WO2015151850A1

WO2015151850A1 - 燃料電池船

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Publication number: WO2015151850A1
Application number: PCT/JP2015/058409
Authority: WO
Inventors: 達也末崎
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2015-10-08
Anticipated expiration: 2016-09-30

Abstract

　燃料電池を動力源として航行する燃料電池船において、船体の剛性をさらに高めることができる技術を提供することを課題とする。燃料電池（５）を動力源として航行する燃料電池船（１）であって、燃料電池（５）に供給する燃料である水素を貯留する燃料タンク（６）を備え、燃料タンク（６）は、船体（２）の梁（２０）に支持されるものとする。好ましくは、燃料タンク（６）は、船体（２）の横梁（２１）の左端部から右端部に亘って配置されるもの、または、燃料タンク（６）は、船体（２）の縦梁（２２）の船首側端部から船尾側端部に亘って配置されるものとする。

Description

燃料電池船

　本発明は、燃料電池を動力源として航行する燃料電池船の技術に関する。

　従来、燃料電池を動力源として航行する燃料電池船に関する技術は公知となっている。
　前記燃料電池船には、推力を発生するプロペラと、プロペラを駆動するモータと、複数個の燃料電池スタックを有し水素と酸素とを反応させてモータを駆動する電力を発生する燃料電池と、燃料である水素を貯留する燃料タンクと、を備えるものがある（特許文献１参照）。

特開２００６－３３９５１号公報

　しかしながら、前記燃料電池船では、船体の剛性を高めるために複数個の梁が船底に設けられている。もっとも、前記燃料電池船では、より高い剛性の船体とすることが求められている。

　発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、燃料電池船において船体の剛性をさらに高めることができる技術を提供することを課題とする。

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

　本発明においては、燃料電池を動力源として航行する燃料電池船であって、前記燃料電池に供給する燃料を貯留する燃料タンクを備え、前記燃料タンクは、船体の梁に支持されるものである。

　本発明においては、前記燃料タンクは、前記船体の横梁の左端部から右端部に亘って配置されるものである。

　本発明においては、前記燃料タンクは、前記船体の縦梁の船首側端部から船尾側端部に亘って配置されるものである。

　本発明においては、前記燃料タンクは、分散して配置されるものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
　即ち、本発明によれば、船体の剛性をさらに高めることができる。

本発明の実施形態に係る燃料電池船の船底を示す平面模式図。同じく燃料電池船の船底を示す側面模式図。同じく燃料電池船の船底を示す斜視図。同じく燃料電池船のブロック図。同じく燃料電池船の船底を示す平面模式図。同じく燃料電池船の船底を示す側面模式図。同じく燃料電池船の船底を示す斜視図。別の実施形態に係る燃料電池船の側面模式図。同じく燃料電池船の拡大側面模式図。同じく燃料電池船の拡大斜視図。同じく燃料電池船の拡大側面模式図。同じく燃料電池船の拡大側面模式図。同じく燃料電池船の拡大側面模式図。

次に、図１から図４に記載の燃料電池船１について説明する。
　なお、以下において、図中に示す黒色矢印Ｆは燃料電池船１の前進方向を示し、燃料電池船１の前進方向に対して左方を燃料電池船１（船体２）の左方と、燃料電池船１の前進方向に対して右方を燃料電池船１（船体２）の右方として説明する。

　燃料電池船１は、燃料電池５（燃料電池５で発電された電力）を動力源として航行するように構成される。
　図１から図４に示すように、燃料電池船１は、船体２と、プロペラ３と、モータ４と、燃料電池５と、複数個の燃料タンク６と、バッテリ７と、供給管８と、制御装置９と、を備える。

　燃料電池船１の船体２は、数人乗用の船体２（例えば、小型ボート）で構成される。
　なお、船体２は、数十人乗用の船体２（例えば、水上バス）で構成することもできる。

　燃料電池船１のプロペラ３は、推力を発生する。プロペラ３は船体２の後部（トランサムゲートの下方）に配置される。

　燃料電池船１のモータ４は、電動モータであり、マリンギアを介してプロペラ３を駆動する。モータ４は、船体２内（船体２内後部の機関室１１内）に配置される。

　燃料電池船１の燃料電池５は、負極活物質としての水素と空気中より取り込んだ正極活物質としての酸素とを反応させて電力を発生する。燃料電池５は、複数個の燃料電池スタックを有し、モータ４を駆動する電力を発電する。燃料電池５は、船体２内に配置される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、金属素材または繊維強化プラスチック等で構成される所定のタンク（容器）であり、燃料電池５に供給する燃料を貯留する。前記燃料は水素である。燃料タンク６は、略円柱状に構成される。燃料タンク６は、供給管８に接続され、供給管８を介して燃料を燃料電池５に供給する。

　燃料電池船１のバッテリ７は、燃料電池５に接続されて、燃料電池５で発電した電力を蓄電する。バッテリ７は、モータ４に接続されて、蓄電した電力をモータ４に給電する。バッテリ７は、船体２内に配置される。

　燃料電池船１の制御装置９は、船体２の操舵室の、ハンドルおよびレバー等を有する操作部１０ａ、および、モニタおよび計器類等を有する表示部１０ｂに、電気的に接続される。
　制御装置９は、操作部１０ａが操作されることによって、燃料電池５、燃料タンク６、および、モータ４等の動作を制御する。制御装置９は、燃料電池５における電力の出力、燃料タンク６から燃料電池５への燃料の供給量、燃料タンク６の燃料の残量、バッテリ７の電力の残量、モータ４の回転数、および航行速度等を表示部１０ｂに表示させる。

　船体２は、その剛性を高めるために、複数個の梁２０が船底に設けられて構成される。梁２０は、横梁２１と縦梁２２とで構成される。
　横梁２１は、船体２の船底を横断するように配置される。互いに所定の間隔を空けて縦方向（船首尾方向）に並べて配置される。
　縦梁２２は、船体２の船底を縦断するように配置される。縦梁２２は、互いに所定の間隔を空けて横方向（左右方向）に並べて配置される。
　横梁２１と縦梁２２とは、平面視で直交するように配置される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、梁２０と一体的に構成される。燃料タンク６は、梁２０の上部に固定して設けられて、梁２０に支持される。

　以上のように、燃料タンク６が梁２０に支持される、燃料電池船１では、燃料タンク６が梁２０に支持されることから、梁２０の剛性をさらに高めて、船体２の剛性をさらに高めることができる。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、横梁２１と一体的に構成される。燃料タンク６は、横梁２１の上部に固定して設けられて、横梁２１に支持される。燃料タンク６は、横梁２１と平面視で重なるように配置される。燃料タンク６は、縦梁２２と平面視で直交するように配置される。

　以上のように、燃料タンク６が横梁２１に支持される、燃料電池船１では、燃料タンク６が横梁２１に支持されることから、横梁２１の剛性をさらに高めて、船体２の剛性をさらに高めることができる。

　燃料電池船１の船体２における隣り合う横梁２１同士は、燃料タンク６の直径よりも大きい間隔を空けて、それぞれ配置される。横梁２１は、所定の間隔を空けて船首尾方向に分散するように配置される。横梁２１は、船体２の船首側（前方）に少なくとも一個配置され、船体２の船尾側（後方）に少なくとも一個配置される。横梁２１は、船体２の船首側に二個配置され、船体２の船尾側に二個配置される。

　燃料電池船１の船体２の横梁２１は、船体２を船首尾方向に均等に三分割した三個の領域のうち、少なくとも二個の領域に少なくとも一個ずつ配置される。横梁２１は、船体２を船首尾方向に均等に三分割した三個の領域に、少なくとも一個ずつ配置される。以下において、便宜上、前記船体２を船首尾方向に三分割した三個の領域については、船首側から順に、領域Ａ、領域Ｂ、領域Ｃ、とそれぞれ称する。横梁２１は、領域Ａに一個配置される。横梁２１は、領域Ｂに二個配置される。横梁２１は、領域Ｃに一個配置される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、船首尾方向に分散して配置される横梁２１に支持されることから、船首尾方向に分散して配置される。燃料タンク６は、隣り合う燃料タンク６同士が接触しないように配置される。
　燃料タンク６は、領域Ａ、領域Ｂ、および領域Ｃのうち、少なくとも二個の領域に少なくとも一個ずつ配置される。燃料タンク６は、領域Ａ、領域Ｂ、および領域Ｃに、少なくとも一個ずつ配置される。燃料タンク６は、領域Ａに一個配置される。燃料タンク６は、領域Ｂに二個配置される。燃料タンク６は、領域Ｃに一個配置される。

　以上のように、燃料タンク６が分散して配置される、燃料電池船１では、重量物である燃料タンク６が分散して配置されることから、船体２のバランスを向上させることができる。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、横梁２１の左端部から右端部に亘って配置される。燃料タンク６は、複数個の縦梁２２（全ての縦梁２２）を横断するように配置される。燃料タンク６は、横梁２１と縦梁２２とが交差する部分と、複数個所（三箇所）において平面視で重なるように、配置される。

　以上のように、燃料タンク６が横梁２１の左端部から右端部に亘って配置される、燃料電池船１では、燃料タンク６が横梁２１の左端部から右端部に亘って配置されることから、横梁２１の剛性をさらに高めて、船体２の剛性をさらに高めることができる。

　燃料電池船１の船体２の横梁２１は、その上部に凹部２１ａを有する。
　横梁２１の凹部２１ａは、燃料タンク６が配置されるように構成される。横梁２１の凹部２１ａは、横梁２１の上部の左端部から右端部に亘って形成される。横梁２１の凹部２１ａは、燃料タンク６の外面の一部の形状と一致するような凹状に形成される。横梁２１の凹部２１ａは、その上面と燃料タンク６の下面とが密着して当接するように形成される。

　燃料電池船１の船体２の縦梁２２は、その上部に凹部２２ａを有する。
　縦梁２２の凹部２２ａは、燃料タンク６が配置されるように構成される。縦梁２２の凹部２２ａは、横梁２１と交差する部分に形成される。縦梁２２の凹部２２ａは、燃料タンク６の外面の一部の形状と一致するような凹状に形成される。縦梁２２の凹部２２ａは、その上面と燃料タンク６の下面とが密着して当接するように形成される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、横梁２１の凹部２１ａおよび縦梁２２の凹部２２ａに嵌め込まれるようにして配置された状態で梁２０に固定されて、梁２０（横梁２１および縦梁２２）に支持される。

　以上のように、横梁２１は、凹部２１ａを有し、燃料タンク６は、横梁２１の凹部２１ａに配置された状態で横梁２１に支持される、燃料電池船１では、燃料タンク６によって剛性を確保しつつ、凹部２１ａが形成されることによって横梁２１の重量を軽減させて船体２の重量を軽減させることができる。

　横梁２１と縦梁２２とは、横梁２１と縦梁２２とに囲まれるようにして複数個の矩形の枠２３が形成されるように、配置される。
　燃料電池５またはバッテリ７は、矩形の枠２３内に配置される。

　以上のように、横梁２１と縦梁２２とに囲まれるようにして複数個の矩形の枠２３が形成され、燃料電池５またはバッテリ７が矩形の枠２３内に配置される、燃料電池船１では、矩形の枠２３内のスペースを有効利用して燃料電池５またはバッテリ７を配置して、船体２内居住性を高めることができる。

　次に、図５から図７に記載の燃料電池船１について説明する。
　なお、図５から図７に記載の燃料電池船１の説明では、図１から図４に記載の燃料電池船１と同様の構成の部分については適宜省略し、図１から図４に記載の燃料電池船１の構成と異なる部分を中心に説明する。

　図５から図７に示すように、燃料電池船１の船体２は、その剛性を高めるために、複数個の梁２０が船底に設けられて構成される。梁２０は、横梁２１と縦梁２２とで構成される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、縦梁２２と一体的に構成される。燃料タンク６は、縦梁２２の上部に固定して設けられて、縦梁２２に支持される。燃料タンク６は、縦梁２２と平面視で重なるように配置される。燃料タンク６は、横梁２１と平面視で直交するように配置される。

　以上のように、燃料タンク６が、縦梁２２に支持される、燃料電池船１では、燃料タンク６が縦梁２２に支持されることから、縦梁２２の剛性をさらに高めて、船体２の剛性をさらに高めることができる。

　燃料電池船１の船体２における隣り合う縦梁２２同士は、燃料タンク６の直径よりも大きい間隔を空けて、それぞれ配置される。縦梁２２は、所定の間隔を空けて左右方向に分散するように配置される。縦梁２２は、船体２の左方に少なくとも一個配置され、船体２の右方に少なくとも一個配置される。縦梁２２は、船体２の左方に一個配置され、船体２の右方に一個配置され、船体２の中央（左右中央）に一個配置される。

　燃料電池船１の船体２の縦梁２２は、船体２を左右方向に均等に三分割した三個の領域のうち、少なくとも二個の領域に少なくとも一個ずつ配置される。縦梁２２は、船体２を左右方向に均等に三分割した三個の領域に、少なくとも一個ずつ配置される。以下において、便宜上、前記船体２を左右方向に三分割した三個の領域については、左方から順に、領域Ｄ、領域Ｅ、領域Ｆ、とそれぞれ称する。縦梁２２は、領域Ｄに一個配置される。縦梁２２は、領域Ｅに一個配置される。縦梁２２は、領域Ｆに一個配置される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、左右方向に分散して配置される縦梁２２に支持されることから、左右方向に分散して配置される。燃料タンク６は、隣り合う燃料タンク６同士が接触しないように配置される。
　燃料タンク６は、領域Ｄ、領域Ｅ、および領域Ｆのうち、少なくとも二個の領域に少なくとも一個ずつ配置される。燃料タンク６は、領域Ｄ、領域Ｅ、および領域Ｆに、少なくとも一個ずつ配置される。燃料タンク６は、領域Ｄに一個配置される。燃料タンク６は、領域Ｅに一個配置される。燃料タンク６は、領域Ｆに一個配置される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、縦梁２２の船首側端部から船尾側端部に亘って配置される。燃料タンク６は、複数個の横梁２１（全ての横梁２１）を縦断するように配置される。燃料タンク６は、横梁２１と縦梁２２とが交差する部分と、複数個所（四箇所）において平面視で重なるように、配置される。

　以上のように、燃料タンク６が縦梁２２の船首側端部から船尾側端部に亘って配置される、燃料電池船１では、燃料タンク６が縦梁２２の船首側端部から船尾側端部に亘って配置されることから、縦梁２２の剛性をさらに高めることができる。

　燃料電池船１の船体２の縦梁２２は、その上部に凹部２２ｂを有する。
　縦梁２２の凹部２２ｂは、燃料タンク６が配置されるように構成される。縦梁２２の凹部２２ｂは、縦梁２２の上部の船首側端部から船尾側端部に亘って形成される。縦梁２２の凹部２２ｂは、燃料タンク６の外面の一部の形状と一致するような凹状に形成される。縦梁２２の凹部２２ｂは、その上面と燃料タンク６の下面とが密着して当接するように形成される。

　燃料電池船１の船体２の横梁２１は、その上部に凹部２１ｂを有する。
　横梁２１の凹部２１ｂは、燃料タンク６が配置されるように構成される。横梁２１の凹部２１ｂは、縦梁２２と交差する部分に形成される。横梁２１の凹部２１ｂは、燃料タンク６の外面の一部の形状と一致するような凹状に形成される。横梁２１の凹部２１ｂは、その上面と燃料タンク６の下面とが密着して当接するように形成される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、横梁２１の凹部２１ｂおよび縦梁２２の凹部２２ｂに嵌め込まれるようにして配置された状態で梁２０に固定されて、梁２０（横梁２１および縦梁２２）に支持される。

　以上のように、縦梁２２は、凹部２２ｂを有し、燃料タンク６は、縦梁２２の凹部２２ｂに配置された状態で縦梁２２に支持される、燃料電池船１では、燃料タンク６によって剛性を確保しつつ、凹部２２ｂが形成されることによって縦梁２２の重量を軽減させて船体２の重量を軽減させることができる。

　次に、図８から図１２及び図４に記載の燃料電池船１について説明する。
　なお、図８から図１２及び図４に記載の燃料電池船１の説明では、図１から図７に記載の燃料電池船１と同様の構成の部分については適宜省略し、図１から図７に記載の燃料電池船１の構成と異なる部分を中心に説明する。

　燃料電池船１は、機関室１１を備える。燃料電池船１の機関室１１は、船体２内に配置される。機関室１１は、船体２の後下部に配置される。機関室１１は、モータ４およびトランスミッション等が配置されるように構成される。機関室１１は、モータ４等を配置可能な空間が船体２内の後下部に形成されるように、壁部材１２が配置されて構成される。壁部材１２は、上面と船首側面とを有する側面視略Ｌ字状の部材であり、モータ４を覆うように構成される。機関室１１は、壁部材１２の内側の前記モータ４等を配置可能な空間で構成される。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、モータ４を覆うように並べて配置される。燃料タンク６は、船体２内におけるモータ４が配置される部分と、船体２内におけるモータ４が配置される部分以外の部分と、を遮蔽するように配置される。
　燃料タンク６は、その軸心方向が船体２の船首尾方向と直交する（交差する）ように配置される。燃料タンク６は、その軸心方向が船体２の左右方向に沿うように配置される。

　以上のように、燃料タンク６がモータ４を覆うように並べて配置される、燃料電池船１では、モータ４を覆うように並べて配置される燃料タンク６によって、燃料タンク６に対してモータ４側と反対側（キャビン側）にモータ４の駆動音が漏れることを抑制することができる。
　したがって、燃料電池船１によれば、モータ４の駆動音が騒音として船体２内（キャビン内）に聞こえることを、抑制することができる。

　燃料電池船１の燃料タンク６は、機関室１１（壁部材１２）を覆うように並べて配置される。燃料タンク６は、機関室１１と、船体２内における機関室１１が配置される部分以外の部分と、を遮蔽するように配置される。
　燃料タンク６は、壁部材１２の外側に側面視略Ｌ字状に並べて配置される。燃料タンク６は、壁部材１２の上面の上方に並べて配置されるとともに、壁部材１２の船首側面の船首側に並べて配置される。

　以上のように、モータ４が機関室１１内に配置され、燃料タンク６が機関室１１を覆うように並べて配置される、燃料電池船１では、機関室１１の壁部材１２と燃料タンク６とによって、機関室１１の壁部材１２および燃料タンク４に対してモータ４側と反対側（キャビン側）にモータ４の駆動音が漏れることを抑制することができる。
　したがって、燃料電池船１によれば、モータ４の駆動音が騒音として船体２内（キャビン内）に聞こえることを、さらに抑制することができる。
　また、燃料電池船１によれば、燃料タンク６が機関室１１を覆うように並べて配置されることから、モータ４が駆動してプロペラ４を回転させる際に生じる音（例えば、ドライブシャフト等の音）が騒音として船体２内（キャビン内）に聞こえることを、抑制することができる。

　燃料電池船１は、遮音部材１３を備える。
　遮音部材１３は、モータ４の駆動音が船体２内に聞こえないように遮音する。遮音部材１３は、船体２におけるモータ４および燃料タンク６が配置される部分と、船体２におけるモータ４および燃料タンク６が配置される部分以外の部分とを、遮蔽するように配置される。
　遮音部材１３は、遮音カバー１３ａで構成される。

　燃料電池船１の遮音カバー１３ａは、上面と船首側面とを有する側面視略Ｌ字状の部材であり、複数個の燃料タンク６（機関室１１を覆うように並べて配置される燃料タンク６）を覆うように構成される。遮音カバー１３ａの上面は、壁部材１２の上面の上方に並べて配置される燃料タンク６の上方に位置する。遮音カバー１３ａの船首側面は、壁部材１２の船首側面の船首側に並べて配置される燃料タンク６の船首側に位置する。
　遮音カバー１３ａの内側と壁部材１２の外側と間の空間で、燃料タンク６が配置されるタンク配置室１４を構成する。
　燃料タンク６は、遮音カバー１３ａの内側（タンク配置室１４内）に配置される。

　以上のように、遮音部材１３（遮音カバー１３ａ）を備える、燃料電池船１では、燃料タンク６（または機関室１１の壁部材１２と燃料タンク６）と遮音部材１３とによって、遮音部材１３および燃料タンク４に対してモータ４側と反対側（キャビン側）にモータ４の駆動音が漏れることを抑制することができる。
　したがって、燃料電池船１によれば、モータ４の駆動音が騒音として船体２内（キャビン内）に聞こえることを、さらに抑制することができる。

　また、図１１に示すように、燃料電池船１の遮音部材１３は、遮音壁１３ｂで構成することもできる。
　遮音壁１３ｂは、壁状の部材であり、船体２内の空間を遮蔽するように立設される。遮音壁１３ｂは、壁部材１２の船首側面の船首側に並べて配置される燃料タンク６の船首側に位置する。
　遮音壁１３ｂの内側と壁部材１２の外側と間の空間で、燃料タンク６が配置されるタンク配置室１４を構成する。
　燃料タンク６は、遮音壁１３ｂの船尾側（タンク配置室１４内）に配置される。

　燃料電池船１の遮音部材１３（遮音カバー１３ａまたは遮音壁１３ｂ）は、ガラス繊維や炭素繊維等の繊維強化プラスチック、または、金属素材等の硬質素材で構成される。

　以上のように、遮音部材１３が硬質素材で構成される、燃料電池船１では、例えば、仮に遮音部材１３が障害物に接触した場合であっても、遮音部材１３の内側（タンク配置室１４内）に配置される燃料タンク６が損傷することを防止することができる。

　図１２に示すように、燃料電池船１は、吸音部材１５を備えることもできる。吸音部材１５は、モータ４の駆動音を吸音する。吸音部材１５は、例えば、ガラス繊維（グラスウール）、鉱物繊維（ロックウール）、スポンジ材等の吸音部材１５ａで構成される。吸音部材１５ａは、敷詰められるようにしてタンク配置室１４内に配置される。吸音部材１５ａは、燃料タンク６を囲むようにして燃料タンク６の周りに配置される。

　以上のように、吸音部材１５を備える燃料電池船１では、吸音部材１５によって、燃料タンク４に対してモータ４側と反対側（キャビン側）にモータ４の駆動音が漏れることを抑制することができる。
　したがって、燃料電池船１によれば、モータ４の駆動音が騒音として船体２内（キャビン内）に聞こえることを、さらに抑制することができる。
　また、図１３に示すように、吸音部材１５は、板状に形成される吸音ボード等の吸音部材１５ｂで構成することもできる。このとき、吸音部材１５ｂは、燃料タンク６を覆うようにして遮音部材１３の内面（モータ４側面）に設けられる。

　本発明は、燃料電池を動力源として航行する燃料電池船の技術に利用することができる。

　１　　燃料電池船
　２　　船体
　３　　プロペラ
　４　　モータ
　５　　燃料電池
　６　　燃料タンク
　７　　バッテリ
　８　　供給管
　９　　制御装置
　１１　機関室
　１２　壁部材
　１３　遮音部材
　１４　タンク配置室
　２０　梁
　２１　横梁
　２２　縦梁
　２３　矩形の枠

Claims

　燃料電池を動力源として航行する燃料電池船であって、
　前記燃料電池に供給する燃料を貯留する燃料タンクを備え、
　前記燃料タンクは、船体の梁に支持される、
　燃料電池船。
　前記燃料タンクは、前記船体の横梁の左端部から右端部に亘って配置される、
　請求項１に記載の燃料電池船。
　前記燃料タンクは、前記船体の縦梁の船首側端部から船尾側端部に亘って配置される、
　請求項１に際の燃料電池船。
　前記燃料タンクは、分散して配置される、
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料電池船。