において好ましくは、前記主機を構成するエンジンから排出される排ガスエネルギーを用いて駆動される可変容量型の第3油圧ポンプと、
該第3油圧ポンプと前記第1油圧モータとを連結する第3油圧回路と、
該第3油圧回路若しくは前記第3油圧ポンプの本体内に設けられ前記第3油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第3油圧ポンプ制御器と、を備え、
前記発電機制御装置はさらに前記第3油圧ポンプ制御器を制御して前記第1油圧モータの回転数を制御するとよい。
In the first invention, preferably, a variable displacement third hydraulic pump driven by using exhaust gas energy discharged from an engine constituting the main engine,
A third hydraulic circuit connecting the third hydraulic pump and the first hydraulic motor;
A third hydraulic pump controller provided in the third hydraulic circuit or in the main body of the third hydraulic pump and controlling a displacement volume of the third hydraulic pump;
The generator control device may further control the rotation speed of the first hydraulic motor by controlling the third hydraulic pump controller.
このように、発電機を駆動する第1油圧モータの回転駆動を、ディーゼルエンジンの出力軸によって駆動される第1油圧ポンプだけでなく、第3油圧ポンプによっても回転駆動されるようになっている。
すなわち、ディーゼルエンジンの出力軸ではなく、ディーゼルエンジンから排出される排ガスエネルギー、つまりディーゼルエンジンから排出される排ガスを排ガスエコノマイザに導いて蒸気を発生させて、その蒸気によって駆動される蒸気タービン、およびディーゼルエンジンから排出される排ガスによって駆動されるガスタービンの少なくとも一方によって駆動されるようになっている。
As described above, the first hydraulic motor that drives the generator is rotationally driven not only by the first hydraulic pump driven by the output shaft of the diesel engine but also by the third hydraulic pump. .
That is, instead of the output shaft of a diesel engine, exhaust gas energy discharged from the diesel engine, that is, exhaust gas discharged from the diesel engine is led to an exhaust gas economizer to generate steam, and the steam turbine driven by the steam and diesel It is driven by at least one of gas turbines driven by exhaust gas discharged from the engine.
従って、発電機をディーゼルエンジンの動力と、排ガスエネルギーの動力との何れによっても駆動可能となるとともに、これらの動力を船舶内の電力供給状態に応じて切り替えることが可能となるため、船舶の推進力と電力供給バランスを調整することができる。また、ディーゼルエンジンからの排ガスエネルギーと主機からのエネルギーを総合的に利用するため、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できる。 Therefore, the generator can be driven by either the power of the diesel engine or the power of the exhaust gas energy, and the power can be switched according to the power supply state in the ship. Power and power supply balance can be adjusted. In addition, since exhaust gas energy from the diesel engine and energy from the main engine are used comprehensively, the energy source of the ship can be used effectively, and the operating efficiency of the ship as a whole can be improved.
また、第1の発明において好ましくは、前記主機に接続される可変容量型の第2油圧モータと、該第2油圧モータと前記第3油圧ポンプとを連結する第4油圧回路と、該第4油圧回路若しくは前記第2油圧モータの本体内に設けられ第2油圧モータの押しのけ容積を制御する第2油圧モータ制御器と、
前記第3油圧ポンプ制御器および前記第2油圧モータ制御器を制御して前記主機の出力軸へアシスト力を付与する推進力制御装置と、を備えているとよい。
In the first invention, preferably, a variable displacement type second hydraulic motor connected to the main engine, a fourth hydraulic circuit connecting the second hydraulic motor and the third hydraulic pump, and the fourth A second hydraulic motor controller provided in a hydraulic circuit or in the main body of the second hydraulic motor and controlling a displacement volume of the second hydraulic motor;
And a propulsive force control device that controls the third hydraulic pump controller and the second hydraulic motor controller to apply an assist force to the output shaft of the main engine.
このように第3油圧ポンプによって主機の推進力がアシストされる。すなわち、ディーゼルエンジンから排出される排ガスエネルギーによって駆動される第3油圧ポンプからの作動油によって第2油圧モータが作動して、アシスト力を発生するようになっている。
従って、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できる。
Thus, the propulsive force of the main engine is assisted by the third hydraulic pump. That is, the second hydraulic motor is operated by the hydraulic oil from the third hydraulic pump driven by the exhaust gas energy discharged from the diesel engine to generate assist force.
Therefore, the energy source of the ship can be effectively used, and the operation efficiency as a total ship can be improved.
また、第1の発明において好ましくは、前記各油圧ポンプは、シリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンにより囲まれる複数の油圧室と、前記ピストンに係合するカム曲面を有するカムと、各油圧室に接続する前記各油圧回路の高圧油流路を開閉する高圧弁と、各油圧室に接続する前記各油圧回路の低圧油流路を開閉する低圧弁とを有し、前記高圧弁および低圧弁の開閉を前記各油圧ポンプ制御器で制御するように構成されるとともに、前記シリンダは油圧ポンプの回転軸の周りに環状に複数連続して配設され、前記カムは複数の凹凸が交互に並んだ波状のカム曲面を有する環状のリングカムからなるとよい。 Preferably, in the first invention, each of the hydraulic pumps includes a cylinder, a plurality of hydraulic chambers surrounded by a piston sliding inside the cylinder, a cam having a cam curved surface engaged with the piston, A high-pressure valve that opens and closes a high-pressure oil flow path of each hydraulic circuit connected to a hydraulic chamber; and a low-pressure valve that opens and closes a low-pressure oil flow path of each hydraulic circuit connected to each hydraulic chamber, The hydraulic pump controller is configured to control the opening and closing of the low-pressure valve, the cylinder is continuously arranged in a ring around the rotation axis of the hydraulic pump, and the cam has a plurality of irregularities alternately. It is good to consist of the cyclic | annular ring cam which has the wavy cam curved surface arranged in line.
このように各油圧ポンプ、および各油圧ポンプ制御器を構成することによって、油圧ポンプの回転軸の周りに環状に複数連続して配設されシリンダの油圧室の作動と非作動状態とを高圧弁および低圧弁の開閉によって制御して、油圧ポンプの押しのけ容積を制御でき増減速比を簡単かつ正確に制御できる。 By configuring each hydraulic pump and each hydraulic pump controller in this manner, a plurality of annularly arranged continuously around the rotating shaft of the hydraulic pump, the operation of the hydraulic chamber of the cylinder and the non-operating state of the high pressure valve The displacement of the hydraulic pump can be controlled by opening and closing the low-pressure valve, and the speed increasing / decreasing ratio can be controlled easily and accurately.
また、第1の発明において好ましくは、前記各油圧モータは、シリンダと、該シリンダ内を摺動するピストンにより囲まれる複数の油圧室と、前記ピストンに係合するカム曲面を有するカムと、各油圧室に接続する前記各油圧回路の高圧油流路を開閉する高圧弁と、各油圧室に接続する前記各油圧回路の低圧油流路を開閉する低圧弁とを有し、前記高圧弁および低圧弁の開閉を前記油圧モータ制御器で制御するように構成されるとともに、前記シリンダは油圧ポンプの回転軸の周りに環状に複数連続して配設され、前記カムはモータ回転軸中心から偏心して設けられる偏心カムからなるとよい。 In the first invention, preferably, each of the hydraulic motors includes a cylinder, a plurality of hydraulic chambers surrounded by a piston sliding inside the cylinder, a cam having a cam curved surface engaged with the piston, A high-pressure valve that opens and closes a high-pressure oil flow path of each hydraulic circuit connected to a hydraulic chamber; and a low-pressure valve that opens and closes a low-pressure oil flow path of each hydraulic circuit connected to each hydraulic chamber, The hydraulic motor controller is used to control the opening and closing of the low-pressure valve. A plurality of the cylinders are continuously arranged in a ring around the rotation shaft of the hydraulic pump, and the cam is offset from the center of the motor rotation shaft. It is good to consist of the eccentric cam provided in mind.
このように各油圧モータ、および各油圧モータ制御器を構成することによって、油圧モータの回転軸の周りに環状に複数連続して配設されたシリンダの油圧室の作動と被作動とを高圧弁および低圧弁の開閉によって制御して、油圧モータの押しのけ容積を制御でき増減速比を簡単かつ正確に制御できる。 By configuring each hydraulic motor and each hydraulic motor controller in this manner, a high-pressure valve is used to operate and actuate a hydraulic chamber of a cylinder that is continuously arranged in a ring around the rotating shaft of the hydraulic motor. Further, the displacement of the hydraulic motor can be controlled by opening and closing the low pressure valve, and the speed increasing / decreasing ratio can be controlled easily and accurately.
以上のように油圧ポンプ、油圧モータを、複数の油圧室の作動状態(作動油圧室の個数、または油圧室内の作動ストローク範囲)を高圧弁と低圧弁とで制御することで、絞りを入れることなく流量を調整できるため、低損失で応答性の高いかつ広範囲にわたる増減速比に調整できるため、発電機へ効率よくエンジンからの動力と蒸気タービン側からの動力の使い分けをするともに、エンジンへのアシスト力を加えることが可能になり、船舶の持つエネルギー源を有効活用できる。 As described above, the hydraulic pump and the hydraulic motor are throttled by controlling the operating state of the plurality of hydraulic chambers (the number of operating hydraulic chambers or the operating stroke range in the hydraulic chamber) with the high pressure valve and the low pressure valve. Since the flow rate can be adjusted without any loss, it can be adjusted to a wide range of acceleration / deceleration ratios with low loss and high responsiveness. Therefore, the power from the engine and the power from the steam turbine side can be used efficiently for the generator, An assist force can be applied, and the energy source of the ship can be used effectively.
次に、第2の発明は、船舶の推進装置にかかるものであり、主機のエンジンから排出される排ガスエネルギーを用いて駆動される発電機と、該発電機の駆動軸に配設される可変容量型の第2油圧ポンプと、前記主機に接続される可変容量型の第2油圧モータと、前記第2油圧ポンプと前記第2油圧モータとを連結する第2油圧回路と、
前記第2油圧回路若しくは第2油圧ポンプ本体内に設けられ前記第2油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第2油圧ポンプ制御器と、前記第2油圧回路若しくは第2油圧モータ本体内に設けられ前記第2油圧モータの押しのけ容積を御する第2油圧モータ制御器と、前記第2油圧ポンプ制御器および前記第2油圧モータ制御器を制御して前記第2油圧モータの回転数を制御する推進力制御装置と、を備えたことを特徴とする。
Next, a second invention relates to a marine vessel propulsion device, and a generator that is driven by using exhaust gas energy discharged from a main engine, and a variable that is disposed on a drive shaft of the generator. A displacement-type second hydraulic pump; a variable displacement-type second hydraulic motor connected to the main engine; a second hydraulic circuit that connects the second hydraulic pump and the second hydraulic motor;
A second hydraulic pump controller provided in the second hydraulic circuit or the second hydraulic pump main body for controlling a displacement volume of the second hydraulic pump; and provided in the second hydraulic circuit or the second hydraulic motor main body. A second hydraulic motor controller for controlling the displacement of the second hydraulic motor; and a propulsive force for controlling the second hydraulic motor controller by controlling the second hydraulic pump controller and the second hydraulic motor controller. And a control device.
本第2の発明によれば、前記第1の発明とは逆に、発電機を駆動する動力、ここでは主機のエンジンから排出される排ガスエネルギーであり、この排ガスエネルギーのよって駆動された第2油圧ポンプから一部をエンジンの出力に戻すようにしてエンジンの推進力をアシストするものである。
すなわち、発電機の駆動軸に配設される可変容量型の第2油圧ポンプによって発生した高圧作動油の一部を、エンジンに接続される可変容量型の油圧モータへ供給して推進力をアシストする。
According to the second aspect of the invention, contrary to the first aspect, the power for driving the generator, here, the exhaust gas energy discharged from the engine of the main engine, the second driven by this exhaust gas energy. A part of the hydraulic pump is returned to the engine output to assist the engine propulsive force.
That is, a part of the high-pressure hydraulic oil generated by the variable displacement type second hydraulic pump disposed on the drive shaft of the generator is supplied to the variable displacement hydraulic motor connected to the engine to assist the propulsion force. To do.
好ましくは、前記推進力制御装置は、電力負荷に対する前記発電機の余剰電力に相当する動力分を前記主機の推進力のアシスト力として付与するように前記油圧ポンプ制御器および前記圧モータ制御器を制御する。
これによって、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できる。また、主機の推進力のアシスト力の付与として、電動機によってアシスト力を付与するものに比べて(電気エネルギーによるものに比べて)、油圧ポンプおよび油圧モータによって推進軸に駆動力を付与する方がエネルギー変換による損失を生じにくく、効率よいエネギーの有効活用ができる。
Preferably, the propulsive force control device includes the hydraulic pump controller and the pressure motor controller so as to apply a power corresponding to surplus electric power of the generator with respect to an electric load as an assist force of the propulsive force of the main engine. Control.
Thereby, the energy source which a ship has can be used effectively, and the operation efficiency as a ship total can be improved. In addition, the driving force is applied to the propulsion shaft by the hydraulic pump and hydraulic motor as compared with the case where the assisting force is applied by the electric motor (compared to the case by the electric energy). Loss due to energy conversion is unlikely to occur and efficient use of energy is possible.
また、第2の発明においても第2油圧ポンプ、および第2油圧ポンプ制御器の構成は前記第1の発明と同様であり、油圧ポンプの回転軸の周りに環状に複数連続して配設されシリンダの油圧室の作動と被作動とを高圧弁および低圧弁の開閉によって制御して、油圧ポンプ全体としての押しのけ容積を制御して増減速比を簡単かつ正確に制御できる。
また、第2の発明の第2油圧モータ、および第2油圧モータ制御器の構成も、前記第1の発明と同様であり、油圧モータの回転軸の周りに環状に複数連続して配設されたシリンダの油圧室の作動と被作動とを高圧弁および低圧弁の開閉によって制御して、油圧モータの押しのけ容積を制御して増減速比を簡単かつ正確に制御できる。
In the second invention, the configurations of the second hydraulic pump and the second hydraulic pump controller are the same as those in the first invention, and a plurality of annular hydraulic pumps are continuously arranged around the rotation shaft of the hydraulic pump. The operation of the hydraulic chamber of the cylinder and the operation thereof are controlled by opening and closing the high pressure valve and the low pressure valve, and the displacement of the hydraulic pump as a whole can be controlled to control the speed increasing / decreasing ratio easily and accurately.
The configurations of the second hydraulic motor and the second hydraulic motor controller of the second invention are the same as those of the first invention, and a plurality of annular motors are continuously arranged around the rotation shaft of the hydraulic motor. The operation of the hydraulic chamber of the cylinder and the operation thereof are controlled by opening and closing the high pressure valve and the low pressure valve, and the displacement of the hydraulic motor can be controlled to control the speed increasing / decreasing ratio easily and accurately.
第1、第2の発明によれば、船舶の発電機の回転制御および主機の出力軸へのアシスト力制御を油圧ポンプおよび油圧モータを用いた油圧回路によって構成するとともに、油圧ポンプ制御器および油圧モータの制御器によって油圧ポンプおよび油圧モータの押しのけ容積を調整して回転数を制御することによって、低コストでかつ信頼性が高い船舶の発電装置および推進装置が得られる。さらに、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できる。 According to the first and second inventions, the rotation control of the generator of the ship and the assist force control to the output shaft of the main engine are configured by the hydraulic circuit using the hydraulic pump and the hydraulic motor, and the hydraulic pump controller and hydraulic pressure By adjusting the displacement of the hydraulic pump and the hydraulic motor by the controller of the motor to control the rotational speed, it is possible to obtain a ship power generation device and a propulsion device with low cost and high reliability. Furthermore, the energy source which a ship has can be used effectively, and the operation efficiency as a total ship can be improved.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specifically described. Only.
(第1実施形態)
図1に示すように、船舶の発電機装置1は、主として船舶の推進力を発生するディーゼルエンジン(主機)(以下エンジンという)3と、先端にプロペラ5が取り付けられたエンジン3の出力軸7と、該出力軸7に取り付けられた第1油圧ポンプ9と、発電機11に接続された第1油圧モータ13と、第1油圧ポンプ9と第1油圧モータ13とを接続して形成される第1油圧回路15とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIG. 1, a ship generator device 1 includes a diesel engine (main engine) 3 (hereinafter referred to as an engine) 3 that mainly generates a propulsion force of a ship, and an output shaft 7 of an
また、第1油圧ポンプ9には、出力軸7の回転によって吐出される吐出油量、すなわち1回転あたりの吐出油量としての押しのけ容積を制御する第1油圧ポンプ制御器17が設けられている。第1油圧モータ13にも、1回転あたりの押しのけ容積を制御する第1油圧モータ制御器19が設けられている。
Further, the first
そして、この第1油圧ポンプ制御器17および第1油圧モータ制御器19を制御する発電機制御装置21が設けられ、該発電機制御装置21によって、油圧ポンプおよび油圧モータのそれぞれの押しのけ容積を制御して、押しのけ容積比を調整して、増速比(減速比)を調整するようになっている。
その結果、増速比を調整して第1油圧モータ13を一定の回転数で回転させて、発電機11が常時一定電圧、一定周波数で発電可能になっている。この発電機11は、船舶内の電気機器への電力供給を行うものであり、公知の同期発電機又は誘導発電機を用いることができる
A generator control device 21 for controlling the first
As a result, the speed increasing ratio is adjusted to rotate the first
第1油圧ポンプ9と第1油圧モータ13と第1油圧回路15とによって油圧トランスミッション23を構成しており、第1油圧回路15は、第1油圧ポンプ9と第1油圧モータ13との間に設けられた高圧油流路15aと低圧油流路15bとで構成される。
The first
高圧油流路15aは、第1油圧ポンプ9の吐出側を第1油圧モータ13の吸込側に接続しており、低圧油流路15bは、第1油圧モータ13の吐出側を第1油圧ポンプ9の吸込側に接続している。これにより、エンジン3の出力軸7の回転に伴って第1油圧ポンプ9が駆動されると、高圧油流路15aと低圧油流路15bとの間に圧力差が発生し、この差圧によって第1油圧モータ13が駆動される。
The high
また、油圧トランスミッション23は、エンジン3の出力軸7の回転数に応じて増速比(第1油圧ポンプ9の押しのけ容積と第1油圧モータ13への押しのけ容積との比)を調整して、第1油圧モータ13の回転数を調整可能になっている。
例えば、第1油圧ポンプ9の押しのけ容積V1と、該第1油圧ポンプ9の回転数N1との積V1N1が、吐出油量となり、第1油圧モータ13の押しのけ容積V2と、該第1油圧モータ13の回転数N2との積V2N2が、流入油量となり、V1N1=V2N2の関係より押しのけ容積比(V1、V2)を調整することで増減速比(N1、N2)を調整できる。
Further, the
For example, the product V 1 N 1 of the displacement volume V 1 of the first
発電機制御装置21による発電機11の一定回転制御について、図2のフローチャートを参照して説明する。なお、発電機制御装置21には、図1に示すように第1油圧ポンプ制御器17を制御する油圧ポンプ制御部25と、第1油圧モータ制御器19を制御する油圧モータ制御部27とを備えている。
The constant rotation control of the
ステップS1で、第1油圧モータ13の出力軸が連結する発電機11の回転数を検出する発電機回転センサ29からの信号を入力し、ステップS2で、該信号に基づいて検出回転数が目標とする一定回転数と略一致しているか判定し、一致していない場合にはステップと3で、第1油圧ポンプ9に対する第1油圧モータ13の増減速比を、それぞれの押しのけ容積を調整することで制御する。このように、目標の一定回転数になるようにフィードバック制御によって第1油圧ポンプ制御器17および第1油圧モータ制御器19が制御される。
In step S1, a signal from the
なお、この押しのけ容積の制御は、後述する油圧トランスミッションの構造において、第1油圧ポンプ9では、高圧弁36と低圧弁38の開閉タイミングを制御して油圧室33がポンプとして機能する数を制御することで、または油圧室33がポンプとして機能する範囲(ピストン32のストローク範囲)を制御することで調整することができる。また、第1油圧モータ13においても、高圧弁46と低圧弁48の開閉タイミングを制御して油圧室43がモータとして機能する数を制御することで、また油圧室43がモータとして機能する範囲(ピストン42のストローク範囲)を制御することで調整することができる。
In the structure of the hydraulic transmission, which will be described later, the displacement volume is controlled in the first
また、発電機制御装置21は、図示しない発電負荷を検出する発電負荷センサからの信号、およびエンジン3の回転数センサからの信号を基に、予めエンジンの回転数と発電負荷とに対する増速比についてマップに設定しておき、このマップデータを基にエンジンの回転数と発電負荷とに対する増速比になるように、第1油圧ポンプ制御器17および第1油圧モータ制御器19を制御するようにしてもよい。
Further, the generator control device 21 preliminarily increases the speed ratio with respect to the engine speed and the power generation load based on a signal from a power generation load sensor that detects a power generation load (not shown) and a signal from the engine speed sensor of the
(油圧トランスミッションの構造)
まず、第1油圧ポンプ9の構造について説明する。
図3に示すように、第1油圧ポンプ9は、シリンダ30及びピストン32により形成される複数の油圧室33と、ピストン32に係合するカム曲面を有するカム34と、各油圧室33に対して設けられる高圧弁36および低圧弁38とにより構成される。
(Structure of hydraulic transmission)
First, the structure of the first
As shown in FIG. 3, the first
シリンダ30は、シリンダブロックに設けられた円筒である。シリンダ30の内部には、シリンダ30とピストン32とに囲まれる油圧室33が形成されている。
The
ピストン32は、カム34のカム曲線に合わせてピストン32をスムーズに作動させる観点から、シリンダ30内を摺動するピストン本体部32Aと、該ピストン本体部32Aに取り付けられ、カム34のカム曲面に係合するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。ここで、「ピストンローラー」は、カム34のカム曲面に当接して回転する部材であり、「ピストンシュー」とは、カム34のカム曲面に当接して摺動する部材である。
なお図3には、ピストン32がピストン本体部32Aとピストンローラー32Bとからなる例を示したが、ピストンローラー32Bを介在させなくてもよい。
From the viewpoint of smoothly operating the
Although FIG. 3 shows an example in which the
カム34は、カム取付台35を介して、エンジン3の出力軸7に接続するメインシャフト8の外周面に取り付けられている。カム34は、メインシャフト8が一回転する間に、油圧ポンプ12の各ピストン32を何度も上下動させて第1油圧ポンプ9のトルクを大きくする観点から、複数の凹部34A及び凸部34Bがメインシャフト8の周りに交互に並んだ波状のカム曲面を有するリングカムであることが好ましい。
なお、カム34のカム取付台35への固定は、ボルト、キー、ピン等の任意の固定部材31を用いて行われる。
The
The
高圧弁36は、各油圧室33と高圧油流路15aとの間の高圧連通路37に設けられる。一方、低圧弁38は、各油圧室33と低圧油流路15bとの間の低圧連通路39に設けられる。これら高圧弁36及び低圧弁38を開閉することで、各油圧室33と高圧油流路15a及び低圧油流路15bとの連通状態を切り替えることができる。なお、高圧弁36及び低圧弁38の開閉は、ピストン32の上下動の周期にタイミングを合わせて行われる。
この高圧弁36及び低圧弁38によって、第1油圧ポンプ制御器17が構成されている。
The high-
The
第1油圧ポンプ9では、メインシャフト8とともにカム34が回転すると、ピストン32のピストン本体部32Aが周期的に上下動し、ピストン32が下死点から上死点に向かうポンプ工程と、ピストン32が上死点から下死点に向かう吸入工程とが繰り返される。ポンプ工程では、高圧弁36が開かれ、低圧弁38が閉じられることで、油圧室33内の高圧油が高圧連通路37を介して高圧油流路15aに送られる。一方、吸入工程では、高圧弁36が閉じられ、低圧弁38が開かれることで、低圧連通路39を介して低圧油流路15bから油圧室33に低圧油が供給される。
これにより、メインシャフト8の回転に伴って第1油圧ポンプ9が駆動されると、高圧油流路15aと低圧油流路15bとの間に差圧が発生するようになっている。
In the first
Thus, when the first
次に、第1油圧モータ13の構造について説明する。
第1油圧モータ13は、図4に示すように、シリンダ40及びピストン42により形成される複数の油圧室43と、ピストン42に係合するカム曲面を有するカム44と、各油圧室43に対して設けられた高圧弁46および低圧弁48とにより構成される。
Next, the structure of the first
As shown in FIG. 4, the first
シリンダ40は、シリンダブロックに設けられた円筒である。シリンダ40の内部には、シリンダ40とピストン42とに囲まれる油圧室43が形成されている。
The
ピストン42は、ピストン42の上下動をカム44の回転運動にスムーズに変換する観点から、シリンダ40内を摺動するピストン本体部42Aと、該ピストン本体部42Aに取り付けられ、カム44のカム曲面に係合するピストンローラー又はピストンシューとで構成することが好ましい。ここで、「ピストンローラー」は、カム44のカム曲面に当接して回転する部材であり、「ピストンシュー」とは、カム44のカム曲面に当接して摺動する部材である。
なお図4には、ピストン42がピストン本体部42Aとピストンローラー42Bとからなる例を示したが、ピストンローラー42Bを介在させなくてもよい。
From the viewpoint of smoothly converting the vertical movement of the
Although FIG. 4 shows an example in which the
カム44は、発電機11に接続されるクランクシャフト45の軸中心Oから偏心して設けられた偏心カムである。ピストン42が上下動を一回行う間に、カム44及びカム44が取り付けられたクランクシャフト45は一回転するようになっている。
The
高圧弁46は、各油圧室43と高圧油流路15aとの間の高圧連通路47に設けられる。一方、低圧弁48は、各油圧室43と低圧油流路15bとの間の低圧連通路49に設けられる。これら高圧弁46及び低圧弁48を開閉することで、各油圧室43と高圧油流路15a及び低圧油流路15bとの連通状態を切り替えることができる。なお、高圧弁46及び低圧弁48の開閉は、ピストン42の上下動の周期にタイミングを合わせて行われる。
この高圧弁46及び低圧弁48によって、第1油圧モータ制御器19が構成されている。
The high-
The
第1油圧モータ13では、高圧油流路15aと低圧油流路15bとの差圧を利用してピストン42を上下動させて、ピストン42が上死点から下死点に向かうモータ工程と、ピストン42が下死点から上死点に向かう排出工程とが繰り返される。モータ工程では、高圧弁46が開かれ、低圧弁48が閉じられることで、高圧連通路47を介して高圧油流路15aから油圧室43に高圧油が供給される。一方、排出工程では、高圧弁46が閉じられ、低圧弁48が開かれることで、油圧室43内の作動油が低圧連通路49を介して低圧油流路15bに排出される。
これにより、モータ工程で油圧室43に流入した高圧油がピストン42を下死点に向けて押し下げると、カム44とともにクランクシャフト45が回転するようになっている。
発電機11は、第1油圧モータ13に接続されており、公知の同期発電機又は誘導発電機を用いることができる。発電機11は、前述のように第1油圧モータ13から略一定の回転数のトルクが入力され、略一定の周波数の交流電流を発生するようになっている。
In the first
As a result, when the high-pressure oil that has flowed into the
The
以上のように第1実施形態によれば、油圧ポンプと油圧モータとを油圧回路を介して動力伝達するとともに増減速比を調整して、常に一定回転数で発電機11を駆動できるようになるため、歯車式による増速機や、整流器や、インバータ等を介さずに一定電圧で一定周波数の電力を船舶内の電気機器に供給できるようになり、低コストで且つ信頼性の高い電力供給の発電装置が得られる。
As described above, according to the first embodiment, the
(第2実施形態)
次に、図5、6を参照して第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態にて説明した油圧ポンプおよび油圧モータの配置関係を逆にしたものであり、第2油圧ポンプ60を、発電機11を駆動する回転エネルギーによって駆動し、該第2油圧ポンプ60によって発生した作動油を利用してエンジン3の出力軸7に接続した第2油圧モータ62を作動してエンジン3の出力をアシストするものである。発電機11の回転を制御するとともにエンジン3の推進力を制御するものである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the arrangement relationship between the hydraulic pump and the hydraulic motor described in the first embodiment is reversed. The second hydraulic pump 60 is driven by rotational energy that drives the
発電機11の駆動は、図5に示すように、エンジン3から排出される排ガスエネルギーの有効活用のための排熱回収装置を用いて駆動されるようになっている。この排熱回収装置による発電機11の駆動について概要を次に説明する。
As shown in FIG. 5, the
エンジン3が排出する高温の排ガスによって蒸気を発生する蒸気発生装置64と、その蒸気によって駆動される蒸気タービン66と、エンジン3から排出される排ガスによって駆動されるガスタービン68と、減速機(変速機)70と、自動嵌脱クラッチ(クラッチ)71とを主に備えている。
A
また、エンジン3の給気通路72には空気冷却器74が設けられ、過給機76のコンプレッサによって圧縮された空気が冷却されるようになっており、排気通路78には過給機76が設けられてそのタービンに排ガスが導かれて回転駆動されるようになっている。
この過給機76を通過後の排ガスは、ガスタービン68に導入されてガスタービン68を回転駆動する。そしてガスタービン68の回転は減速機(変速機)70と自動嵌脱クラッチ(クラッチ)71とを介して蒸気タービン66の回転軸79に連結されるようになっている。
An
The exhaust gas after passing through the
ガスタービン68を通過後の排ガス、およびガスタービン68をバイパスした排ガスは、蒸気発生装置64に導かれる。この蒸気発生装置64は排ガスエコノマイザ80と汽水分離器(高圧用、低圧用)82、84とを備えており、排ガスエコノマイザ80は、その排ガス通路内に過熱器80Aと蒸発器80Bとを有している。過熱器80Aと蒸発器80Bとは、排ガスエコノマイザ80内を下から上に向かって順番に平行に据え付けられている。
そして、高圧汽水分離器82には高圧蒸気が貯留され、低圧汽水分離器84には低圧蒸気が貯留され、高圧蒸気および低圧蒸気がそれぞれ蒸気タービン66に導かれるようになっている。また、高圧汽水分離器82内の蒸気は、船舶内の蒸気使用機器86へと供給されて利用される。
The exhaust gas after passing through the
The high-
また、エンジン3を冷却する冷却水循環経路88が形成され、給気通路72に設けられた空気冷却器74へ供給されるとともに、さらに、高圧汽水分離器82、低圧汽水分離器84のボイラ水としても供給される。
なお、排ガスエコノマイザ80を通過後の排ガスは、排ガスエコノマイザ80をバイパスした排ガスとともに排出されるようになっている。
Further, a cooling
The exhaust gas after passing through the
以上のような発電機11の駆動システムにおいて、図5に示すように、蒸気タービン66の回転軸79は変速機90を介して発電機11の駆動軸92に連結し、この駆動軸92の中間部に第2油圧ポンプ60が設けられている。
そして、第2油圧ポンプ60とエンジン3の出力軸7に接続した第2油圧モータ62とを、第2油圧回路94を介して接続して、油圧トランスミッション96を形成している。
In the drive system for the
A second hydraulic pump 60 and a second
この油圧トランスミッション96の構造は、第1実施形態で説明したものと同様であり、第2油圧ポンプ60の押しのけ容積を制御する第2油圧ポンプ制御器61、および第2油圧モータ62の押しのけ容積を制御する第2油圧モータ制御器63を有している。
また、図5に示すように、第2油圧ポンプ制御器61を制御する油圧ポンプ制御部98と、第2油圧モータ制御器63を制御する油圧モータ制御部100とを有した推進力制御装置102を備えている。該推進力制御装置102によって第2油圧ポンプ60および第2油圧モータ62それぞれの押しのけ容積が調整されて、発電機11の駆動軸92の駆動動力の一部がエンジン3側に伝達されてエンジン3の動力をアシストするようになっている。
The structure of the
Further, as shown in FIG. 5, the propulsive force control device 102 having a hydraulic pump control unit 98 that controls the second
この推進力制御装置102について図6のフローチャートを参照して説明する。
第2油圧ポンプ60のメインシャフトは発電機11の駆動軸92となっており、常時蒸気タービン66から回転されて、常時発電機11による発電が行われている。
しかし発電負荷、すなわち船舶内の電気機器の使用量が低下して負荷が低下した際に、発電機11の駆動軸92を目標とする一定回転数に保持するように、第2油圧ポンプ60のポンプ機能を発揮させるようになっている。
The propulsive force control device 102 will be described with reference to the flowchart of FIG.
The main shaft of the second hydraulic pump 60 serves as the drive shaft 92 of the
However, when the power generation load, that is, the usage amount of the electrical equipment in the ship is reduced and the load is reduced, the second hydraulic pump 60 is configured so that the drive shaft 92 of the
ステップS11で、発電機11の駆動軸92の回転数を発電機回転センサ29で検出する。ステップS12で、検出値の回転数が目標値である一定回転数(電力供給が過剰状態にある時の回転数)を超えるか否かを判定する。Noの場合にはステップS13で、第2油圧ポンプ60を非作動で無効にしておきステップS11に戻り、Yes場合にはステップS14で、第2油圧ポンプ60を作動させてポンプ機能を発揮させる。すなわち、発電負荷が低下した場合には蒸気タービン66からの駆動力に余裕が出るため発電機11の回転数が上昇することによって判定している。なお、ステップS12において船舶内の電力供給が過剰状態かを判定するために電力負荷センサを別途設けて船舶内の電力負荷が目標負荷より低下して供給過剰状態にあることを検知して第2油圧ポンプ60を作動させるようにしてもよい。
また、第2油圧ポンプ60のポンプ機能の発揮は、図3において低圧弁38と高圧弁36との開閉タイミングを制御することで行う。
In step S <b> 11, the rotational speed of the drive shaft 92 of the
The pump function of the second hydraulic pump 60 is performed by controlling the opening / closing timing of the
次に、ステップS15で、第2油圧モータ62の回転数を設定する。この設定は、エンジン3の回転数センサ106からの信号を検出して、出力軸7に対してアシスト力を生じさせることができる回転数が設定される。
そして、ステップS16において、第2油圧ポンプ60の回転数と設定した第2油圧モータ62の回転数から増速比または減速機を算出して、その増速比または減速比に応じた押しのけ容積比になるように、油圧ポンプ制御部98が第2油圧ポンプ60の複数の油圧室33の作動状態と非作動状態または作動タイミングを制御し、さらに油圧モータ制御部100が第2油圧モータ62の複数の油圧室43の作動状態と非作動状態または作動タイミングを制御する。そして、ステップS17で第2油圧モータ62を作動させ。
Next, in step S15, the rotation speed of the second
In step S16, the speed increase ratio or the reduction gear is calculated from the rotation speed of the second hydraulic pump 60 and the set rotation speed of the second
このように第2実施形態によれば、推進力制御装置102によって、発電機11の駆動軸92に配設される第2油圧ポンプ60によって発生した高圧作動油を、第2油圧モータ62へ供給して、エンジン3の推進力をアシストするように作動することができる。
電力負荷に対する発電機11の余剰電力に相当する動力分をエンジン3の推進力のアシスト力として付与するように制御することによって、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できる。
また、エンジンへの推進力のアシスト力の付与として、電動機によって付与するものに比べて(電気エネルギーによるものに比べて)、油圧ポンプおよび油圧モータによって付与する方がエネルギー変換による損失を生じにくく、効率よい船舶のエネルギー活用ができる。
As described above, according to the second embodiment, the high-pressure hydraulic fluid generated by the second hydraulic pump 60 disposed on the drive shaft 92 of the
By controlling so that the power corresponding to the surplus power of the
In addition, as an assisting force for propulsion to the engine, it is less likely to cause a loss due to energy conversion when applied by a hydraulic pump and a hydraulic motor than when applied by an electric motor (compared with an electric energy), Efficient use of ship energy.
(第3実施形態)
次に、図7、8を参照して第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態のシステムと第2実施形態のシステムを合わせたものである。
発電機11への動力を、エンジン3からの動力と、蒸気タービン側からの動力と、電力供給過剰状態に応じて使い分けるようするとともに、その電力供給過剰状態時には蒸気タービン側からの動力でエンジンの動力をアシストするようにしたものである。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The third embodiment is a combination of the system of the first embodiment and the system of the second embodiment.
The power to the
エンジン3から排出される排ガスエネルギーによる排熱回収装置については、第2実施形態で説明したものと同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
図7に示すように、第3実施形態は、蒸気タービン66の回転軸79から変速機90を介して出力された駆動軸110に第3油圧ポンプ112が接続され、該第3油圧ポンプ112は第3油圧回路114を介して発電機11に取り付けられた第1油圧モータ13に接続されている。また、該第3油圧ポンプ112は第4油圧回路115を介してエンジン3に取り付けられた第2油圧モータ62に接続されている。
また、エンジン3の出力軸7には第1油圧ポンプ9と、第2油圧モータ62がそれぞれ取り付けられている。
これら第1油圧モータ13、第1油圧ポンプ9、第2油圧モータ62はそれぞれ前述した第1実施形態および第2実施形態で説明したもの同様である。
Since the exhaust heat recovery device using the exhaust gas energy discharged from the
As shown in FIG. 7, in the third embodiment, a third
A first
The first
本第3実施形態では、第1油圧モータ13、第1油圧ポンプ9、第2油圧モータ62、第3油圧ポンプ112のそれぞれは、発電機主機制御装置120の油圧ポンプ制御部122と、油圧モータ制御部124とによって制御されるようになっている。
また、船舶内の電気機器126の発電負荷を発電負荷センサ130で検出して、発電機11が余裕状態か否かに応じて発電機駆動モードと、エンジンをアシストする推進力アシストモードとに切り替えて、それぞれのモードにおいて、油圧モータと油圧ポンプとの押しのけ容積が制御され増減速比が制御される。
In the third embodiment, each of the first
Further, the power generation load of the
発電機主機制御装置120での制御について、図8のフローチャートを参照して説明する。
ステップS21で、船内の電力負荷を電力負荷センサ130によって検出し、ステップS22で、検出した電力負荷に対して発電機11の発電能力(駆動トルク)に余裕があるか否かを判定する。余裕がある場合には、推進力アシストモードに切り替わり、余裕がない場合には、発電モードに切り替わる。
Control by the generator main unit control device 120 will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step S21, the power load in the ship is detected by the
次に、推進力アシストモードについて説明する。
まず、ステップS23で、第1油圧ポンプ9を非作動状態とする。この非作動状態は、前述した高圧弁36、低圧弁38を開閉制御して非作動状態にすることができる。
次にステップS24で、第3油圧モータ112を作動状態とする。その後ステップS25で、第4油圧回路115を介してエンジン3に取り付けられた第2油圧モータ62に作動油が供給されて、第2油圧モータ62を駆動するとともに、エンジン3をアシストできる回転数に調整されて駆動される。
ステップS26では、第3油圧回路114を介して発電機11に取り付けられた第1油圧モータ13に作動油が供給されて、第1油圧モータ13を駆動して発電を行う。
Next, the thrust assist mode will be described.
First, in step S23, the first
Next, in step S24, the third
In step S26, hydraulic fluid is supplied to the first
次に、発電モードについて説明する。
ステップS27で、第3油圧ポンプ112および第2油圧モータ62をそれぞれ非作動状態とする。ステップS28で、エンジン3の駆動力(出力)が、十分か否か、つまり余裕がある状態か判定される。
余裕状状態であれば、ステップS29に進んで第1油圧ポンプ9と第1油圧モータ13とを作動状態として、発電機11をエンジン3の出力で発電機させる。余裕状態に無い場合には、ステップS30に進んで第1油圧ポンプ9と第1油圧モータ13とを非作動状態としてエンジン負荷を極力低減させるようにする。
Next, the power generation mode will be described.
In step S27, the third
If it is in a marginal state, the process proceeds to step S29, where the first
第3実施形態によれば、船内電力負荷に対して供給過剰状態にあるときには、蒸気タービン側(蒸気タービン66およびガスタービン68による駆動)の駆動力をエンジン3の動力のアシスト力として使用し、また、発電電力が不足の時には発電効率のよい主機であるエンジン3によって発電することで、船舶の持つエネルギー源を効率よく用いることができ、船舶のトータルとしてのエネルギーの運用効率を上げることができる。
According to the third embodiment, when there is an excessive supply state with respect to the inboard power load, the driving force on the steam turbine side (driven by the
また、第1〜3実施形態において、油圧ポンプ部分と油圧モータ部分とを単に油圧配管で結ぶことでシステムを構成することができるため、装置の大型化、重量増大化を防止できる。
さらに、油圧ポンプおよび油圧モータを第1実施形態で説明したような構造を有することによって、複数の油圧室の作動状態(作動油圧室の個数、または油圧室内の作動ストローク範囲)を高圧弁と低圧弁とで制御することで、絞りを入れることなく流量を調整できるため、低損失で応答性の高いかつ広範囲にわたる増減速比に調整できるため、発電機11へ効率よくエンジン3からの動力と蒸気タービン側からの動力の使い分けをするともに、エンジン3へのアシスト力を加えることが可能になり、船舶の持つエネルギー源を有効活用できる。
In the first to third embodiments, since the system can be configured by simply connecting the hydraulic pump portion and the hydraulic motor portion with hydraulic piping, it is possible to prevent an increase in the size and weight of the device.
Further, the hydraulic pump and the hydraulic motor have the structure as described in the first embodiment, so that the operating states of the plurality of hydraulic chambers (the number of operating hydraulic chambers or the operating stroke range in the hydraulic chamber) can be controlled by the high pressure valve and the low pressure. By controlling with a valve, the flow rate can be adjusted without restricting the throttle, so that the loss and speed can be adjusted to a wide range of acceleration / deceleration ratios, and the power and steam from the
本発明によれば、船舶の発電機の回転制御および主機の出力軸へのアシスト力制御を油圧ポンプおよび油圧モータを用いた油圧回路によって構成するとともに、油圧ポンプ制御器および油圧モータの制御器によって油圧ポンプおよび油圧モータの押しのけ容積を調整して回転数を制御することによって、低コストでかつ信頼性が高い船舶の発電装置および推進装置が得られるため、船舶の持つエネルギー源を有効活用でき、船舶トータルとしての運転効率を向上できるので、船舶の発電装置および推進装置への用いることに適している。 According to the present invention, the rotation control of the ship's generator and the assist force control to the output shaft of the main engine are constituted by the hydraulic circuit using the hydraulic pump and the hydraulic motor, and the hydraulic pump controller and the hydraulic motor controller. By adjusting the displacement volume of the hydraulic pump and hydraulic motor to control the rotational speed, a ship power generation device and propulsion device with low cost and high reliability can be obtained, so the energy source of the ship can be effectively utilized, Since the operating efficiency of the ship as a whole can be improved, it is suitable for use in a power generation device and a propulsion device of a ship.
3 ディーゼルエンジン(主機)
5 プロペラ
9 第1油圧ポンプ
11 発電機
13 第1油圧モータ
15 第1油圧回路
17 第1油圧ポンプ制御器
19 第1油圧モータ制御器
21 発電機制御装置
25、98、122 油圧ポンプ制御部
27、100、124 油圧モータ制御部
60 第2油圧ポンプ
61 第2油圧ポンプ制御器
62 第2油圧モータ
63 第2油圧モータ制御器
64 蒸気発生装置
66 蒸気タービン
68 ガスタービン
76 過給機
80 排ガスエコノマイザ
94 第2油圧回路
102 推進力制御装置
112 第3油圧ポンプ
114 第3油圧回路
115 第4油圧回路
3 Diesel engine (main engine)
DESCRIPTION OF
Claims (10)
発電機に接続される可変容量型の第1油圧モータと、
前記第1油圧ポンプと第1油圧モータとを連結する第1油圧回路と、
前記第1油圧回路若しくは第1油圧ポンプの本体内に設けられ前記第1油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第1油圧ポンプ制御器と、
前記第1油圧回路若しくは第1油圧モータの本体内に設けられ前記第1油圧モータの押しのけ容積を制御する第1油圧モータ制御器と、
前記第1油圧ポンプ制御器および前記第1油圧モータ制御器を制御して前記第1油圧モータの回転数を制御する発電機制御装置と、を備えたことを特徴とする船舶の発電装置。 A variable displacement first hydraulic pump driven by the main engine of the ship;
A variable displacement first hydraulic motor connected to the generator;
A first hydraulic circuit connecting the first hydraulic pump and the first hydraulic motor;
A first hydraulic pump controller provided in a body of the first hydraulic circuit or the first hydraulic pump and controlling a displacement volume of the first hydraulic pump;
A first hydraulic motor controller provided in a body of the first hydraulic circuit or the first hydraulic motor and controlling a displacement volume of the first hydraulic motor;
And a generator controller that controls the first hydraulic pump controller and the first hydraulic motor controller to control the number of revolutions of the first hydraulic motor.
該第3油圧ポンプと前記第1油圧モータとを連結する第3油圧回路と、
該第3油圧回路若しくは前記第3油圧ポンプの本体内に設けられ前記第3油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第3油圧ポンプ制御器と、を備え、
前記発電機制御装置はさらに前記第3油圧ポンプ制御器を制御して前記第1油圧モータの回転数を制御することを特徴とする請求項1また2記載の船舶の発電装置。 A variable displacement third hydraulic pump driven using exhaust gas energy discharged from the engine constituting the main engine;
A third hydraulic circuit connecting the third hydraulic pump and the first hydraulic motor;
A third hydraulic pump controller provided in the third hydraulic circuit or in the main body of the third hydraulic pump and controlling a displacement volume of the third hydraulic pump;
3. The ship power generator according to claim 1, wherein the generator control device further controls the third hydraulic pump controller to control the number of revolutions of the first hydraulic motor. 4.
該第2油圧モータと前記第3油圧ポンプとを連結する第4油圧回路と、
該第4油圧回路若しくは前記第2油圧モータの本体内に設けられ第2油圧モータの押しのけ容積を制御する第2油圧モータ制御器と、
前記第3油圧ポンプ制御器および前記第2油圧モータ制御器を制御して前記主機の出力軸へアシスト力を付与する推進力制御装置と、を備えていることを特徴とする請求項3記載の船舶の発電装置。 A variable displacement type second hydraulic motor connected to the main engine;
A fourth hydraulic circuit connecting the second hydraulic motor and the third hydraulic pump;
A second hydraulic motor controller provided in the fourth hydraulic circuit or the main body of the second hydraulic motor for controlling the displacement of the second hydraulic motor;
4. A propulsion force control device that controls the third hydraulic pump controller and the second hydraulic motor controller to apply an assist force to the output shaft of the main engine. 5. Ship power generator.
該発電機の駆動軸に配設される可変容量型の第2油圧ポンプと、
前記主機に接続される可変容量型の第2油圧モータと、
前記第2油圧ポンプと前記第2油圧モータとを連結する第2油圧回路と、
前記第2油圧回路若しくは第2油圧ポンプ本体内に設けられ前記第2油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第2油圧ポンプ制御器と、
前記第2油圧回路若しくは第2油圧モータ本体内に設けられ前記第2油圧モータの押しのけ容積を御する第2油圧モータ制御器と、
前記第2油圧ポンプ制御器および前記第2油圧モータ制御器を制御して前記第2油圧モータの回転数を制御する推進力制御装置と、を備えたことを特徴とする船舶の推進装置。 A generator driven using exhaust gas energy discharged from the main engine,
A variable displacement second hydraulic pump disposed on the drive shaft of the generator;
A variable displacement type second hydraulic motor connected to the main engine;
A second hydraulic circuit connecting the second hydraulic pump and the second hydraulic motor;
A second hydraulic pump controller provided in the second hydraulic circuit or the second hydraulic pump main body and controlling a displacement volume of the second hydraulic pump;
A second hydraulic motor controller provided in the second hydraulic circuit or the second hydraulic motor main body and controlling a displacement volume of the second hydraulic motor;
A marine vessel propulsion device comprising: a propulsive force control device that controls the second hydraulic pump controller and the second hydraulic motor controller to control the rotation speed of the second hydraulic motor.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20150052728A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a jack-up rig and power generation method |
KR20150063238A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-09 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker and power generation method |
KR20150063239A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-09 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using lng carrier and power generation method |
KR101937019B1 (en) | 2017-03-27 | 2019-01-09 | 주식회사 현대미포조선 | Renovated method of liquefied natural gas carrier |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6228813A (en) * | 1985-07-31 | 1987-02-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Driving control device for ship generator |
JPH07139510A (en) * | 1993-11-16 | 1995-05-30 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Hydraulic transmission of hydraulic working machine |
JP2008111384A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Surplus exhaust energy recovery system for marine engine |
JP2010501409A (en) * | 2006-08-31 | 2010-01-21 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Ship equipped with propulsion system with waste heat recovery and driving method thereof |
WO2010076543A2 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Poclain Hydraulics Industrie | Hydraulic motor with radial pistons and control by cylinder |
WO2011018660A1 (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Artemis Intelligent Power Limited | Fluid control system |
JP2011202611A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Rotational speed control system for power turbine by hydraulic pump |
JP2011214461A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Supercharger surplus power recovery device of internal combustion engine |
-
2011
- 2011-11-28 JP JP2011258455A patent/JP5762262B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6228813A (en) * | 1985-07-31 | 1987-02-06 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Driving control device for ship generator |
JPH07139510A (en) * | 1993-11-16 | 1995-05-30 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Hydraulic transmission of hydraulic working machine |
JP2010501409A (en) * | 2006-08-31 | 2010-01-21 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | Ship equipped with propulsion system with waste heat recovery and driving method thereof |
JP2008111384A (en) * | 2006-10-31 | 2008-05-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Surplus exhaust energy recovery system for marine engine |
WO2010076543A2 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-08 | Poclain Hydraulics Industrie | Hydraulic motor with radial pistons and control by cylinder |
WO2011018660A1 (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-17 | Artemis Intelligent Power Limited | Fluid control system |
JP2011202611A (en) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Rotational speed control system for power turbine by hydraulic pump |
JP2011214461A (en) * | 2010-03-31 | 2011-10-27 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Supercharger surplus power recovery device of internal combustion engine |
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101739461B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-05-24 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a icebreaker |
KR101739460B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-05-25 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR101707504B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-02-16 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a jack-up rig |
KR20150053210A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-15 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR20150053209A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-15 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR102201254B1 (en) * | 2013-11-06 | 2021-01-12 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR102201252B1 (en) * | 2013-11-06 | 2021-01-12 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR101739459B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-05-25 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a containership |
KR20150053211A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-15 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR102201253B1 (en) * | 2013-11-06 | 2021-01-12 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR101739462B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-05-24 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a containership |
KR101707505B1 (en) * | 2013-11-06 | 2017-03-08 | 대우조선해양 주식회사 | Method for controlling power plant |
KR20150052728A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a jack-up rig and power generation method |
KR20150052749A (en) * | 2013-11-06 | 2015-05-14 | 대우조선해양 주식회사 | Method for controlling power plant |
KR101628852B1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-06-10 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker |
KR20150063239A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-09 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using lng carrier and power generation method |
KR20150063238A (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-09 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using a tanker and power generation method |
KR101628854B1 (en) * | 2013-11-29 | 2016-06-10 | 대우조선해양 주식회사 | Power plant using lng carrier |
KR101937019B1 (en) | 2017-03-27 | 2019-01-09 | 주식회사 현대미포조선 | Renovated method of liquefied natural gas carrier |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5762262B2 (en) | 2015-08-12 |
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