WO2014155520A1 - ハイブリッド・タグボートの電池室 - Google Patents

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hybrid
tugboat
battery chamber
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勝久 渡邉
久夫 城山
民樹 原
山本　英治
浩一 倉八
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京浜ドック株式会社
株式会社ウィングマリタイムサービス
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    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Definitions

  • the present invention relates to a battery compartment for storing a lithium ion battery for supplying electric power to an electric motor, a specification thereof, and safety measures applied thereto in a hybrid tugboat using both a main engine and an electric motor as driving sources. is there.
  • a storage battery and an inverter are mounted in the hull in addition to the generator.
  • the storage battery is located in the engine room where the main engine and electric motor are installed, and is completely isolated from the equipment in the other engine room that is partially enclosed. The safety measures are not sufficient.
  • a lithium ion battery As the storage battery, a lithium ion battery is used, and it has a charging function for storing power from the outside and a discharging function for supplying power to the electric motor. If moisture adheres to the lithium ion battery and enters the inside, it is assumed that hydrogen gas is generated or heat is generated by electrolysis. For this reason, a safety device for detecting water is required. In addition, there is a risk of ignition due to overcharging of the lithium ion battery. If the battery burns, the fire spreads to the engine room and the fire spreads into the ship, and it is difficult to ensure the safety of the crew. Can be considered.
  • the ambient temperature of the lithium ion battery is set to about 25 ° C.
  • the charge / discharge capacity can be maximized.
  • the engine room is equipped with a device for generating heat such as the main engine.
  • An object of the present invention is to provide a battery chamber capable of improving the charge / discharge efficiency of a lithium ion battery while ensuring the safety of a ship and a crew.
  • the battery room of this hybrid tugboat is a battery room for storing a lithium ion battery that supplies power to the electric motor in a hybrid tugboat having both a main engine and an electric motor as a drive source for driving a propeller.
  • the main engine and the engine room on which the electric motor is mounted are separated and isolated and sealed, and separate the partition from the engine room and other hull parts;
  • a heat insulating material that is provided inside a part of the hull that forms the battery chamber and thermally shuts off the outside of the battery chamber, and an air conditioner that adjusts the temperature inside the battery chamber, and is stored in the battery chamber.
  • the lithium ion battery can maintain the temperature in the battery chamber in a temperature range that maximizes its charge / discharge capability.
  • the lithium-ion battery that supplies power to the electric motor of the hybrid tugboat is mounted in a battery room that is separated from the engine room and isolated, and the battery room is sealed. Even if water splashes, seawater can be prevented from entering the battery compartment. As a result, seawater does not adhere to or enter the lithium ion battery, and generation of hydrogen gas or fire from the lithium ion battery due to seawater attachment or intrusion can be eliminated. In the unlikely event of a fire, the fire spreads. It is possible to ensure the safety of the ship and the crew. Since the room temperature is maintained in a temperature range in which the lithium ion battery can maximize the charge / discharge capability by the air conditioner in the battery chamber, the charge / discharge efficiency of the lithium ion battery can be greatly improved.
  • FIG. 1 It is a side view which shows the external appearance of the starboard side of a ship. It is a top view of FIG. It is a top view which expands and shows the battery chamber shown by FIG. It is a top view which shows the abnormality detection system provided in the battery chamber. It is the front view which looked at the battery room from the stern side. It is a top view which shows the residential area provided in the upper deck.
  • a ship 10 shown in FIGS. 1 and 2 is a dredger, that is, a tugboat, and is used for, for example, a work of bringing a ship into a quay or a pier at a harbor or leaving the berth.
  • a ship propeller 12 is provided on the stern side of the hull 11.
  • a residential area 13 is provided on the upper deck, that is, the upper deck of the hull 11, and a wheelhouse is provided at the top of the residential area 13.
  • FIG. 2 shows a lower portion of the upper deck of the hull 11, and an engine room 14 is arranged on the stern side below the upper deck of the hull 11.
  • Two main engines 15 are mounted in the engine room 14.
  • An output shaft 16 of each main machine 15 is connected to a propulsion device 17, and an output shaft 19 of an electric motor 18 is connected to the propulsion device 17.
  • the output shafts 16 and 19 are connected to the propeller 12 via the propulsion device 17, and one or both of the driving force of the main machine 15 and the driving force of the electric motor 18 are transmitted to the propeller 12.
  • the propeller 12 is driven by the driving force of both the main engine 15 and the electric motor 18.
  • the illustrated ship 10 is a hybrid type having the main engine 15 and the electric motor 18 as drive sources.
  • the ship 10 is propelled by the main engine 15 and the electric motor 18, and when navigating without performing the work, the ship 10 is propelled by one or both of the main engine 15 and the electric motor 18.
  • the main engine 15 can be reduced in size, and the amount of carbon dioxide discharged from the ship to the harbor can be greatly reduced.
  • the propeller is driven only by the electric motor 18 at the time of navigation and power is supplied to the electric motor from the lithium ion battery instead of from the inboard generator, the discharge of carbon dioxide from the ship to the port can be minimized.
  • a battery room 20 separated and isolated from the engine room 14 is installed, and a lithium ion battery is stored in the room.
  • the hull 11 is provided with a bulkhead 21 on the bow side and a bulkhead 22 on the stern side.
  • the battery chamber 20 is partitioned by the partition walls 21 and 22 and the outer plate 11a of the hull 11, and the battery chamber 20 becomes a sealed housing space.
  • FIG. 3 is an enlarged plan view showing the battery chamber 20 shown in FIG. 2, and FIG. 5 is a front view of the battery chamber 20 as seen from the stern side.
  • a floor plate 25 is provided on the outer plate 11 a of the hull 11, and the upper surface side of the floor plate 25 is a battery chamber 20.
  • a lower side of the floor plate 25 is a water tank 26, and the water tank 26 is partitioned by a plurality of partition walls 27.
  • a plurality of support columns 28 are attached to the floor plate 25, and a device support member 29 made of a plate material is attached to the support column 28 at a distance L above the upper surface of the floor plate 25.
  • the space 30 is formed between the floor board 25 and the device support member 29.
  • a total of twelve power storage racks 32 each storing a lithium ion battery 31 are mounted on the device support member 29, a total of twelve power storage racks 32 each storing a lithium ion battery 31 are mounted. As shown in FIG. 3, three power storage racks 32 are combined to form a pair of racks, and the two rack pairs 32a and 32b are arranged in a row with a gap in the width direction of the outer plate 11a. The other two racks 32c and 32d are arranged on the bow side with a space from the rack pair 32a and 32b and are in a line with a gap.
  • the lithium ion battery 31 stored in each power storage rack 32 is composed of a plurality of modules. Each module is incorporated in a tray, and the plurality of trays are stored in the power storage rack 32.
  • an inverter unit 33 incorporating an inverter is mounted on the device support member 29, an inverter unit 33 incorporating an inverter is mounted.
  • the inverter controls the electric power supplied from the lithium ion battery 31 to the electric motor 18 and converts the direct current of the lithium ion battery 31 into an alternating current of a predetermined frequency that is discharged to the electric motor 18.
  • the lithium ion battery 31 is charged with electric power from the outside.
  • a generator 34 is mounted in the engine room 14 to generate electric power for charging the lithium ion battery 31.
  • Charging of the lithium ion battery 31 is also performed using a land power supply facility provided on the quay when the ship touches the quay. Charging of the lithium ion battery 31 may be performed using either the generator 34 or the onshore power supply facility.
  • a power supply cable (not shown) connected between the lithium ion battery 31 and the inverter is wound around the space 30 between the floor plate 25 and the device support member 29. Therefore, the power supply cable is not wound on the device support member 29, and the power supply cable is prevented from interfering with the operator when the crew member performs work in the battery chamber 20.
  • the power supply voltage of electricity input to the lithium ion battery 31 is set to 440 V, and the power supply cable can have a smaller diameter than the case where the voltage is lower than this, and the exclusive use of the wire bundle occupying the space 30 The area can be reduced.
  • an opening / closing door 35 is mounted on the stern side bulkhead 22 so as to be freely opened and closed. . Normally, the opening / closing door 35 is closed, and the battery chamber 20 is kept in a sealed state.
  • the engine room 14 is provided on the stern side, and the battery room 20 is provided on the bow side.
  • Devices such as the lithium ion battery 31 and the inverter 33 stored in the battery chamber 20 have a relatively large weight, and similarly, the main machine 15, the propulsion device 17, the generator 34, and the like mounted in the engine room 14 are also included. It has a relatively large weight. Therefore, by providing the battery chamber 20 on the bow side with respect to the engine room 14 on the stern side, coupled with the provision of the water tank 26 on the lower side of the battery chamber 20, the weight balance between the front and rear of the hull 11 is improved. The navigation stability of the ship 10 is improved.
  • FIG. 6 is a plan view showing a residential area 36 provided above the battery chamber 20.
  • a ladder that is, a ladder 37 is attached to the partition wall 21 that partitions the battery chamber 20.
  • the upper residential area 36 of the battery chamber 20 is provided in an upper deck 38.
  • the upper deck 38 has a hatch 39 for an emergency exit that can be opened and closed in correspondence with a ladder 37, as shown in FIG. Is provided adjacent to the residential area 36 and in the vicinity of the residential area 36. Normally, the hatch 39 is closed, but when the open / close door 35 becomes unusable, the crew can escape from the battery chamber 20 to the upper deck 38.
  • a plurality of crew rooms 41 are provided in the residential area 36.
  • an indoor unit 42 of an air conditioner is provided on the port side and the starboard side.
  • the temperature in the battery chamber 20 is adjusted and maintained by the air conditioner at a temperature at which the lithium ion battery 31 exhibits the maximum charge / discharge capability, for example, 25 ° C.
  • the humidity of the battery chamber 20 is also maintained at the optimum humidity by the air conditioner.
  • the outer plate 11 a of the hull 11 as a part for forming the battery chamber 20, the ceiling wall of the battery chamber 20 formed by the upper deck 38, and the partition walls 21, 22 are located between the outside of the ship and the battery chamber 20. Insulating material 43 is provided in order to thermally shut off.
  • the heat insulating material 43 is provided inside the partition walls 21 and 22 and a part of the hull 11 in a part of the hull 11 where the battery chamber 20 is partitioned, the air conditioning effect of the battery chamber 20 can be enhanced. Further, the heat insulating material 43 prevents condensation from forming on the part forming the battery chamber 20 such as the inner surface of the outer plate 11 a of the hull 11.
  • the temperature-controlled air is blown from the indoor unit 42 of the air conditioner toward the ceiling wall of the battery chamber 20.
  • the power storage rack 32 is provided with a plurality of cooling fans for cooling the lithium ion battery 31, and the battery chamber 20 is formed by the air flow generated by the cooling fan and the temperature-controlled air blown out from the indoor unit 42.
  • a circulating flow of temperature-controlled air is generated inside. This circulating flow also flows into the space 30 between the floor plate 25 and the device support member 29, and the cooling efficiency of the lithium ion battery 31 is enhanced. Furthermore, the pressure in the battery chamber 20 is prevented from being lower than the outside air due to the circulating flow.
  • the lithium ion battery 31 is mounted in the sealed battery chamber 20, and the battery chamber 20 is maintained at a constant temperature and humidity by the air conditioner, so that water droplets due to dew condensation form lithium ions.
  • the battery 31 is prevented from falling. Furthermore, even if the ship 10 navigates the rough sea, seawater can be prevented from entering the battery chamber 20.
  • the lithium ion battery 31 is separated and isolated from the engine room 14 without being mounted in the engine room 14 and stored in the sealed battery room 20, the seawater scattered in the upper deck 38 is In the unlikely event that the engine room 14 enters, seawater intrusion into the battery room 20 is prevented. This prevents seawater from touching the lithium ion battery 31.
  • hydrogen gas may be generated from the lithium ion battery 31 due to electrolysis, and in the unlikely event that the hydrogen gas is ignited, a fire is assumed.
  • the power storage rack 32 is not disposed on the floor plate 25 in the battery chamber 20 but is disposed on the device support member 29 provided with a space 30 at a position above the power storage rack 32.
  • the lithium-ion battery 31 can be reliably cooled by the cooling air that also flows below. Furthermore, even if seawater enters the battery chamber 20, it is possible to prevent seawater from immediately adhering to and entering the lithium ion battery 31, thereby preventing fire.
  • the vertical dimension of the space 30 is about 50 cm.
  • a water level detector 44 is provided in the battery chamber 20 as shown in FIG. 4 in order to detect this as an abnormal situation. It is attached above the floor board 25. When the water level detector 44 detects the ingress of water, an alarm signal is issued to an alarm device provided in the engine room 14 or the steering room, and an alarm lamp and an alarm buzzer are activated.
  • FIG. 4 is a plan view showing an abnormality detection system provided in the battery chamber 20 including the water level detector 44.
  • a plurality of gas detectors 45 are provided in the battery chamber 20 in order to detect hydrogen gas, that is, combustible gas.
  • a plurality of thermal fire detectors 46 and a plurality of smoke fire detectors 47 are provided dispersed in the battery chamber 20.
  • Each detector is attached to, for example, the ceiling surface of the battery chamber 20, and when an emergency such as a fire occurs in the battery chamber 20, it is the same as when the water level detector 44 detects the ingress of water.
  • an alarm signal is emitted from each detector to an alarm device provided in the engine room 14 or the steering room.
  • CO2 gas is supplied to the battery chamber 20 as a fire extinguishing gas.
  • a fire extinguishing gas supply device 48 is provided on the upper deck 38, and the fire extinguishing gas supply device 48 is located above the battery chamber 20.
  • a gas pipe 49 connected to the fire extinguishing gas supply device 48 is provided in the battery chamber 20, and the gas pipe 49 is attached to the ceiling surface of the battery chamber 20, for example.
  • the gas pipe 49 is provided with a plurality of gas outlets 49a, each of which generates an alarm when any one of the thermal fire detector 46 and the smoke fire detector 47 as an abnormality detector detects an abnormality.
  • the fire extinguishing gas is injected from the gas outlet 49a into the battery chamber 20 by the manual operation of the crew member who confirmed the site. As a result, even if a fire occurs in the battery chamber 20, the fire in the battery chamber 20 is extinguished and the spread of fire to other areas such as the engine room 14 and the residential area 36 is reliably prevented.
  • a plurality of natural ventilation cylinders 52 are provided in the battery chamber 20 as a ventilation device, and when the crew enters the battery chamber 20, the battery chamber 20 The atmospheric pressure state containing the same amount of oxygen as the outside air is maintained.
  • the natural ventilation cylinder 52 has a small diameter, and has a structure in which only air is communicated without seawater entering the battery chamber 20 from the upper deck 38.
  • a monitoring camera that is, a remote monitoring device 53 is attached to the ceiling surface of the battery chamber 20 or the like.
  • a signal of a photographed image photographed by the remote monitoring device 53 is transmitted to a display provided in the engine room 14 or the steering room. Thereby, the state of the battery compartment 20 can always be monitored by visually observing the display provided in the cockpit.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention, and the present invention can be applied to a hybrid tugboat using the same lithium ion battery.
  • the present invention stores a lithium ion battery for supplying electric power to the electric motor to ensure the safety of the ship and the crew. It is applied as a measure to increase the efficiency of lithium ion batteries.

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Abstract

　船舶と乗組員の安全を確保しつつ、リチウムイオン電池の充放電能率を向上させることができる電池室を提供する。　船体１１にはプロペラを駆動する駆動源として主機１５と電動モータ１８とが搭載されている。電動モータ１８に対して電力を供給するためのリチウムイオン電池３１は、機関室１４から分離され隔離されるとともに密閉された電池室２０に格納されている。リチウムイオン電池３１は、電池室２０の外部から供給される電力により充電される。船外と電池室２０との間は断熱材により熱的に遮断されており、電池室２０には電池室２０内の温度を調整する空気調和装置の室内機４２が設けられている。リチウムイオン電池３１が充放電能力を最大限に発揮する温度となるように、電池室２０の温度は空気調和装置により調整される。

Description

ハイブリッド・タグボートの電池室
　本発明は、主機と電動モータの両方を駆動源とするハイブリッド・タグボートにおいて、電動モータに電力を供給するリチウムイオン電池を格納する電池室、その仕様、及びそこに施される安全対策に関するものである。
　タグボートにおいては、主機つまりディーゼルエンジンと電動モータとをそれぞれ駆動源として利用するハイブリッド型が提案されている。タグボートをハイブリッド型とすると、港湾で船舶の着岸や離岸等の作業を行うときには、主機と電動モータの双方の駆動力をプロペラによる推進力及び曳航力として利用することができる。一方、作業を行うことなく港湾を航行する際には、主機のみ、電動モータのみ、または双方の駆動力を推進力として利用することができる。特許文献１には、船舶用ハイブリッド推進システムが記載されている。
特開２０１１－６３２５６号公報
　ハイブリッド・タグボートにおいては、電動モータに対して電力を供給するために、発電機の他に蓄電池やインバータが船体内に搭載されている。これまで提案されているハイブリッド・タグボートでは、蓄電池は、主機や電動モータが搭載される機関室に配置されており、一部が囲われているものの他の機関室内の機器と完全には隔離されておらず、また安全対策も十分とはいえない。
　蓄電池としては、リチウムイオン電池が使用されており、外部からの電力を蓄える充電機能と、電動モータに対して電力を供給する放電機能とを有している。このリチウムイオン電池に水分が付着し内部に侵入すると、電気分解により水素ガスが発生したり、発熱したりすることが想定される。このため、水を検知する安全装置が必要となる。また、リチウムイオン電池の過充電により発火するリスクも考えられ、万が一電池が燃えた場合、機関室への延焼や火災が船内へ拡大すること、更には乗組員の安全の確保が困難になることが考えられる。
　一方、リチウムイオン電池はその雰囲気温度を約２５℃程度に設定すると、充放電能力を最大限に発揮させることができるが、機関室には主機等の熱を発生させる機器が配置されているので、リチウムイオン電池を機関室に配置すると、リチウムイオン電池の充放電能力を最大限発揮させることができないだけでなく、リチウムイオン電池の耐久性が低下して寿命が短くなるという問題点がある。
　本発明の目的は、船舶と乗組員の安全を確保しつつ、リチウムイオン電池の充放電能率を向上させることができる電池室を提供することにある。
　このハイブリッド・タグボートの電池室は、プロペラを駆動する駆動源として主機と電動モータの両方を有するハイブリッド・タグボートにおいて、前記電動モータに対して電力を供給するリチウムイオン電池を格納する電池室であって、前記主機と前記電動モータを搭載する機関室とは分離され隔離されるとともに密閉された構造をもち、前記機関室やその他の船体部分からそれ自体を区画する隔壁と、前記隔壁の内側および前記電池室を形成する船体の一部の内側に設けられ電池室外との間を熱的に遮断する断熱材と、電池室内の温度を調整する空気調和装置とを有し、この電池室に格納される前記リチウムイオン電池が、その充放電能力を最大限に発揮する温度帯に電池室内の温度を維持できるようにした。
　ハイブリッド・タグボートの電動モータに電力を供給するリチウムイオン電池は、機関室から分離し隔離された電池室に搭載されており、電池室は密閉されているので、船舶の航行時にアッパーデッキ等に海水が飛散しても、電池室に海水が浸入することが防止される。これにより、リチウムイオン電池に海水が付着・浸入することがなく、海水付着・浸入に起因したリチウムイオン電池からの水素ガスの発生や火災発生をなくすことができ、万が一火災が発生した場合も延焼を防止し、船舶と乗組員の安全を確実に確保することができる。電池室は空気調和装置により、リチウムイオン電池が充放電能力を最大限に発揮することができる温度帯に室温が維持されるので、リチウムイオン電池の充放電効率を大幅に向上させることができる。
船舶の右舷側の外観を示す側面図である。 図１の平面図である。 図２に示された電池室を拡大して示す平面図である。 電池室に設けられた異常検出システムを示す平面図である。 電池室を船尾側から見た正面図である。 アッパーデッキに設けられた居住区を示す平面図である。
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２に示される船舶１０は、曳船つまりタグボートであり、例えば、港湾で船舶を岸壁や桟橋に接岸したり、離岸したりする作業のために使用される。船体１１の船尾側には船舶推進用のプロペラ１２が設けられている。船体１１の上甲板つまりアッパーデッキには居住区１３が設けられており、居住区１３の最上部には操舵室が設けられている。
　図２には船体１１のアッパーデッキの下方の部分が示されており、船体１１のアッパーデッキの下方の船尾側には機関室１４が配置されている。機関室１４内には２台の主機１５が搭載されている。それぞれの主機１５の出力軸１６は推進装置１７に連結されており、推進装置１７には電動モータ１８の出力軸１９が連結されている。それぞれの出力軸１６，１９は、推進装置１７を介してプロペラ１２に連結されており、プロペラ１２には、主機１５の駆動力と、電動モータ１８の駆動力の一方または双方が伝達される。例えば、タグボートにより港湾で船舶の曳船作業を行う際には、主機１５と電動モータ１８の双方の駆動力によりプロペラ１２を駆動する。一方、港湾においてタグボートの基地と曳船作業を行う場所の間を航行する際のように作業を行わないときには、主機１５と電動モータ１８のいずれか一方または双方の駆動力によりプロペラを駆動する。このように、図示する船舶１０は、駆動源として主機１５と電動モータ１８とを有するハイブリッド型となっている。船舶１０により曳船作業を行う際には、主機１５と電動モータ１８により船舶１０を推進し、作業を行わないで航行するときには主機１５と電動モータ１８の一方または双方により船舶１０を推進するようにしたので、主機１５を小型化することができ、船舶から港湾に排出される二酸化炭素の排出量を大幅に低減することができる。また航行時に電動モータ１８のみによりプロペラを駆動し、かつ電動モータへは船内発電機からではなくリチウムイオン電池から電力を供給する場合、船舶から港湾への二酸化炭素の排出を最小化できる。
　機関室１４に対して船首側には、機関室１４に対して分離かつ隔離された電池室２０が設置され、室内にリチウムイオン電池が格納されている。船体１１には、図２に示されるように、船首側の隔壁２１と、船尾側の隔壁２２とが隔てて設けられている。これらの隔壁２１，２２と船体１１の外板１１ａとにより電池室２０が区画され、電池室２０は密閉された収容空間となる。
　図３は図２に示された電池室２０を拡大して示す平面図であり、図５は電池室２０を船尾側から見た正面図である。
　図５に示されるように、船体１１の外板１１ａには床板２５が設けられており、床板２５の上面側が電池室２０となっている。この床板２５の下側は水タンク２６となっており、水タンク２６は複数の仕切り壁２７により仕切られている。床板２５には複数本の支柱２８が取り付けられており、支柱２８には床板２５の上面よりも距離Ｌだけ上方に位置させて、板材からなるデバイス支持部材２９が取り付けられている。このように、床板２５とデバイス支持部材２９との間には、空間３０が形成されている。
　デバイス支持部材２９の上には、それぞれリチウムイオン電池３１が収納される合計１２個の蓄電ラック３２が搭載されている。図３に示されるように、３つの蓄電ラック３２が組み合わされて一対のラック対が構成されており、２つのラック対３２ａ，３２ｂは外板１１ａの幅方向に隙間を隔てて一列となっており、他の２つのラック３２ｃ，３２ｄはラック対３２ａ，３２ｂに対して間隔を置いて船首側に配置されるとともに隙間を隔てて一列となっている。それぞれの蓄電ラック３２に収納されるリチウムイオン電池３１は、複数のモジュールから構成されるが、各モジュールがトレーに組み込まれ、複数のトレーが蓄電ラック３２に収納される。
　デバイス支持部材２９の上には、インバータが組み込まれたインバータユニット３３が搭載されている。インバータはリチウムイオン電池３１から電動モータ１８に供給される電力を制御し、リチウムイオン電池３１の直流電流を電動モータ１８に放電される所定周波数の交流電流に変換する。リチウムイオン電池３１には外部から電力が充電される。機関室１４内には、図２に示されるように、発電機３４が搭載され、リチウムイオン電池３１に充電するための電力を発電する。リチウムイオン電池３１に対する充電は、船舶が岸壁に接岸されたときに、岸壁に設けられた陸上電源設備を用いても行われる。リチウムイオン電池３１に対する充電は、発電機３４もしくは陸上電源設備のいずれを用いて行ってもよい。
　リチウムイオン電池３１とインバータとの間に接続される図示しない給電ケーブルは、床板２５とデバイス支持部材２９との間の空間３０に這い回されている。したがって、デバイス支持部材２９の上には給電ケーブルが這い回されておらず、乗組員が電池室２０内で作業を行う際に、給電ケーブルが作業者の邪魔をすることが防止される。リチウムイオン電池３１に入力される電気の電源電圧は４４０Ｖに設定されており、給電ケーブルはこれよりも低電圧とする場合よりも細い径とすることができ、空間３０内に占める配線束の専有面積を小さくできる。
　船体１１の外板１１ａ，隔壁２１，２２、および床板２５により密閉された電池室２０内に乗組員が出入りするために、船尾側の隔壁２２には開閉扉３５が開閉自在に装着されている。通常時には、開閉扉３５は閉じられており、電池室２０は密閉状態に保持される。
　上述のように、機関室１４が船尾側に設けられ、電池室２０は船首側に設けられている。電池室２０に格納されるリチウムイオン電池３１やインバータ３３等の機器は、比較的大重量を有し、同様に機関室１４内に搭載される主機１５、推進装置１７、および発電機３４等も比較的大重量を有している。したがって、船尾側の機関室１４に対して船首側に電池室２０を設けることにより、電池室２０の下側に水タンク２６が設けられることと相俟って、船体１１の前後の重量バランスが保持され、船舶１０の航行安定性が高められる。
　図６は電池室２０の上方に設けられた居住区３６を示す平面図である。電池室２０を区画する隔壁２１には、図５に示されるように、ラダーつまり梯子３７が取り付けられている。電池室２０の上側の居住区３６は、アッパーデッキ３８に設けられており、アッパーデッキ３８には、図６に示されるように、梯子３７に対応させて開閉式の緊急脱出口用のハッチ３９が居住区３６に隣接させて居住区３６の近傍に設けられている。通常時にはこのハッチ３９は閉じられているが、開閉扉３５が使用不能となったときには、乗組員が電池室２０内からアッパーデッキ３８へ脱出できる。なお、居住区３６には、複数の乗組員用の居室４１が設けられている。
　電池室２０内には、図３に示されるように、左舷側と右舷側とに空気調和装置の室内機４２が設けられている。電池室２０内の温度は、空気調和装置によって、リチウムイオン電池３１が最大限の充放電能力を発揮する温度、例えば、２５℃に調整され維持される。さらに、空気調和装置によって電池室２０の湿度も最適湿度に保持される。電池室２０を形成する部位としての船体１１の外板１１ａと、アッパーデッキ３８により形成される電池室２０の天井壁と、隔壁２１，２２の内側には、船外と電池室２０との間を熱的に遮断するために、断熱材４３が設けられている。このように、船体１１のうち電池室２０を区画形成する部位で隔壁２１，２２と船体１１の一部の内側に断熱材４３を設けると、電池室２０の空調効果を高めることができる。さらに、船体１１の外板１１ａの内面など、電池室２０を形成する部位に結露が発生することが、断熱材４３により防止される。
　空気調和装置の室内機４２からは電池室２０の天井壁に向けて温調された空気が吹き付けられる。蓄電ラック３２にはリチウムイオン電池３１を冷却するために複数の冷却ファンが設けられており、冷却ファンにより生成される空気流と、室内機４２から吹き出される温調空気とによって、電池室２０内には温調空気の循環流が生成される。この循環流は床板２５とデバイス支持部材２９との間の空間３０にも流れることになり、リチウムイオン電池３１の冷却効率が高められる。さらに、循環流によって電池室２０内の圧力が外気よりも低下することが防止される。
　リチウムイオン電池３１は、上述のように、密閉された電池室２０に搭載されており、電池室２０は、空気調和装置によって一定の温度と湿度に保持されているので、結露による水滴がリチウムイオン電池３１に落下することが防止される。さらに、船舶１０が荒れた海を航行しても、電池室２０内に海水が浸入することを防止できる。
　このように、リチウムイオン電池３１を機関室１４に搭載することなく、機関室１４から分離しかつ隔離されるとともに密閉された電池室２０内に格納したので、アッパーデッキ３８に飛散した海水が、万が一機関室１４に浸入しても、電池室２０内への海水の浸入が防止される。これにより、リチウムイオン電池３１に海水が触れることが防止される。因みに、リチウムイオン電池３１に海水が触れると、電気分解によりリチウムイオン電池３１から水素ガスが発生する恐れがあり、万が一水素ガスに引火した場合には火災発生が想定される。蓄電ラック３２は、電池室２０内の床板２５に配置されておらず、それよりも上方の位置に空間３０を隔てて設けられたデバイス支持部材２９の上に配置されているので、蓄電ラック３２の下方にも流れる冷却空気によりリチウムイオン電池３１を確実に冷却することができる。さらに、万が一、海水が電池室２０内に浸入しても、直ちに海水がリチウムイオン電池３１に付着・浸入することが防止され、火災発生を防止することができる。空間３０の上下方向の寸法は、約５０ｃｍ程度になっている。
　万が一、僅かであっても、電池室２０内に海水が浸入した場合には、これを異常事態として検出するために、図４に示されるように、電池室２０内には水位検出器４４が床板２５の上方に取り付けられている。この水位検出器４４が水の浸入を検出したときには、機関室１４や操舵室等に設けられた警報機に警報信号が発せられ、警報ランプや警報ブザーが作動するようになっている。
　図４は、水位検出器４４を含めて、電池室２０に設けられた異常検出システムを示す平面図である。万が一、電池室２０に水素ガスが発生した場合を想定し、電池室２０には水素ガスつまり可燃性ガスを検出するために、複数のガス検出器４５が設けられている。さらに、電池室２０に火災が発生した場合を想定し、複数の熱式火災検出器４６と、複数の煙式火災検出器４７とが電池室２０に分散して設けられている。それぞれの検出器は、例えば電池室２０の天井面等に取り付けられており、火災発生という緊急事態が電池室２０に発生した場合には、水位検出器４４が水の浸入を検出した場合と同様に、それぞれの検出器から機関室１４や操舵室等に設けられた警報機に警報信号が発せられるようになっている。
　電池室２０に火災が発生した場合には、ＣＯ２ガスを消火ガスとして電池室２０に供給するようにしている。アッパーデッキ３８の上には、図６に示されるように、消火ガス供給装置４８が設けられており、この消火ガス供給装置４８は電池室２０の上方に位置している。消火ガス供給装置４８に接続されるガス配管４９が、図４に示されるように、電池室２０に設けられており、ガス配管４９は、例えば電池室２０の天井面に取り付けられている。ガス配管４９には、複数のガス噴出口４９ａが設けられており、それぞれ異常検出器としての熱式火災検出器４６、および煙式火災検出器４７のいずれかが異常を検出したときには警報を発し、現場を確認した乗組員の手動操作で消火ガスがガス噴出口４９ａから電池室２０に噴射される。これにより、万が一、電池室２０に火災が発生したとしても、電池室２０内の火災が鎮火され、機関室１４や居住区３６等の他の領域への延焼が確実に防止される。
　電池室２０を必要に応じ弁を開けて換気するために、複数の自然通風筒５２が換気装置として電池室２０に設けられており、電池室２０内に乗組員が入り込むときには、電池室２０は外気と同じ酸素量を含む大気圧状態に保持される。自然通風筒５２の径は小径となっており、アッパーデッキ３８から電池室２０には海水が浸入することなく、空気のみが連通する構造となっている。
　電池室２０を常時監視するために、電池室２０の天井面等には監視カメラつまり遠隔監視装置５３が取り付けられている。この遠隔監視装置５３により撮影された撮影画像の信号は、機関室１４や操舵室等に設けられたディスプレイに送信される。これにより、操縦室に設けられたディスプレイを目視することにより、電池室２０の状態を常に監視することができる。
　本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、同様のリチウムイオン電池を用いるハイブリッド型のタグボートに適用することができる。
　この発明は、主機と電動モータとの両方が駆動源として搭載されるハイブリッド・タグボートにおいて、電動モータに電力を供給するためのリチウムイオン電池を格納し、船舶及び乗組員の安全を確保し、併せてリチウムイオン電池の効率性を高める方策として適用される。

Claims (8)

  1. 　プロペラを駆動する駆動源として主機と電動モータの両方を有するハイブリッド・タグボートにおいて、前記電動モータに対して電力を供給するリチウムイオン電池を格納する電池室であって、前記主機と前記電動モータを搭載する機関室とは分離され隔離されるとともに密閉された構造をもち、前記機関室やその他の船体部分からそれ自体を区画する隔壁と、前記隔壁の内側および前記電池室を形成する船体の一部の内側に設けられ電池室外との間を熱的に遮断する断熱材と、電池室内の温度を調整する空気調和装置とを有し、この電池室に格納される前記リチウムイオン電池が、その充放電能力を最大限に発揮する温度帯に電池室内の温度を維持できるようにした、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  2. 　請求項１記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、船体に前記電池室を区画する床板を設け、前記床板に当該床板の上面よりも上方の位置にデバイス支持部材を設け、前記リチウムイオン電池が収納された蓄電ラックを前記デバイス支持部材に配置するようにした、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  3. 　請求項２に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記リチウムイオン電池から前記電動モータに供給される電力を制御するインバータと、前記リチウムイオン電池との間を接続する給電ケーブルを、前記床板と前記デバイス支持部材との間の空間に這い回すようにした、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  4. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記電池室の異常温度と煙と可燃性ガスを検出する異常検出器と、当該異常検出器が前記電池室の異常を検出したときに消火ガスを前記電池室に供給する消火ガス供給装置とを有する、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記電池室の画像を撮影して送信する遠隔監視装置を有する、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記電池室に浸入した水を検出する水位検出器を有し、当該水位検出器が水を検出したときに前記電池室の外部に警報を発する、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記電池室は前記機関室よりも船首側であって、乗務員の居住区の下方に設けられており、前記電池室に設けられた梯子に対応させて前記居住区の近傍のアッパーデッキに開閉式のハッチを設けた、ハイブリッド・タグボートの電池室。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載のハイブリッド・タグボートの電池室において、前記電池室内の空気を換気する換気装置を有する、ハイブリッド・タグボートの電池室。
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