JP5334470B2 - 非接触式の船舶用給電システム、船舶及び船舶への給電方法 - Google Patents

Description

本発明は、船舶の接岸時の荷役用の給電等において、船舶の内部に荷役用の発電システムを持つことなく、陸上側の給電システムからの電力を安全に使用できる非接触式の船舶用給電システム、船舶及び船舶への給電方法に関する。

最近は、環境問題から車両やロボットなどの走行エネルギーをＣＯ₂排出を削減するために陸上の大規模発電装置で発電した電力システムから給電することが行われ始めている。船舶においても、ＣＯ₂を抑制する動きがあるが、大型船においては推進機関で使用するエネルギーは非常に大きく、また、航海期間も長期間に亘るため、これらのエネルギーを陸上からの給電で賄おうとすると、莫大な量の電気エネルギーを蓄電する必要があり、実用化に至っていないという問題がある。

また、油槽船や液化ガス運搬船に代表されるような可燃性ガスを生じる貨物を運搬する船舶においては、給電用の電力ケーブルの接続ではスパーク等による人命への危険性が伴うので、スパーク等に対して防爆仕様にする必要がある。仮に船舶の前端、後端若しくは貨物区画から２．４ｍ以上上空となるような安全区画内で電力ケーブルを接続するとしても、可燃性ガスを生じる貨物を運搬する船舶の荷役基地は、貨物受渡設備近傍のみが接岸可能となっている桟橋形式の港が多く、電力ケーブルを船舶へ引き込む場所が限定されるために、長い距離にわたって電力ケーブルを持ち運ぶ必要が生じるので、防爆仕様で無い電力ケーブルの接続は実用的ではない。

その上、可燃性ガスを生じる貨物を運搬する船舶では、緊急時には船舶を迅速に離岸できるように電力ケーブルの接続を簡単にかつ確実に離脱できるように構成する必要がある。そのため、船舶と陸上側の給電設備の端子と電力ケーブルとを固定的に接続することはできないという問題がある。

一方、コネクタやパンタグラフ等の物理的な接触なしで、移動体に電気エネルギーを供給する非接触式の給電システムが実用化しつつある。この非接触式給電システムは、電磁波やマイクロ波等を利用した非接触式の給電装置を用いることにより、給電用の電力ケーブルを接続することなく、必要な電力を陸上から給電するシステムである。

この非接触式の電力供給システムの例としては、電源供給側の一次コイルを巻いた一次鉄心に対して、エアギャップを設けて、受電側の二次コイルを巻いた二次鉄心を配置する静止型のチャージシステムや、給電側のレールに対してエアギャップを設けて受電側のピックアップ鉄心を配置するような移動型のレールシステムがある。

これらのシステムでは、電磁誘導現象を利用して、電源供給側の一次システムで１０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの高周波交流電流によって電磁エネルギーを発生させ、それを受電側の二次側システムで電気エネルギーに変換する。この非接触式の給電装置では、一次側の電極に電気を流すことで、ショートやスパークを引き起こすことなく、電磁波により電力を伝達して、物理的に分離された二次側の電極において電気を発生させ、電力を伝達することができる。また、マイクロ波による電気エネルギーの非接触での電力供給も行われるようになってきている。

そのため、次のような効果を奏することができる。つまり、非接触なので、磨耗部品がなくメンテナンスフリーで、ショートや感電の心配が無い。また、接触や磨耗による粉塵が発生しないのでクリーンな環境に対応できる。その上、接触による騒音が無く、水中でも給電が可能であり、しかも、移動物体が、給電板や給電レールに沿って移動中に、非接触で給電する場合には、加速及び移動速度による制約が無い。

従って、この非接触式の給電システムを用いることにより、可燃性ガスを発生するような貨物船への陸上からの給電に際しての給電ケーブルの接続による諸問題を解決できると考えられる。

この非接触式の給電システムを船舶に適用したものの一つとして、船舶の電源に接続された給電コイルと船舶で使用される負荷に接続された受電コイルの一方を排水可能な挿入孔を備えた防水構造の筒状部材として構成し、他方を挿入孔に着脱自在に挿入される防水構造の柱状部材として構成して、電動リール、電動ポンプ、投光器等の電気機器を電気接点で接続することをなくして、使用時のショートや感電等の危険性を無くす船舶用の給電システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この船舶用の給電システムでは、船舶内で使用される機器に船舶の電源から電力を供給しており、非接触式での給電により単に外部に露出した電気接点を無くすだけのものであり、非接触式の給電方式により、陸上側の外部の電力システムから船舶内部の電力システムへ電力を供給することに関しては触れられておらず、また、この筒状部材に柱状部材を挿入する構成では緊急時における離脱を容易に行うことが難しいという問題がある。

また、外部から給電可能に設置され、蓄電装置に接続された非接触給電端子を有し、この蓄電装置に外部からの電力を充電して、これによりメインインペラや旋回用インペラやカメラやセンサや制御装置等の装置全体の電力を賄う遊泳式点検装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この遊泳式点検装置では、潜水母船と非接触給電端子同士を嵌合して潜水母船側から遊泳式点検装置に電力を非接触で供給しているが、供給した電力を一旦蓄電装置で充電し、この蓄電装置を分離後の点検装置全体の電力源としている。このような点検装置全体のエネルギーを給電する給電システムを、天然ガス輸送船等の大型の船舶に適用しようとすると、非接触式の給電システムと蓄電装置が著しく大きくなり、実用化が困難であるという問題がある。

一方、発明者は、次のような貨物船特有の事情を考慮することで、貨物船へ非接触式の給電システムを適用できるようになるとの知見を得た。つまり、液化天然ガス運搬船（ＬＮＧ船）や油槽船（タンカー）等においては、荷役に際して荷役用のポンプを駆動するために、船舶の推進用の機関とは別に補機と呼ばれる発電機を備えている。この荷役用の電力は、常時必要な船内の居住区用の電力に比べると大きいため、一般に発電機の容量は荷役時の必要電力を基に決められている。また、大きな電力が必要な時期も接岸している荷役時に限られている。そのため、船舶の一生において荷役時間が占める割合は大きくないにも係わらず、荷役時のみに必要な電力によって決定された大きな容量の発電機を備えることは、船舶の運航システムを中心として捉えた場合には効率的ではなく無駄が大きいシステムとなっている。従って、この荷役時の電力を陸上側から給電するだけでも、船舶にとっては大きなメリットが生じることになる。
特開２００５−２１７０４５号公報 特開平１０−２２１４８１号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、非接触式の給電システムを船舶の荷役用の電力供給に適用して、船舶の荷役用の電力を発生する船舶側の発電機器とこの電力発生に使用される船舶側での燃料を省略できる非接触式の船舶用給電システム、船舶及び船舶への給電方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の非接触式の船舶用給電システムは、船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶用給電システムであって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船舶側では、船舶の外部に露出した部位に船内の電力システムに接続した受電用部材を備え、陸上側では、船舶側の受電用部材に電気的に非接触で対面し、かつ、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を設けて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の電力システムに給電すると共に、前記受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、前記給電用部材を陸上側にて移動可能に形成し、船舶の接岸時の前記受電用部材の変位に、前記給電用部材を追従させる相対変位減少装置を陸上側に設けたことを特徴とする。
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の非接触式の船舶用給電システムは、船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶用給電システムであって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船舶側では、船舶の外部に露出した部位に船内の電力システムに接続した受電用部材を備え、陸上側では、船舶側の受電用部材に電気的に非接触で対面し、かつ、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を設けて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の電力システムに給電すると共に、前記受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、前記給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時における前記受電用部材と前記給電用部材との間の相対変位に対して、前記受電用部材を前記給電用部材に対面するように追従させる相対変位減少装置を船舶側に設けたことを特徴とする。
これらの相対変位減少装置を設けることにより、船舶の荷役に特有の潮位や船舶の喫水変化による鉛直方向の変位や潮流や風による水平方向の変位や波や風に起因する船舶動揺による変位等を吸収して、受電用部材と給電用部材との相対位置関係を常に給電可能な範囲に維持できる。そのため、両部材を小さくすることができる。

なお、この「電気的に非接触で」とは受電用部材と給電用部材との間を直接電流が流れる状態（スパーク等の放電状態も含む）ではないことを示し、両部材が絶縁体を介して一時的に接触したり、緊急離脱が可能な緩やかに接合状態で絶縁体を介して荷役中のみ継続的に接続されるような場合まで排除するものではない。また、この受電用部材と給電用部材は、電磁誘導を利用する場合は受電用電極と給電用電極であり、マイクロ波を利用する場合は受電アンテナと送電アンテナとなる。

この非接触式の給電システムでは、船舶全体で必要とする電力ではなく、接岸時のみで必要とされる電力を賄うように給電するように構成したので、船舶に適用する際の非接触式の給電システムの大型化と船舶に搭載する蓄電装置の大型化による実用化上で障害となる問題を解決して、船舶に非接触式の給電システムを適用できるようになる。

そのため、電磁波やマイクロ波等を利用した非接触式の給電装置を用いることができるようになるので、メンテナンスのフリー性、ショートや感電に対する安全性、水中における給電可能性、緊急時の離脱の容易性等の非接触式のメリットを得ることができる。従って、可燃性ガスを発生するような貨物船への陸上設備からの給電に際しての、給電用電力ケーブルを電気的に接続する場合に発生する安全性や緊急離脱等の諸問題を解決できる。特に、船舶が桟橋から緊急離脱する場合等において、非接触であるので、受電用部材と給電用部材を分離する作業を要せず、迅速かつ安全に離脱することができる。

上記の非接触式の船舶用給電システムにおいて、船舶の外部から供給する電力は接岸時における荷役用電力に対応する電力であり、船舶側においては、荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないように構成すると、船舶側に蓄電装置を設ける必要がなくなり、また、荷役用の電力の発電用機器類を省略できるようになるので、その分の船舶側のスペースと重量の軽減を図ることができる。

また、上記の非接触式の船舶用給電システムにおいて、給電時には前記受電用部材と前記給電用部材を電気的には接触しない状態で接合し、この接合状態を、所定の大きさ以上の力又はモーメントが分離方向に作用したときには前記受電用部材と前記給電用部材が分離する接合状態とし、分離時及び緊急離脱時には前記接合状態を解除して前記受電用部材と前記給電用部材を分離状態とするように構成する。

この所定の大きさ以上の力又はモーメントが分離方向に作用したときには受電用部材と給電用部材が分離する接合状態は、例えば、表面を絶縁体で包んだ磁石を用いたり、面ファスナーを用いたり、所定の力以上でロックが外れる係合装置を用いたり、所定の力以上で破損する係合装置を用いたりすることで容易に実施できる。この緩やかな接合を用いることにより、受電用部材と給電用部材との相対位置を固定することができるので、相対変位減少装置の追従制御が著しく容易となる。この構成によれば、船舶が桟橋から緊急離脱する場合等において、所定の大きさ以上の力又はモーメントが分離方向に作用したときには受電用部材と給電用部材が自動的に分離するので、受電用部材と給電用部材を分離する作業を要せず、迅速かつ安全に離脱することができる。

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶は、船舶の内部において、船舶の移動用駆動源を設けると共に、接岸時に使用される電力の一部又は全部の電力源として、上記の非接触式の船舶用給電システムから給電される電力システムを設けて構成される。この構成によれば、船舶が桟橋から緊急離脱する場合等において、非接触又は所定の力又はモーメントで分離できるので、特に、受電用部材と給電用部材を分離する作業を要せず、迅速かつ安全に離脱することができる。

また、上記の船舶において、荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないように構成される。この構成によれば、荷役用の発電システムを船舶の内部に設ける必要がなくなるので、その分重量、配置スペース、メンテナンスが減少し、船舶の軽量化、機関室の省スペース化を図ることができる。また、船舶側での発電用の燃料が不要になる。

また、上記の目的を達成するための本発明の船舶への給電方法は、船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶への給電方法であって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船内の電力システムに接続した船舶側の受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時の前記受電用部材の変位に、前記給電用部材を追従させて、前記受電用部材に前記給電用部材を電気的に非接触で対面させて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の前記電力システムに給電することを特徴とする。
あるいは、上記の目的を達成するための本発明の船舶への給電方法は、船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶への給電方法であって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船内の電力システムに接続した船舶側の受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時における前記受電用部材と前記給電用部材との間の相対変位に対して、前記受電用部材を前記給電用部材に対面するように追従させて、前記受電用部材に前記給電用部材を電気的に非接触で対面させて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の前記電力システムに給電することを特徴とする。

これらの船舶への給電方法によれば、非接触式の給電システムで船舶の荷役用の電力を賄うことができるので、メンテナンスのフリー性、ショートや感電に対する安全性、水中における給電可能性、緊急時の離脱の容易性等の非接触式で生じるメリットを得ることができる。従って、可燃性ガスを発生するような貨物船への陸上設備からの給電に際しての給電用電力ケーブルを電気的に接続する場合に発生する安全性や緊急離脱等の諸問題を解決できる。

また、上記の非接触式の船舶用給電方法において、船舶の外部から供給する電力は接岸時における荷役用電力に対応する電力であり、船舶側においては、荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないと、船舶側に蓄電装置を設ける必要がなくなり、荷役用の電力の発電用機器類を省略できるので、その分の船舶側のスペースと重量の軽減を図ることができる。従って、船舶に適用する際の非接触式の給電システムの大型化と蓄電装置の大型化による実用化上で障害となる問題を解決して、船舶に適用できるようになる。

本発明の非接触式の船舶用給電システム、船舶及び船舶への給電方法によれば、船舶に搭載される発電機の容量を削減することができるようになる。その結果、船舶における燃料の消費量を削減できる。更に、陸上も含めたシステムとして考えた場合、他の用途に対する給電も行う大規模な発電設備から供給される電力を供給することにより、発電効率を高めることでシステム全体としての消費燃料の削減及びＣＯ₂排出量の削減が可能となる。

以下、図面を参照して本発明に係る非接触式の船舶用給電システム、船舶及び船舶への給電方法の実施の形態について説明する。なお、ここでは、受電用部材としては受電用電極板で、給電用部材としては給電用電極板で説明するが、本発明は、電極は板状に限定されず、他の形状でもよく、また、マイクロ波利用の場合等では電極の替わりにアンテナを使用する場合もあるので、本発明は電極に限定されるものでもない。

図１に本願発明に係る実施の形態の非接触式の船舶用給電システム１を示す。この非接触式の船舶用給電システム１においては、船舶１０では、機関室１１に荷役用の電力システムの一部（配電盤等）１２を設けると共に、接岸側の舷側に受電用電極板（受電用部材）１３を支持する受電側支持装置１４を設けて構成する。この受電用電極板１３は電力ケーブル１５により荷役用の電力システムの一部１２の端子１２ａに固定接続される。

この受電用電極板１３は、電磁誘導現象を利用する非接触式の給電方法を用いる場合には、２次鉄心と２次コイルを有して形成され、その表面は金属面が露出しないように合成樹脂等の絶縁物質で覆われて構成される。また、マイクロ波を利用する非接触式の給電方法を用いる場合には、この受電用電極板１３の替わりにマイクロ波受信器として作用する受電アンテナで構成される。つまり、受電用部材は受電アンテナとなる。

岸壁（陸上）２０側においては、液化天然ガス貨物船（ＬＮＧ船）のような可燃性ガスを発生する貨物を運搬する船舶１０を接岸する場合には、船舶１０の全長に渡って接岸しないで、船舶１０の貨物受渡近傍のみが接岸部分２１に接岸される。この接岸部分２１又はその近傍に、給電用の電力システム２２を備えると共に、給電用電極板（給電用部材）２３を支持する支持装置２４を設けて構成する。この給電用電極板２３は電力ケーブル２５により給電用の電力システム２２の端子２２ａに固定接続される。

この給電側電極板１３は、電磁誘導現象を利用する非接触式の給電方法を用いる場合には、１次鉄心と１次コイルを有して形成され、その表面は金属面が露出しないように合成樹脂等の絶縁物質で覆われて構成される。また、マイクロ波を利用する非接触式の給電方法を用いる場合には、この給電用電極板２３の替わりにマイクロ波送信器として作用する送電アンテナで構成される。つまり、給電用部材は送電アンテナとなる。

次に、第１の実施の形態について説明する。この第１の実施の形態では、図２に模式的に示すように、船舶１０側の受電用電極板１３は船舶１０に固定支持され、船舶１０の潮位による鉛直方向の移動、船舶１０の喫水の変化に伴う鉛直方向の移動、波浪や風による水平方向の移動に対して、そのまま移動するように構成される。即ち、受電用電極板１３の船舶１０に対して位置関係は固定のままとする。

一方、岸壁２０側においては、給電用電極板２３は給電側支持装置２４に支持されるが、この給電側支持装置２４は、図３及び図４に示すように、船長方向Ｘには、枠体２４ａの下部に固定された車輪２４ｂの回転により移動し、上下方向Ｚには、枠体２４ａに固定された鉛直レール２４ｃに沿って移動するように構成される。また、船幅方向Ｙには、油圧シリンダ２４ｄによりテレスコピックになった腕２４ｅを伸縮することによって移動するように構成される。

一般の船舶においては、電極板１３、２３を給電可能な距離に近づけるため、電極板１３、２３に接続した電力ケーブル１５、２５を船上若しくは陸上から繰り出して電極板１３、２３の支持装置１４、２４に固定する。しかしながら、油槽船や液化ガス運搬船のように、港に対して船舶１０の接岸位置が決められている場合においては、船舶１０側と岸壁２０側における支持装置１４、２４の設置場所を一意に決定しておくことができるので支持装置１４、２４の移動範囲は狭い範囲となる。

第１の実施の形態では、この相対変位減少装置として機能する給電側支持装置２４により岸壁２０側の給電用電極板２３は３方向Ｘ、Ｙ、Ｚに移動可能となるので、船舶１０が岸壁２０に接岸している時には、船舶１０の潮位や喫水変化による鉛直方向（上下方向）Ｚの移動と、風や潮流等による船長方向Ｘと船幅方向Ｙの移動によって変化する受電用電極板１３の移動に給電用電極板２３を追従して移動することができ、両方の電極板１３、２３の相対位置を給電可能な範囲内に維持することができる。

これらの追従は、レーザー距離計等の光学的センサ（図示しない）やカメラと画像処理により、受電用電極板１３の移動を検知し、移動量を車輪２４ｂの回転駆動装置や鉛直レール２４ｃに沿って腕２４ｃの移動装置やシリンダ２４ｄの駆動装置をフィードバック制御等で駆動させることで容易に行うことができる。

なお、一般的には、接岸して荷役中の船舶１０の波や風による船体動揺は小さく、これらの運動による受電用電極板１３の傾斜角の変位は非常に小さく、また、運動による３方向Ｘ、Ｙ、Ｚの変位も小さいので給電用電極板２３と受電用電極板１３の大きさを多少大きくすることで対応できる。但し、これらの運動による傾斜角の変化に対応する必要が有る場合には、給電用電極板２３をそれに対応して傾斜可能に構成する。また、船体動揺による３方向Ｘ、Ｙ、Ｚの変位に対しても移動させる場合には、支持装置２４の給電用電極板２３の移動をこれらの運動周期と変位量に対応できるように構成する。

なお、陸上の荷役設備などの設備を保護する目的から、船舶１０が一定の移動距離以上を移動した場合には、緊急に離岸させる装置が港には装備されており、その装置が作動する範囲内を考慮して、給電用電極板２３の移動可能な範囲を設ければよい。

上記の構成によれば、給電を行っている間は、岸壁２０側の給電側支持装置２４により、受電用電極板１３の移動に給電用電極板２３を追従させて、船舶１０と岸壁２０との間に生じる相対変位を吸収する。また、緊急離脱時には、給電側支持同地２４により給電用電極板２３を受電用電極板１３から引き離すように移動することで、受電用電極板１３と給電用電極板２３を分離し、安全かつ迅速に船舶１０を岸壁２０から離脱させることができる。

次に第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態では、図５に模式的に示すように、岸壁２０側の給電用電極板２３は、船舶１０の接岸時に、受電用電極板１３の移動範囲内の所定の位置に給電用電極板２３を固定配置した後は、岸壁２０に固定支持される。

そして、船舶１０の潮位による鉛直方向Ｚの移動、船舶１０の喫水の変化に伴う鉛直方向Ｚの移動に対しては、船舶１０側の受動用電極板１３を移動するように構成される。なお、陸上２０側の給電用板２３は、完全に固定ではなく、岸壁を移動できるように構成し、細かい船舶１０の移動のみを受動用電極板１３の移動で対応するようにした方が、給電側電極板２３の大きさを小さくすることができるので、好ましい。

岸壁２０の給電側支持装置２４は、第１の実施の形態と略同様に構成されるが、給電用電極板２３の移動については、受動用板１３を追従する必要がなく、相対変位減少機能を持たない単なる移動装置でよい。一方、船舶１０側の受電側支持装置１４は、第１の実施の形態の岸壁２０側の給電側支持装置２４とほぼ同様に相対変位減少機能を有して構成される。但し、地面ではなく船体の側面に沿って移動可能に構成される。

上記の構成によれば、給電を行っている間は、船舶１０の受電側支持装置１４により、受電用板１３を給電用電極板２３の相対的な移動に追従させて移動し、船舶１０と岸壁２０との間に生じる相対変位を吸収する。また、緊急離脱時には、受電側支持装置１４により受電用電極板１３を給電用電極板２３から引き離すように移動することで、受電用電極板１３と給電用電極板２３を分離し、安全かつ迅速に船舶１０を岸壁２０から離脱させることができる。

次に第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態では、図６に模式的に示すように、陸上２０側の給電用電極板２３は、船舶１０と岸壁２０の間に配置された浮体３０に配設される。そして、船舶１０側の受電用電極板１３は、給電時には浮体３０に配設された給電用板２３に対面して浮体３０に搭載される。この浮体３０に搭載された受電用電極板１３に接続される電力ケーブル１５をコイル状に巻くなどして伸縮に柔軟性を持たせて形成する。また、浮体３０に搭載された給電用電極板２３に接続する電力ケーブル２５をコイル状に巻くなどして伸縮に柔軟性を持たせて形成する。この浮体３０は、岸壁２０側に係留され、潮位変化と共に上下方向に移動するが、船舶１０とこの浮体３０との変位は、電力ケーブル１５のコイル状に巻いた部分１５ａ等によって吸収する。また、岸壁２０とこの浮体３０との変位は、電力ケーブル２５のコイル状に巻いた部分２５ａ等によって吸収する。

この第３の実施の形態によれば、浮体３０と伸縮方向に許容範囲を持たせた電力ケーブル１５、２５によって船舶１０と岸壁２０との相対変位を減少するので、受電用電極板１３の受電側支持部材１４や給電用電極板２３の給電側支持部材２５の相対変位減少機構を省くことができ、構造を単純化できる。

上記の構成によれば、給電を行っている間は、浮体３０及び電力ケーブル１５、２５により、受電用電極板１３を給電用電極板２３の相対的な変位を吸収させて、船舶１０と岸壁２０との間に生じる相対変位を吸収する。また、緊急離脱時には、浮体３０に配設された給電用板２３から、受電用電極板１３を吊り上げる等して引き離すことで、受電用電極板１３と給電用電極板２３を分離し、安全かつ迅速に船舶１０を岸壁２０から離脱させることができる。

次に第４の実施の形態について説明する、この第４の実施の形態では、図７に模式的に示すように、船舶１０側の受電用電極板１３と陸上２０側の固定された給電用電極板２３とを電気的に非接触の状態のまま、所定の大きさ以上の力又はモーメントが分離方向に作用したときには受電用電極板１３と給電用電極板２３が分離する接合状態（以下、緩やかな接合という）とし、分離時及び緊急離脱時には接合状態を解除して受電用電極板１３と給電用電極板２３を分離状態とするように構成する。

この緩やかな接合は、例えば、受電用電極板１３と給電用電極板２３の給電能力に影響を与えない受電用電極板１３又は給電用電極板２３を固定支持する周囲部分等に表面を絶縁体で覆った電磁石を配置して、この電磁石の電磁力により、受電用電極板１３と給電用電極板２３を対面した状態で接合できるように構成してもよい。緊急離脱時は、磁石の電磁力よりも大きな力が作用したときに接合が解除される。また、永久磁石ではなく電磁石を使用して緊急離脱時には通電を中止して電磁力の発生を止めることで接合を解除してもよい。

あるいは、緩やかな接合として、面ファスナーの片方を受電用電極板１３の表面に固定支持し、面ファスナーの他方を給電用電極板２３の表面に固定支持するように構成しても良い。但し、防爆仕様が必要な場合には静電気が面ファスナーに溜まらないように静電気を逃がすことができる材料で形成し、アースも取っておくことが重要である。

また、緩やかな接合として、緊急離脱時に、この係合部に所定の大きさ以上の力が作用すると、係合部が弾性変形したり、破損したりして、係合部の係合が解除されるような構成とすることもできる。また、所定の引張力が作用すると破断するような紐状体で緊縛固定してもよい。

この第４の実施の形態でも、第３の実施の形態のように、電力ケーブル１５の受電用電極板１３との接続部に近い一部分１５ａをコイル状に巻いて形成し、電力ケーブル１５において伸縮方向の許容範囲を持たせる。これによって船舶１０と受電用電極板１３との相対変位を吸収する。

なお、船舶１０側からは電力ケーブル１５以外に受電用電極板１３を支持するコイルバネ１６ａを有するワイヤ１６を設けて、緊急離脱時にこれらのワイヤ１６を引っ張るか、船舶１０の移動により、これらのワイヤ１６により受電用電極板１３と給電用電極板２３の分離方向の力を作用させる。なお、給電時は、これらのコイルバネ１６ａによって、ある程度の変位を許容しながら受電用電極板１３と給電用電極板２３の接合体を適当な範囲内に位置保持する。

上記の構成によれば、これらの磁石等による緩やかな接合により、容易に受電用電極板１３と給電用電極板２３を所定の距離をおいて対面させることができる。この所定の距離は、受電用電極板１３と給電用電極板２３をスペーサや電極板１３、２３を覆う表面の厚みなどによって決めることができる。

給電を行っている間は、伸縮方向に許容範囲を持たせた電力ケーブル１５、２５とコイルバネ１６ａを有するワイヤ１６によって、受電用電極板１３と給電用電極板２３の接合体と船舶１０との間に生じる相対変位を吸収するので、受電用電極板１３の支持部材１５や給電用電極板２３の支持部材２５の相対変位減少機能を省くことができ、構造を単純化できる。

また、緊急離脱時には、ワイヤ１６を引っ張ることにより、受電用電極板１３と給電用電極板２３の接合を解除する力を作用させて、受電用電極板１３と給電用電極板２３を分離し、安全かつ迅速に船舶１０を岸壁２０から離脱させることができる。

次に第５の実施の形態について説明する、この第５の実施の形態では、図８に模式的に示すように、船舶１０側の受電用電極板１３と陸上２０側の固定された給電用電極板２３とを電気的に非接触の状態のまま緩やかな接合で接続し、この緩やかな接合を緊急時には容易に離脱できるように構成する。この緩やかな接合は、第４の実施の形態と同様に構成することができる。

この第５の実施の形態でも、第４の実施の形態のように、電力ケーブル２５の給電用電極板２３との接続部に近い一部分２５ａをコイル状に巻いて形成し、電力ケーブル２５において伸縮方向の許容範囲を持たせる。これによって岸壁２０と給電用電極板２３との相対変位を吸収する。

なお、岸壁２０側からは電力ケーブル２５以外に給電用電極板２３を支持するコイルバネ２６ａを有するワイヤ２６を設けたり、陸上２０側からは電力ケーブル２５以外に給電用電極板２３を支持するコイルバネ２６ａを有するワイヤ２６を設けて、緊急離脱時にこれらのワイヤ２６を引っ張るか、船舶１０の移動により、このワイヤ２６により受電用電極板１３と給電用電極板２３の分離方向の力を作用させる。なお、給電時は、これらのコイルバネ２６ａによって、ある程度の変位を許容しながら受電用電極板１３と給電用電極板２３の接合体を適当な範囲内に位置保持する。この構成によれば、第４の実施の形態と同様な作用効果を奏することができる。

上記の構成の船舶用給電システム１、船舶１０及び船舶への給電方法によれば、非接触式の給電システム１の給電用電極板２３を陸上の岸壁２０に設置し、陸上の発電機に接続された給電システム２２から伸びる電力ケーブル２５に接続する。一方、船舶１０においては、機関室１１等に配置された荷役用の電力システムの一部（配電盤等）１２の端子１２ａから伸びる電力ケーブル１５の先端に非接触式の給電システム１の給電用電極板１３を設けて設置する。それぞれの電極板１３，２３間の距離が給電可能な距離内に入った時点で、陸上の給電システム２２から電気を送ることで非接触状態での電極板１３、２３を介して船舶１０内への給電が行われる。

一方、給電中において、船舶１０は岸壁２０側の陸上設備に対して、潮位や船舶１０の喫水変化による鉛直方向Ｚの位置及び潮流や風による水平方向Ｘ、Ｙの位置が変化するが、これらの船舶１０と岸壁２０との間に生じる相対変位は、給電用電極板２３の給電側支持装置２４の相対変位減少装置の追従機構や、受電用電極板１３の受電側支持装置１４の相対変位減少装置の追従機構や、浮体３０と電力ケーブル１５、２５の追相対変位減少装置の追従機能や、柔らかな接合と電力ケーブル１５、２５やワイヤ１６、２６の追従機能により、これらの変位を吸収することができる。

また、緊急離脱時には、給電側支持装置２４による給電用電極板２３の分離や、受電側支持装置１４による受電用電極板１３の分離や、浮体３０からの受電用電極板１３の吊り上げや、緩やかな接合の解除により、迅速に、受電用電極板１３と給電用電極板２３と分離し、陸上側の給電システム２２と船舶１０側の荷役用の電力システム１２との給電ラインを切断することができ、船舶１０と安全かつ迅速に岸壁２０から離脱させることができる。

従って、船舶１０に搭載される発電機の容量を削減することができるようになり、船舶１０における燃料の消費量を削減できる。更に、陸上も含めたシステムとして考えた場合、他の用途に対する給電も行う大規模な発電設備から供給される電力を供給することにより、発電効率を高めることでシステム全体としての消費燃料の削減及びＣＯ₂排出量の削減が可能となる。

本発明の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの構成を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの受電用電極と給電用電極板の状態を模式的に示す側断面図である。 本発明の第１の実施の形態における給電用電極板の給電側支持装置の構成を示す背面図である。 図３の給電用電極板の給電側支持装置の構成を示す側面図である。 本発明の第２の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの受電用電極板と給電用電極板の状態を模式的に示す側断面図である。 本発明の第３の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの受電用電極板と給電用電極板の状態を模式的に示す側断面図である。 本発明の第４の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの受電用電極板と給電用電極板の状態を模式的に示す側断面図である。 本発明の第５の実施の形態における非接触式の船舶用給電システムの受電用電極板と給電用電極板の状態を模式的に示す側断面図である。

符号の説明

１ 非接触式の船舶用給電システム
１０ 船舶
１１ 機関室
１２ 荷役用の電力システムの一部
１２ａ、２２ａ 端子
１３ 受電用電極板（受電用部材）
１４ 受電側支持装置
１５、２５ 電力ケーブル
１５ａ、２５ａ 電力ケーブルのコイル状部分
１６、２６ ワイヤ
１６ａ、２６ａ コイルバネ
２０ 岸壁（陸上）
２１ 接岸部分
２２ 給電用の電力システム
２３ 給電用電極板（給電用部材）
２４ 受電側支持装置
２４ａ 枠体
２４ｂ 車輪
２４ｃ 鉛直レール
２４ｄ シリンダ
２４ｅ 腕
３０ 浮体
Ｘ 船長方向
Ｙ 船幅方向
Ｚ 上下方向

Claims (9)

1. 船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶用給電システムであって、
   接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船舶側では、船舶の外部に露出した部位に船内の電力システムに接続した受電用部材を備え、陸上側では、船舶側の受電用部材に電気的に非接触で対面し、かつ、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を設けて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の電力システムに給電すると共に、
   前記受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、前記給電用部材を陸上側にて移動可能に形成し、船舶の接岸時の前記受電用部材の変位に、前記給電用部材を追従させる相対変位減少装置を陸上側に設けたことを特徴とする非接触式の船舶用給電システム。
2. 船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶用給電システムであって、
   接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船舶側では、船舶の外部に露出した部位に船内の電力システムに接続した受電用部材を備え、陸上側では、船舶側の受電用部材に電気的に非接触で対面し、かつ、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を設けて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の電力システムに給電すると共に、
   前記受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、前記給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時における前記受電用部材と前記給電用部材との間の相対変位に対して、前記受電用部材を前記給電用部材に対面するように追従させる相対変位減少装置を船舶側に設けたことを特徴とする非接触式の船舶用給電システム。
3. 船舶の外部から供給する電力は接岸時における荷役用電力に対応する電力であり、船舶側においては、荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないことを特徴とする請求項１又は２に記載の非接触式の船舶用給電システム。
4. 給電時には前記受電用部材と前記給電用部材を電気的には接触しない状態で接合し、この接合状態を、所定の大きさ以上の力又はモーメントが分離方向に作用したときには前記受電用部材と前記給電用部材が分離する接合状態とし、分離時及び緊急離脱時には前記接合状態を解除して前記受電用部材と前記給電用部材を分離状態とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非接触式の船舶用給電システム。
5. 船舶の内部において、船舶の移動用駆動源を設けると共に、接岸時に使用される電力の一部又は全部の電力源として、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触式の船舶用給電システムから給電される電力システムを設けたことを特徴とする船舶。
6. 荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないことを特徴とする請求項５に記載の船舶。
7. 船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶への給電方法であって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船内の電力システムに接続した船舶側の受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時の前記受電用部材の変位に、前記給電用部材を追従させて、前記受電用部材に前記給電用部材を電気的に非接触で対面させて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の前記電力システムに給電することを特徴とする船舶への給電方法。
8. 船舶の外部から船舶の内部に給電する船舶への給電方法であって、接岸時における船内で使用する電力の一部又は全部に対応する電力を供給するために、船内の電力システムに接続した船舶側の受電用部材を船舶の船体の接岸側の舷側に設け、陸上側の給電システムに接続する給電用部材を陸上側にて移動可能に形成すると共に、船舶の接岸時における前記受電用部材と前記給電用部材との間の相対変位に対して、前記受電用部材を前記給電用部材に対面するように追従させて、前記受電用部材に前記給電用部材を電気的に非接触で対面させて、陸上側の前記給電システムから船舶の内部の前記電力システムに給電することを特徴とする船舶への給電方法。
9. 船舶の外部から供給する電力は接岸時における荷役用電力に対応する電力であり、船舶側においては、荷役用電力のための発電機器及び蓄電装置を備えないことを特徴とする請求項７又は８に記載の非接触式の船舶用給電方法。

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