JP4445166B2 - 船舶の発電推進装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、航走用内燃機関と船内電力供給を行う発電用機器とを有する、船舶の推進装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の推進装置は、内燃機関及び動力伝達装置等により構成されており、内燃機関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。また、船内で使用する電気機器への電力供給は、バッテリに蓄えられた電力により行われ、バッテリへの蓄電は、前記推進装置の内燃機関に付設されるオルタネータ等の発電機により行われるように構成したものがあった。例えば、図１４に示すように、船舶の推進装置１０１は、内燃機関１０２及び動力伝達装置１０３等により構成され、該動力伝達装置１０３に接続されるプロペラ１０４を、内燃機関１０２により駆動するように構成している。また、内燃機関１０２にはオルタネータ１０５が付設されており、該オルタネータ１０５によりバッテリ１０６の充電が行われている。しかし、オルタネータ１０５により蓄電されるバッテリ１０６から出力される電力はさほど大きくないため、船内電力の全てを賄うことが困難であった。尚、推進装置１０１は、複数の防振部材１１１により支持された防振構造となっている。
【０００３】
また、図１５に示すように、船舶の推進装置１０１の内燃機関１０２とは別個に発電機駆動用機関１０７を設け、該発電機駆動用機関１０７により船内電力用発電機１０８を駆動して、船内電力用発電機１０８から十分な船内電力を供給するように構成したものがある。しかし、このような構成では、船舶の推進装置１０１の設置スペースに加えて、発電機駆動用機関１０７や船内電力用発電機１０８の設置スペースが必要となり、広いスペースを要することとなっていた。
【０００４】
さらに、図１６に示すように、内燃機関１０２によりプーリやベルトを介して駆動される発電機１０９を、該内燃機関１０２の一端部に別個に設けて、該発電機１０９により十分な船内電力を供給するように構成したものがある。しかし、この構成では、船舶の推進装置１０１が全体的に大きくなり、広い設置スペースが必要であり、防振部材１１１による防振構造も複雑となって、据付に手間がかかることとなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明においては、前述の問題を解決すべく、航走用の内燃機関（例えば前記内燃機関１０２）と発電用の機関（例えば前記発電機駆動用機関１０７）とを同一化して、船舶の推進装置１０１をコンパクトに構成しながら十分な船内電力の供給を可能とし、据付容易な防振構造をとることができる船舶の推進装置を提供するものである。また、この場合、内燃機関の出力を発電用機器と動力伝達装置とへ効率的且つ適正に分割する駆動系機構、及び配置構造を確立するとともに、安定した電力供給のための、発電用機器部の効果的な冷却機構を確立することをも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【０００７】
請求項１においては、内燃機関（２）のフライホイール（２１）及び、該フライホイール（２１）に連結される発電用機器（１０）を収納する、第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）と、プロペラ（４）駆動用の動力伝達装置（３）に設けたマウンティングフランジ（３ｂ）とを接合してなるものであって、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）は、前記フライホイール（２１）を収納するフライホイールハウジング（２１ａ）と、前記発電用機器（１０）を収納する発電用機器ケース（１０ａ）とに分割可能とし、該発電用機器ケース（１０ａ）をマウンティングフランジ（３ｂ）と接合する構成とし、該発電用機器ケース（１０ａ）の外周部に、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けた船舶の発電推進装置である。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載の船舶の発電推進装置において、前記冷却水回路（２６）に供給する冷却水は、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）とマウンティングフランジ（３ｂ）の外側にポンプ（Ｐ）を設け、該ポンプ（Ｐ）により冷却水入口（２６ａ）から海水を導入し、該発電用機器（１０）の近傍に配置されるフライホイールハウジング（２１ａ）、発電用機器ケース（１０ａ）及びマウンティングフランジ（３ｂ）内を冷却した後、内燃機関（２）を冷却して冷却水出口（２６ｂ）から回路外部へ排出するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１０】
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を示す側面断面図、図５は船舶の推進装置の発電用機器部の第二構成例を示す側面断面図、図６は船舶の推進装置の発電用機器部の第三構成例を示す側面断面図である。
【００１１】
図７は回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器を示す側面断面図、図８は同じく正面断面図、図９は回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器の別構成例を示す側面断面図である。
【００１２】
図１０は空冷構造に構成した発電用機器の冷却構造を示す側面断面図、図１１は冷却水が船舶の外部から取り入れられる冷却回路を有する、発電用機器の冷却構造を示す図、図１２は発電用機器のケース内に冷却水回路を設けた、発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【００１３】
図１３は冷却水が船舶内に設けられる冷却回路内を循環する、発電用機器の冷却構造を示す図、図１４は従来の船舶の推進装置の概略構成を示す図、図１５は従来の船舶の推進装置の第二の構成例の概略構成を示す図、図１６は従来の船舶の推進装置の第三の構成例の概略構成を示す図である。
【００１４】
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、内燃機関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。該内燃機関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、内燃機関２には、該内燃機関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、内燃機関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、内燃機関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。
【００１５】
尚、本推進装置１は、図２に示すように、動力伝達装置３が内燃機関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、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、内燃機関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。
【００１６】
このように、発電用機器１０を内燃機関２と動力伝達装置３との間に介装して、該発電用機器１０を内燃機関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、内燃機関１０によりプーリやベルトを介して駆動される発電機を、該内燃機関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。
【００１７】
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、内燃機関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は内燃機関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。
【００１８】
ＦＷハウジング２１ａには発電用機器ケース１０ａが一体的に接合されており、該発電用機器ケース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。
【００１９】
発電用機器ケース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を発電用機器ケース１０ａに装着することで、動力伝達装置３が内燃機関２に取付固定される。また、発電用機器１０の回転軸は内燃機関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。
【００２０】
また、発電用機器１０は、図５に示すように、ステータコイル１１をＦＷハウジング２１ａに直接固設し、マグネットロータ１２をフライホイール２１の外周面に固設して構成することもできる。即ち、発電用機器１０は、ＦＷハウジング２１ａ内に直接内蔵して構成することも可能である。
【００２１】
このように、発電用機器１０を、ＦＷハウジング２１ａに内蔵して構成したり、ＦＷハウジング２１ａに接合される発電用機器ケース１０ａに内蔵したりして構成することで、内燃機関２に接続する動力伝達装置３の仕様が変更された場合でも、同じ発電用機器１０をそのまま用いることができ、多様な動力伝達装置に対応できて発電用機器１０の汎用性を高めることができる。また、ＦＷハウジング２１ａや発電用機器ケース１０ａに内蔵することで、外部に発電用機器１０を設けた場合に比べて、該発電用機器１０を確実に保護することができ、故障の減少や信頼性の向上を図ることができる。さらに、発電用機器１０をＦＷハウジング２１ａに直接内蔵して構成した場合には、推進装置１のクランク軸２ａ方向の長さを短縮することができ、該推進装置１をコンパクトに構成することができる。
【００２２】
また、発電用機器１０の回転軸は、動力伝達装置３の入力軸３ａ又は内燃機関２のクランク軸２ａと、互いに軸中心を一致させて同芯配置されているので、内燃機関２からの駆動力を動力伝達装置３へ伝達するための駆動力伝達軸を減少することができるとともに、推進装置１全体の重量のバランスをとることができて振動低減を図ることが可能となる。
【００２３】
また、発電用機器１０のマグネットロータ１２は、動力伝達装置３と内燃機関２との接合部、即ち動力伝達装置３の入力軸３ａと、内燃機関２のクランク軸２ａとの接合部よりも外周側に配置されているので、該マグネットロータ１２の回転時における周速を大きく確保することができ、発電用機器１０をＦＷハウジング２１ａ内に収納する等コンパクトに構成しつつ、大きな出力を得ることが可能となる。さらに、マグネットロータ１２及びステータコイル１１といった発電部位に発生する熱の冷却も行い易い。また、動力伝達装置３の入力軸３ａは、ダンパ２２等の継手を介してクランク軸２ａと接続されているので、内燃機関２の回転変動（トルク変動）による歯車騒音の低減や、クランク軸２ａや入力軸３ａといった軸系の保護を図ることができる。
【００２４】
また、推進装置１においては、図６に示すように、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内にステータコイル１１を固設するとともに、マグネットロータ１２をステータコイル１１の内側（中心側）に動力伝達装置３の入力軸３ａと一体的回転可能に配置して、該マウンティングフランジ３ｂに発電用機器１０を内蔵するように構成することもできる。このように構成することで、動力伝達装置３に内燃機関２とは異なる仕様の内燃機関を接続する場合でも、同一の発電用機器１０をそのまま用いることができ、多様な内燃機関に対応できて発電用機器１０の汎用性を高めることができる。
【００２５】
また、本推進装置１においては、発電用機器１０の回転軸を、内燃機関２のクランク軸２ａ又は動力伝達装置３の入力軸３ａ等の回転軸に対して、異芯平行配置することもできる。例えば、図７、図８に示すように、内燃機関２のＦＷハウジング２１ａと、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂとの間に、発電用機器ケース１０ａ’が介装されている。
【００２６】
発電用機器ケース１０ａ’内においては、発電用機器ケース１０ａ’に回転自在に支持されるロータ軸１５と、該ロータ軸１５に固設されるマグネットロータ１２と、該マグネットロータ１２の外周位置に配置され、発電用機器ケース１０ａ’に固設されるステータコイル１１と、ロータ軸１５に固設される従動ギア１６とで構成される、発電ユニットＵが複数（本例では３個）設けられている。
【００２７】
発電ユニットＵの回転軸であるロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａの外周側に配置されている。即ち、発電ユニットＵのロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して、異芯で且つ平行に配置されている。また、入力軸３ａに固設される駆動ギア３ｃと、発電ユニットＵの従動ギア１６とが噛合している。
【００２８】
以上のように構成される、複数の発電ユニットＵを発電用機器ケース１０ａ’に内蔵した発電用機器１０’においては、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６とが噛合していることより、入力軸３ａの回転によりロータ軸１５が回転駆動される。ロータ軸１５が回転駆動されると、マグネットロータ１２がステータコイル１１に対して回転することとなり、発電が行われる。
【００２９】
このように、発電用機器１０’の回転軸である発電ユニットＵのロータ軸１５を、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して異芯平行配置することで、発電用機器１０’内に複数の発電ユニットＵを配設することができ、配設する発電ユニットＵの数も任意に設定することができる。これにより、配設する発電ユニットＵの数を適宜変更することで、発電用機器１０’の発電出力を自在に設定することが可能となる。
【００３０】
また、発電用機器１０における回転軸の、クランク軸２ａ又は動力伝達装置３の回転軸に対する異芯配置は、次のようにすることもできる。即ち、図９に示す発電用機器３０は、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ’に内蔵されており、マウンティングフランジ３ｂ’に回転自在に支持されるロータ軸１５と、該ロータ軸１５に固設されるマグネットロータ１２と、該マグネットロータ１２の外周位置に配置され、マウンティングフランジ３ｂ’に固設されるステータコイル１１と、ロータ軸１５に固設される従動ギア１６とで構成される。
【００３１】
発電用機器３０の回転軸であるロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａの外周側に配置されている。即ち、ロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して異芯配置されている。また、入力軸３ａに固設される駆動ギア３ｃと、発電ユニットＵの従動ギア１６とが噛合している。
【００３２】
以上のように構成される、発電用機器３０においては、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６とが噛合していることより、入力軸３ａの回転によりロータ軸１５が回転駆動される。ロータ軸１５が回転駆動されると、マグネットロータ１２がステータコイル１１に対して回転することとなり、発電が行われる。
【００３３】
この場合、発電用機器３０の回転軸であるロータ軸１５は一つだけ設けられ、該ロータ軸１５は入力軸３ａにより回転駆動されるので、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６との歯車比を変更することで、入力軸３ａの回転数に対するロータ軸１５の回転数を変更することができ、発電出力の大きさを任意に設定することが可能となっている。これにより、仕様が異なる内燃機関２を動力伝達装置３に接続する場合の適応性を高めることもできる。
【００３４】
次に、前記発電用機器１０の冷却構造について説明する。例えば、発電用機器１０を空冷構造とする場合は、図１０に示すように、フライホイール２１に冷却ファン２３を設けて発電用機器１０を冷却することができる。この場合、ＦＷハウジング２１ａには通気孔２１ｂを形成し、マウンティングフランジ３ｂには通気孔３ｄを形成する。
【００３５】
これにより、内燃機関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２１ｂ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３ｄから外部へ排出する、又は、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２１ｂから外部へ排出することができ、内燃機関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、冷却構造をコンパクトに構成することができる。
【００３６】
また、発電用機器１０を水冷構造とする場合は、以下のように構成することができる。図１１に示す推進装置１における、内燃機関２は冷却水回路２６を有しており、該冷却水回路２６の冷却水入口２６ａ近傍にはポンプＰが設けられている。該冷却水回路２６は、内燃機関２内、及び発電用機器１０内又は発電用機器１０近傍に配管されており、内燃機関２及び発電用機器１０の冷却を行うようにしている。発電用機器１０冷却用の冷却水回路２６は、本例では、発電部位である発電用機器ケース１０ａ近傍の、ＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内に配管されている。
【００３７】
該冷却水回路２６へは、回路外部に存在する海水や湖水等が冷却水として、冷却水入口２６ａを通じてポンプＰにより導入される。冷却水回路２６へ導入された冷却水は、まず、発電用機器１０近傍に配置されるＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内を冷却した後、内燃機関２を冷却して、その後、冷却水出口２６ｂから回路外部へ排出されるように構成されている。このように、発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内を冷却することで、結果的に、発熱する発電用機器１０の発電部位が冷却されることとなる。
【００３８】
また、発電用機器１０においては、前述の図１０に示したように、フライホイール２１に冷却ファン２３を設け、ＦＷハウジング２１ａ及びマウンティングフランジ３ｂに、それぞれ通気孔２１ｂ及び通気孔３ｄを形成して構成される、空冷式の冷却構造も併設されている。これにより、通気孔３ｄから発電用機器１０内部に冷却風を導入するとともに、発電用機器１０を冷却した後の冷却風を通気孔２１ｂから外部へ排出するようにしている。
【００３９】
また、図１１に示す例においては、冷却水回路２６を発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａ及びマウンティングフランジ３ｂに配管したが、該冷却水回路２６は、図１２に示すように、発電用機器１０の発電用機器ケース１０ａ内に直接形成することも可能である。
【００４０】
このように、内燃機関２を冷却するための冷却水回路２６を発電用機器１０内又はその近傍へ導き、該発電用機器１０を冷却するように構成することで、発電用機器１０を効率良く冷却することができ、ステータコイル１１やマグネットロータ１２等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器１０や推進装置１の安定性や信頼性を向上することができる。また、冷却水回路２６は、冷却水入口２６ａから、回路外部の海水や湖水等を冷却水として取り入れるように構成しているので、安価に冷却構造を構成することができるとともに、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
また、発電用機器１０の水冷構造は、次のように構成することもできる。図１３に示す推進装置１における、内燃機関２は冷却水回路２７を有しており、該冷却水回路２７の冷却水入口２７ａ近傍にはポンプＰが設けられている。該冷却水回路２７は、内燃機関２内及びＦＷハウジング２１ａ内に配管されている。該冷却水回路２７へは、回路外部に存在する海水や湖水等が冷却水として、冷却水入口２７ａを通じてポンプＰａにより導入され、導入された冷却水は、まず、発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａを冷却した後、内燃機関２を冷却して、その後、冷却水出口２７ｂから回路外部へ排出されるように構成されている。
【００４２】
また、推進装置１には、清水回路２８が設けられている。清水回路２８は、内燃機関２内の機関清水回路２８ａと接続された閉回路であり、ポンプＰｂにより、清水回路２８内及び機関清水回路２８ａ内を、冷却水としての清水が循環している。清水回路２８は、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内に配管されており、該マウンティングフランジ３ｂは清水回路２８内を循環する冷却水によって冷却される。これにより、発電用機器１０の発電部位が冷却されることとなる。
【００４３】
また、清水回路２８における、マウンティングフランジ３ｂ部と、機関清水回路２８ａの接続部との間で、マウンティングフランジ３ｂ部よりも下流側の部分には、温水タンク２８ｂが設けられており、該温水タンク２８ｂ内には、マウンティングフランジ３ｂ部を通過して発電用機器１０を冷却した後の、温められた冷却水が貯留されるように構成している。この、温水タンク２８ｂに貯留された冷却水を、船内の温水供給に用いる等利用することで、排熱を効率的に利用することを可能としている。また、本構成においても、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４４】
即ち、内燃機関と動力伝達装置との間に発電用機器を設置し、該発電用機器のステータを、内燃機関のフライホイールハウジング、又は該フライホイールハウジングに接合されるケース部材に内蔵する機構において、該発電用機器の回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の何れかの回転軸に対して、同芯配置したので、内燃機関からの駆動力を動力伝達装置へ伝達するための駆動力伝達軸を減少することができるとともに、推進装置全体の重量のバランスをとることができて振動低減を図ることが可能となる。
【００４５】
また、船舶の推進装置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。そして、船舶の推進装置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。
【００４６】
また、内燃機関に接続する動力伝達装置の仕様が変更された場合でも、同じ発電用機器をそのまま用いることができ、多様な動力伝達装置に対応できて発電用機器の汎用性を高めることができる。さらに、フライホイールハウジングや、フライホイールハウジングに接合されるケースに内蔵することで、外部に発電用機器を設けた場合に比べて、該発電用機器の保護を図ることができ、故障の減少や信頼性の向上を図ることができる。また、発電用機器をフライホイールハウジングに直接内蔵して構成した場合には、推進装置のクランク軸方向の長さを短縮することができ、該推進装置をコンパクトに構成することができる。
【００４７】
また、内燃機関と動力伝達装置との間に発電用機器を設置し、該発電用機器のステータを、内燃機関のフライホイールハウジング、又は該フライホイールハウジングに接合されるケース部材に内蔵する機構において、該発電用機器の回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の何れかの回転軸に対して、異芯平行配置したので、発電用機器内に複数の発電ユニットを配設することが可能となり、配設する発電ユニットの数も任意に設定することができる。これにより、配設する発電ユニットの数を適宜変更して、発電用機器の発電出力を自在に設定することが可能となる。また、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の回転軸により、発電用機器の回転軸を駆動するように構成した場合、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の回転軸に固設される駆動ギアと、該駆動ギアと噛合しロータ軸に固設される従動ギアとの歯車比を変更することで、発電出力の大きさを任意に設定することが可能となる。これにより、仕様が異なる内燃機関を動力伝達装置に接続する場合の適応性を高めることもできる。
【００４８】
また、前記発電用機器のロータを、内燃機関と動力伝達装置との接合部よりも外周側に配置するとともに、内燃機関と動力伝達装置との接合部には、動力伝達経路としてダンパ等の継手を介装したので、該発電用機器のロータの回転時における周速を大きく確保することができ、発電用機器をフライホイールハウジング内に収納する等コンパクトに構成しつつ、大きな出力を得ることが可能となる。さらに、発電用機器のロータ及びステータといった発電部位に発生する熱の冷却も行い易い。また、動力伝達装置の回転軸が、ダンパ等の継手を介して内燃機関のクランク軸と接続されることとなるので、内燃機関の回転変動（トルク変動）による歯車騒音の低減や、クランク軸や動力伝達装置の回転軸といった軸系の保護を図ることができる。
【００４９】
また、前記フライホイールハウジング又は前記ケース部材の内部に、発電用機器冷却用のファンを設けたので、冷却構造をコンパクトに構成しつつ、内燃機関の駆動を利用して、発電用機器の効率的な冷却を行うことが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００５１】
請求項１に記載の如く、内燃機関（２）のフライホイール（２１）及び、該フライホイール（２１）に連結される発電用機器（１０）を収納する、第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）と、プロペラ（４）駆動用の動力伝達装置（３）に設けたマウンティングフランジ（３ｂ）とを接合してなるものであって、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けたので、内燃機関２を冷却するための冷却水回路２６を発電用機器１０内又はその近傍へ導き、該発電用機器１０を冷却するように船舶の発電推進装置を構成することで、発電用機器１０を効率良く冷却することができ、ステータコイル１１やマグネットロータ１２等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器１０や推進装置１の安定性や信頼性を向上することができる。
【００５２】
また、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）は、前記フライホイール（２１）を収納するフライホイールハウジング（２１ａ）と、前記発電用機器（１０）を収納する発電用機器ケース（１０ａ）とに分割可能であり、該発電用機器ケース（１０ａ）の外周部に、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けているので、前記内燃機関冷却用の冷却水を、発電用機器が内蔵される前記フライホイールハウジング又はケース部材の、内部又は近傍に通水することとなり、発電用機器を効率良く冷却することができ、該発電用機器のステータやロータ等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器や推進装置の安定性や信頼性を向上することができる。
【００５３】
請求項２に記載の如く、請求項１記載の船舶の発電推進装置において、前記冷却水回路（２６）に供給する冷却水は、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）とマウンティングフランジ（３ｂ）の外側にポンプ（Ｐ）を設け、該ポンプ（Ｐ）により冷却水入口（２６ａ）から海水を導入し、該発電用機器（１０）の近傍に配置されるフライホイールハウジング（２１ａ）、発電用機器ケース（１０ａ）及びマウンティングフランジ（３ｂ）内を冷却した後、内燃機関（２）を冷却して冷却水出口（２６ｂ）から回路外部へ排出するので、冷却水回路２６は、冷却水入口２６ａから、回路外部の海水を冷却水として取り入れるように構成しているので、安価に冷却構造を構成することができるとともに、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００５４】
また、前記冷却水は、船舶の外側より導入されるので、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。また、発電用機器の冷却構造を安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 船舶の推進装置の概略構成を示す図である。
【図２】 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である。
【図３】 マリンギアに構成した船舶の推進装置を示す側面図である。
【図４】 船舶の推進装置の発電用機器部を示す側面断面図である。
【図５】 船舶の推進装置の発電用機器部の第二構成例を示す側面断面図である。
【図６】 船舶の推進装置の発電用機器部の第三構成例を示す側面断面図である。
【図７】 回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器を示す側面断面図である。
【図８】 同じく正面断面図である。
【図９】 回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器の別構成例を示す側面断面図である。
【図１０】 空冷構造に構成した発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【図１１】 冷却水が船舶の外部から取り入れられる冷却回路を有する、発電用機器の冷却構造を示す図である。
【図１２】 発電用機器のケース内に冷却水回路を設けた、発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【図１３】 冷却水が船舶内に設けられる冷却回路内を循環する、発電用機器の冷却構造を示す図である。
【図１４】 従来の船舶の推進装置の概略構成を示す図である。
【図１５】 従来の船舶の推進装置の第二の構成例の概略構成を示す図である。
【図１６】 従来の船舶の推進装置の第三の構成例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 推進装置
２ 内燃機関
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
４ プロペラ
５ オルタネータ
１０ 発電用機器
１０ａ 発電用機器ケース
１１ ステータコイル
１２ マグネットロータ
２１ フライホイール
２１ａ フライホイールカバー
２２ ダンパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、航走用内燃機関と船内電力供給を行う発電用機器とを有する、船舶の推進装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、船舶の推進装置は、内燃機関及び動力伝達装置等により構成されており、内燃機関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。また、船内で使用する電気機器への電力供給は、バッテリに蓄えられた電力により行われ、バッテリへの蓄電は、前記推進装置の内燃機関に付設されるオルタネータ等の発電機により行われるように構成したものがあった。例えば、図１４に示すように、船舶の推進装置１０１は、内燃機関１０２及び動力伝達装置１０３等により構成され、該動力伝達装置１０３に接続されるプロペラ１０４を、内燃機関１０２により駆動するように構成している。また、内燃機関１０２にはオルタネータ１０５が付設されており、該オルタネータ１０５によりバッテリ１０６の充電が行われている。しかし、オルタネータ１０５により蓄電されるバッテリ１０６から出力される電力はさほど大きくないため、船内電力の全てを賄うことが困難であった。尚、推進装置１０１は、複数の防振部材１１１により支持された防振構造となっている。
【０００３】
また、図１５に示すように、船舶の推進装置１０１の内燃機関１０２とは別個に発電機駆動用機関１０７を設け、該発電機駆動用機関１０７により船内電力用発電機１０８を駆動して、船内電力用発電機１０８から十分な船内電力を供給するように構成したものがある。しかし、このような構成では、船舶の推進装置１０１の設置スペースに加えて、発電機駆動用機関１０７や船内電力用発電機１０８の設置スペースが必要となり、広いスペースを要することとなっていた。
【０００４】
さらに、図１６に示すように、内燃機関１０２によりプーリやベルトを介して駆動される発電機１０９を、該内燃機関１０２の一端部に別個に設けて、該発電機１０９により十分な船内電力を供給するように構成したものがある。しかし、この構成では、船舶の推進装置１０１が全体的に大きくなり、広い設置スペースが必要であり、防振部材１１１による防振構造も複雑となって、据付に手間がかかることとなっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明においては、前述の問題を解決すべく、航走用の内燃機関（例えば前記内燃機関１０２）と発電用の機関（例えば前記発電機駆動用機関１０７）とを同一化して、船舶の推進装置１０１をコンパクトに構成しながら十分な船内電力の供給を可能とし、据付容易な防振構造をとることができる船舶の推進装置を提供するものである。また、この場合、内燃機関の出力を発電用機器と動力伝達装置とへ効率的且つ適正に分割する駆動系機構、及び配置構造を確立するとともに、安定した電力供給のための、発電用機器部の効果的な冷却機構を確立することをも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決すべく、本発明は次のような手段を用いる。
【０００７】
請求項１においては、内燃機関（２）のフライホイール（２１）及び、該フライホイール（２１）に連結される発電用機器（１０）を収納する、第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）と、プロペラ（４）駆動用の動力伝達装置（３）に設けたマウンティングフランジ（３ｂ）とを接合してなるものであって、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）は、前記フライホイール（２１）を収納するフライホイールハウジング（２１ａ）と、前記発電用機器（１０）を収納する発電用機器ケース（１０ａ）とに分割可能とし、該発電用機器ケース（１０ａ）をマウンティングフランジ（３ｂ）と接合する構成とし、該発電用機器ケース（１０ａ）の外周部に、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けた船舶の発電推進装置である。
【０００８】
請求項２においては、請求項１記載の船舶の発電推進装置において、前記冷却水回路（２６）に供給する冷却水は、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）とマウンティングフランジ（３ｂ）の外側にポンプ（Ｐ）を設け、該ポンプ（Ｐ）により冷却水入口（２６ａ）から海水を導入し、該発電用機器（１０）の近傍に配置されるフライホイールハウジング（２１ａ）、発電用機器ケース（１０ａ）及びマウンティングフランジ（３ｂ）内を冷却した後、内燃機関（２）を冷却して冷却水出口（２６ｂ）から回路外部へ排出するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
【００１０】
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を示す側面断面図、図５は船舶の推進装置の発電用機器部の第二構成例を示す側面断面図、図６は船舶の推進装置の発電用機器部の第三構成例を示す側面断面図である。
【００１１】
図７は回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器を示す側面断面図、図８は同じく正面断面図、図９は回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器の別構成例を示す側面断面図である。
【００１２】
図１０は空冷構造に構成した発電用機器の冷却構造を示す側面断面図、図１１は冷却水が船舶の外部から取り入れられる冷却回路を有する、発電用機器の冷却構造を示す図、図１２は発電用機器のケース内に冷却水回路を設けた、発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【００１３】
図１３は冷却水が船舶内に設けられる冷却回路内を循環する、発電用機器の冷却構造を示す図、図１４は従来の船舶の推進装置の概略構成を示す図、図１５は従来の船舶の推進装置の第二の構成例の概略構成を示す図、図１６は従来の船舶の推進装置の第三の構成例の概略構成を示す図である。
【００１４】
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、内燃機関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。該内燃機関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、内燃機関２には、該内燃機関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、内燃機関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、内燃機関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。
【００１５】
尚、本推進装置１は、図２に示すように、動力伝達装置３が内燃機関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、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、内燃機関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。
【００１６】
このように、発電用機器１０を内燃機関２と動力伝達装置３との間に介装して、該発電用機器１０を内燃機関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、内燃機関１０によりプーリやベルトを介して駆動される発電機を、該内燃機関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。
【００１７】
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、内燃機関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は内燃機関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。
【００１８】
ＦＷハウジング２１ａには発電用機器ケース１０ａが一体的に接合されており、該発電用機器ケース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。
【００１９】
発電用機器ケース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を発電用機器ケース１０ａに装着することで、動力伝達装置３が内燃機関２に取付固定される。また、発電用機器１０の回転軸は内燃機関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。
【００２０】
また、発電用機器１０は、図５に示すように、ステータコイル１１をＦＷハウジング２１ａに直接固設し、マグネットロータ１２をフライホイール２１の外周面に固設して構成することもできる。即ち、発電用機器１０は、ＦＷハウジング２１ａ内に直接内蔵して構成することも可能である。
【００２１】
このように、発電用機器１０を、ＦＷハウジング２１ａに内蔵して構成したり、ＦＷハウジング２１ａに接合される発電用機器ケース１０ａに内蔵したりして構成することで、内燃機関２に接続する動力伝達装置３の仕様が変更された場合でも、同じ発電用機器１０をそのまま用いることができ、多様な動力伝達装置に対応できて発電用機器１０の汎用性を高めることができる。また、ＦＷハウジング２１ａや発電用機器ケース１０ａに内蔵することで、外部に発電用機器１０を設けた場合に比べて、該発電用機器１０を確実に保護することができ、故障の減少や信頼性の向上を図ることができる。さらに、発電用機器１０をＦＷハウジング２１ａに直接内蔵して構成した場合には、推進装置１のクランク軸２ａ方向の長さを短縮することができ、該推進装置１をコンパクトに構成することができる。
【００２２】
また、発電用機器１０の回転軸は、動力伝達装置３の入力軸３ａ又は内燃機関２のクランク軸２ａと、互いに軸中心を一致させて同芯配置されているので、内燃機関２からの駆動力を動力伝達装置３へ伝達するための駆動力伝達軸を減少することができるとともに、推進装置１全体の重量のバランスをとることができて振動低減を図ることが可能となる。
【００２３】
また、発電用機器１０のマグネットロータ１２は、動力伝達装置３と内燃機関２との接合部、即ち動力伝達装置３の入力軸３ａと、内燃機関２のクランク軸２ａとの接合部よりも外周側に配置されているので、該マグネットロータ１２の回転時における周速を大きく確保することができ、発電用機器１０をＦＷハウジング２１ａ内に収納する等コンパクトに構成しつつ、大きな出力を得ることが可能となる。さらに、マグネットロータ１２及びステータコイル１１といった発電部位に発生する熱の冷却も行い易い。また、動力伝達装置３の入力軸３ａは、ダンパ２２等の継手を介してクランク軸２ａと接続されているので、内燃機関２の回転変動（トルク変動）による歯車騒音の低減や、クランク軸２ａや入力軸３ａといった軸系の保護を図ることができる。
【００２４】
また、推進装置１においては、図６に示すように、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内にステータコイル１１を固設するとともに、マグネットロータ１２をステータコイル１１の内側（中心側）に動力伝達装置３の入力軸３ａと一体的回転可能に配置して、該マウンティングフランジ３ｂに発電用機器１０を内蔵するように構成することもできる。このように構成することで、動力伝達装置３に内燃機関２とは異なる仕様の内燃機関を接続する場合でも、同一の発電用機器１０をそのまま用いることができ、多様な内燃機関に対応できて発電用機器１０の汎用性を高めることができる。
【００２５】
また、本推進装置１においては、発電用機器１０の回転軸を、内燃機関２のクランク軸２ａ又は動力伝達装置３の入力軸３ａ等の回転軸に対して、異芯平行配置することもできる。例えば、図７、図８に示すように、内燃機関２のＦＷハウジング２１ａと、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂとの間に、発電用機器ケース１０ａ’が介装されている。
【００２６】
発電用機器ケース１０ａ’内においては、発電用機器ケース１０ａ’に回転自在に支持されるロータ軸１５と、該ロータ軸１５に固設されるマグネットロータ１２と、該マグネットロータ１２の外周位置に配置され、発電用機器ケース１０ａ’に固設されるステータコイル１１と、ロータ軸１５に固設される従動ギア１６とで構成される、発電ユニットＵが複数（本例では３個）設けられている。
【００２７】
発電ユニットＵの回転軸であるロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａの外周側に配置されている。即ち、発電ユニットＵのロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して、異芯で且つ平行に配置されている。また、入力軸３ａに固設される駆動ギア３ｃと、発電ユニットＵの従動ギア１６とが噛合している。
【００２８】
以上のように構成される、複数の発電ユニットＵを発電用機器ケース１０ａ’に内蔵した発電用機器１０’においては、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６とが噛合していることより、入力軸３ａの回転によりロータ軸１５が回転駆動される。ロータ軸１５が回転駆動されると、マグネットロータ１２がステータコイル１１に対して回転することとなり、発電が行われる。
【００２９】
このように、発電用機器１０’の回転軸である発電ユニットＵのロータ軸１５を、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して異芯平行配置することで、発電用機器１０’内に複数の発電ユニットＵを配設することができ、配設する発電ユニットＵの数も任意に設定することができる。これにより、配設する発電ユニットＵの数を適宜変更することで、発電用機器１０’の発電出力を自在に設定することが可能となる。
【００３０】
また、発電用機器１０における回転軸の、クランク軸２ａ又は動力伝達装置３の回転軸に対する異芯配置は、次のようにすることもできる。即ち、図９に示す発電用機器３０は、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ’に内蔵されており、マウンティングフランジ３ｂ’に回転自在に支持されるロータ軸１５と、該ロータ軸１５に固設されるマグネットロータ１２と、該マグネットロータ１２の外周位置に配置され、マウンティングフランジ３ｂ’に固設されるステータコイル１１と、ロータ軸１５に固設される従動ギア１６とで構成される。
【００３１】
発電用機器３０の回転軸であるロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａの外周側に配置されている。即ち、ロータ軸１５は、動力伝達装置３の入力軸３ａ及び内燃機関２のクランク軸２ａに対して異芯配置されている。また、入力軸３ａに固設される駆動ギア３ｃと、発電ユニットＵの従動ギア１６とが噛合している。
【００３２】
以上のように構成される、発電用機器３０においては、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６とが噛合していることより、入力軸３ａの回転によりロータ軸１５が回転駆動される。ロータ軸１５が回転駆動されると、マグネットロータ１２がステータコイル１１に対して回転することとなり、発電が行われる。
【００３３】
この場合、発電用機器３０の回転軸であるロータ軸１５は一つだけ設けられ、該ロータ軸１５は入力軸３ａにより回転駆動されるので、入力軸３ａの駆動ギア３ｃとロータ軸１５の従動ギア１６との歯車比を変更することで、入力軸３ａの回転数に対するロータ軸１５の回転数を変更することができ、発電出力の大きさを任意に設定することが可能となっている。これにより、仕様が異なる内燃機関２を動力伝達装置３に接続する場合の適応性を高めることもできる。
【００３４】
次に、前記発電用機器１０の冷却構造について説明する。例えば、発電用機器１０を空冷構造とする場合は、図１０に示すように、フライホイール２１に冷却ファン２３を設けて発電用機器１０を冷却することができる。この場合、ＦＷハウジング２１ａには通気孔２１ｂを形成し、マウンティングフランジ３ｂには通気孔３ｄを形成する。
【００３５】
これにより、内燃機関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２１ｂ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３ｄから外部へ排出する、又は、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２１ｂから外部へ排出することができ、内燃機関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、冷却構造をコンパクトに構成することができる。
【００３６】
また、発電用機器１０を水冷構造とする場合は、以下のように構成することができる。図１１に示す推進装置１における、内燃機関２は冷却水回路２６を有しており、該冷却水回路２６の冷却水入口２６ａ近傍にはポンプＰが設けられている。該冷却水回路２６は、内燃機関２内、及び発電用機器１０内又は発電用機器１０近傍に配管されており、内燃機関２及び発電用機器１０の冷却を行うようにしている。発電用機器１０冷却用の冷却水回路２６は、本例では、発電部位である発電用機器ケース１０ａ近傍の、ＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内に配管されている。
【００３７】
該冷却水回路２６へは、回路外部に存在する海水や湖水等が冷却水として、冷却水入口２６ａを通じてポンプＰにより導入される。冷却水回路２６へ導入された冷却水は、まず、発電用機器１０近傍に配置されるＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内を冷却した後、内燃機関２を冷却して、その後、冷却水出口２６ｂから回路外部へ排出されるように構成されている。このように、発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａ及び動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内を冷却することで、結果的に、発熱する発電用機器１０の発電部位が冷却されることとなる。
【００３８】
また、発電用機器１０においては、前述の図１０に示したように、フライホイール２１に冷却ファン２３を設け、ＦＷハウジング２１ａ及びマウンティングフランジ３ｂに、それぞれ通気孔２１ｂ及び通気孔３ｄを形成して構成される、空冷式の冷却構造も併設されている。これにより、通気孔３ｄから発電用機器１０内部に冷却風を導入するとともに、発電用機器１０を冷却した後の冷却風を通気孔２１ｂから外部へ排出するようにしている。
【００３９】
また、図１１に示す例においては、冷却水回路２６を発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａ及びマウンティングフランジ３ｂに配管したが、該冷却水回路２６は、図１２に示すように、発電用機器１０の発電用機器ケース１０ａ内に直接形成することも可能である。
【００４０】
このように、内燃機関２を冷却するための冷却水回路２６を発電用機器１０内又はその近傍へ導き、該発電用機器１０を冷却するように構成することで、発電用機器１０を効率良く冷却することができ、ステータコイル１１やマグネットロータ１２等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器１０や推進装置１の安定性や信頼性を向上することができる。また、冷却水回路２６は、冷却水入口２６ａから、回路外部の海水や湖水等を冷却水として取り入れるように構成しているので、安価に冷却構造を構成することができるとともに、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４１】
また、発電用機器１０の水冷構造は、次のように構成することもできる。図１３に示す推進装置１における、内燃機関２は冷却水回路２７を有しており、該冷却水回路２７の冷却水入口２７ａ近傍にはポンプＰが設けられている。該冷却水回路２７は、内燃機関２内及びＦＷハウジング２１ａ内に配管されている。該冷却水回路２７へは、回路外部に存在する海水や湖水等が冷却水として、冷却水入口２７ａを通じてポンプＰａにより導入され、導入された冷却水は、まず、発電用機器１０近傍のＦＷハウジング２１ａを冷却した後、内燃機関２を冷却して、その後、冷却水出口２７ｂから回路外部へ排出されるように構成されている。
【００４２】
また、推進装置１には、清水回路２８が設けられている。清水回路２８は、内燃機関２内の機関清水回路２８ａと接続された閉回路であり、ポンプＰｂにより、清水回路２８内及び機関清水回路２８ａ内を、冷却水としての清水が循環している。清水回路２８は、動力伝達装置３のマウンティングフランジ３ｂ内に配管されており、該マウンティングフランジ３ｂは清水回路２８内を循環する冷却水によって冷却される。これにより、発電用機器１０の発電部位が冷却されることとなる。
【００４３】
また、清水回路２８における、マウンティングフランジ３ｂ部と、機関清水回路２８ａの接続部との間で、マウンティングフランジ３ｂ部よりも下流側の部分には、温水タンク２８ｂが設けられており、該温水タンク２８ｂ内には、マウンティングフランジ３ｂ部を通過して発電用機器１０を冷却した後の、温められた冷却水が貯留されるように構成している。この、温水タンク２８ｂに貯留された冷却水を、船内の温水供給に用いる等利用することで、排熱を効率的に利用することを可能としている。また、本構成においても、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００４４】
即ち、内燃機関と動力伝達装置との間に発電用機器を設置し、該発電用機器のステータを、内燃機関のフライホイールハウジング、又は該フライホイールハウジングに接合されるケース部材に内蔵する機構において、該発電用機器の回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の何れかの回転軸に対して、同芯配置したので、内燃機関からの駆動力を動力伝達装置へ伝達するための駆動力伝達軸を減少することができるとともに、推進装置全体の重量のバランスをとることができて振動低減を図ることが可能となる。
【００４５】
また、船舶の推進装置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。そして、船舶の推進装置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。
【００４６】
また、内燃機関に接続する動力伝達装置の仕様が変更された場合でも、同じ発電用機器をそのまま用いることができ、多様な動力伝達装置に対応できて発電用機器の汎用性を高めることができる。さらに、フライホイールハウジングや、フライホイールハウジングに接合されるケースに内蔵することで、外部に発電用機器を設けた場合に比べて、該発電用機器の保護を図ることができ、故障の減少や信頼性の向上を図ることができる。また、発電用機器をフライホイールハウジングに直接内蔵して構成した場合には、推進装置のクランク軸方向の長さを短縮することができ、該推進装置をコンパクトに構成することができる。
【００４７】
また、内燃機関と動力伝達装置との間に発電用機器を設置し、該発電用機器のステータを、内燃機関のフライホイールハウジング、又は該フライホイールハウジングに接合されるケース部材に内蔵する機構において、該発電用機器の回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の何れかの回転軸に対して、異芯平行配置したので、発電用機器内に複数の発電ユニットを配設することが可能となり、配設する発電ユニットの数も任意に設定することができる。これにより、配設する発電ユニットの数を適宜変更して、発電用機器の発電出力を自在に設定することが可能となる。また、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の回転軸により、発電用機器の回転軸を駆動するように構成した場合、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の回転軸に固設される駆動ギアと、該駆動ギアと噛合しロータ軸に固設される従動ギアとの歯車比を変更することで、発電出力の大きさを任意に設定することが可能となる。これにより、仕様が異なる内燃機関を動力伝達装置に接続する場合の適応性を高めることもできる。
【００４８】
また、前記発電用機器のロータを、内燃機関と動力伝達装置との接合部よりも外周側に配置するとともに、内燃機関と動力伝達装置との接合部には、動力伝達経路としてダンパ等の継手を介装したので、該発電用機器のロータの回転時における周速を大きく確保することができ、発電用機器をフライホイールハウジング内に収納する等コンパクトに構成しつつ、大きな出力を得ることが可能となる。さらに、発電用機器のロータ及びステータといった発電部位に発生する熱の冷却も行い易い。また、動力伝達装置の回転軸が、ダンパ等の継手を介して内燃機関のクランク軸と接続されることとなるので、内燃機関の回転変動（トルク変動）による歯車騒音の低減や、クランク軸や動力伝達装置の回転軸といった軸系の保護を図ることができる。
【００４９】
また、前記フライホイールハウジング又は前記ケース部材の内部に、発電用機器冷却用のファンを設けたので、冷却構造をコンパクトに構成しつつ、内燃機関の駆動を利用して、発電用機器の効率的な冷却を行うことが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成したので、以下に示すような効果を奏する。
【００５１】
請求項１に記載の如く、内燃機関（２）のフライホイール（２１）及び、該フライホイール（２１）に連結される発電用機器（１０）を収納する、第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）と、プロペラ（４）駆動用の動力伝達装置（３）に設けたマウンティングフランジ（３ｂ）とを接合してなるものであって、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けたので、内燃機関２を冷却するための冷却水回路２６を発電用機器１０内又はその近傍へ導き、該発電用機器１０を冷却するように船舶の発電推進装置を構成することで、発電用機器１０を効率良く冷却することができ、ステータコイル１１やマグネットロータ１２等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器１０や推進装置１の安定性や信頼性を向上することができる。
【００５２】
また、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）は、前記フライホイール（２１）を収納するフライホイールハウジング（２１ａ）と、前記発電用機器（１０）を収納する発電用機器ケース（１０ａ）とに分割可能であり、該発電用機器ケース（１０ａ）の外周部に、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けているので、前記内燃機関冷却用の冷却水を、発電用機器が内蔵される前記フライホイールハウジング又はケース部材の、内部又は近傍に通水することとなり、発電用機器を効率良く冷却することができ、該発電用機器のステータやロータ等の発電部位の温度上昇を防いで、発電用機器や推進装置の安定性や信頼性を向上することができる。
【００５３】
請求項２に記載の如く、請求項１記載の船舶の発電推進装置において、前記冷却水回路（２６）に供給する冷却水は、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）とマウンティングフランジ（３ｂ）の外側にポンプ（Ｐ）を設け、該ポンプ（Ｐ）により冷却水入口（２６ａ）から海水を導入し、該発電用機器（１０）の近傍に配置されるフライホイールハウジング（２１ａ）、発電用機器ケース（１０ａ）及びマウンティングフランジ（３ｂ）内を冷却した後、内燃機関（２）を冷却して冷却水出口（２６ｂ）から回路外部へ排出するので、冷却水回路２６は、冷却水入口２６ａから、回路外部の海水を冷却水として取り入れるように構成しているので、安価に冷却構造を構成することができるとともに、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。
【００５４】
また、前記冷却水は、船舶の外側より導入されるので、冷却構造をコンパクトに構成しながら、冷却効率の向上を図ることができる。また、発電用機器の冷却構造を安価に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 船舶の推進装置の概略構成を示す図である。
【図２】 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である。
【図３】 マリンギアに構成した船舶の推進装置を示す側面図である。
【図４】 船舶の推進装置の発電用機器部を示す側面断面図である。
【図５】 船舶の推進装置の発電用機器部の第二構成例を示す側面断面図である。
【図６】 船舶の推進装置の発電用機器部の第三構成例を示す側面断面図である。
【図７】 回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器を示す側面断面図である。
【図８】 同じく正面断面図である。
【図９】 回転軸を、内燃機関のクランク軸又は動力伝達装置の入力軸に対して異芯配置した発電用機器の別構成例を示す側面断面図である。
【図１０】 空冷構造に構成した発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【図１１】 冷却水が船舶の外部から取り入れられる冷却回路を有する、発電用機器の冷却構造を示す図である。
【図１２】 発電用機器のケース内に冷却水回路を設けた、発電用機器の冷却構造を示す側面断面図である。
【図１３】 冷却水が船舶内に設けられる冷却回路内を循環する、発電用機器の冷却構造を示す図である。
【図１４】 従来の船舶の推進装置の概略構成を示す図である。
【図１５】 従来の船舶の推進装置の第二の構成例の概略構成を示す図である。
【図１６】 従来の船舶の推進装置の第三の構成例の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１ 推進装置
２ 内燃機関
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
４ プロペラ
５ オルタネータ
１０ 発電用機器
１０ａ 発電用機器ケース
１１ ステータコイル
１２ マグネットロータ
２１ フライホイール
２１ａ フライホイールカバー
２２ ダンパ
Claims (2)
- 内燃機関（２）のフライホイール（２１）及び、該フライホイール（２１）に連結される発電用機器（１０）を収納する、第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）と、プロペラ（４）駆動用の動力伝達装置（３）に設けたマウンティングフランジ（３ｂ）とを接合してなるものであって、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）は、前記フライホイール（２１）を収納するフライホイールハウジング（２１ａ）と、前記発電用機器（１０）を収納する発電用機器ケース（１０ａ）とに分割可能とし、該発電用機器ケース（１０ａ）をマウンティングフランジ（３ｂ）と接合する構成とし、該発電用機器ケース（１０ａ）の外周部に、前記発電用機器（１０）を冷却するための冷却水回路（２６）を設けたことを特徴とする船舶の発電推進装置。
- 請求項１記載の船舶の発電推進装置において、前記冷却水回路（２６）に供給する冷却水は、前記第一ハウジング（２１ａ・１０ａ）とマウンティングフランジ（３ｂ）の外側にポンプ（Ｐ）を設け、該ポンプ（Ｐ）により冷却水入口（２６ａ）から海水を導入し、該発電用機器（１０）の近傍に配置されるフライホイールハウジング（２１ａ）、発電用機器ケース（１０ａ）及びマウンティングフランジ（３ｂ）内を冷却した後、内燃機関（２）を冷却して冷却水出口（２６ｂ）から回路外部へ排出することを特徴とする船舶の発電推進装置。
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