特許 6890918 船舶用推進装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6890918

(24)【登録日】2021年5月28日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】船舶用推進装置

(51)【国際特許分類】

   B63J 3/02 20060101AFI20210607BHJP

   B63J 99/00 20090101ALI20210607BHJP

   B63H 21/20 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   B63J3/02 A

   B63J99/00 A

   B63H21/20

【請求項の数】2

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-122942(P2015-122942)

(22)【出願日】2015年6月18日

(65)【公開番号】特開2017-7432(P2017-7432A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000195959

【氏名又は名称】西芝電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(72)【発明者】

【氏名】谷口 健

【審査官】 中島 昭浩

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１９３５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２１８２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２５９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１５６４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０５６０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２３４４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｊ ３／０２ − ３／０４

Ｂ６３Ｊ ９９／００

Ｂ６３Ｈ ５／０８

Ｂ６３Ｈ ２１／１７

Ｂ６３Ｈ ２１／２０ − ２１／２１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１プロペラを駆動する主機と、前記第１プロペラに互いに対向して配置された第２プロペラを駆動する電動機とにより、前記主機が前記第１プロペラを、前記電動機が前記第２プロペラを、それぞれ駆動して船舶を推進させるための船舶用推進装置において、前記電動機に電力を供給可能な電力変換装置と、前記電力変換装置に電力を供給する発電機と、前記発電機を駆動する原動機と、前記主機の回転数に基づいて、前記第１プロペラと前記第２プロペラの推進力が最適に分担されるように前記電動機の回転数を制御するための制御装置を備えた前記船舶用推進装置であって、
前記主機の回転数が所定値以上の場合には、前記発電機と前記電動機とを電気的に接続する第１接続手段と、
前記主機の回転数が所定値未満の場合には、前記電力変換装置と前記電動機とを電気的に接続する第３接続手段と、
前記主機の回転数が所定値以上の場合には、前記制御装置と前記原動機とを電気的に接続し、前記主機の回転数が所定値未満の場合には、前記制御装置と前記電力変換装置とを電気的に接続し、前記制御装置によって、それぞれ原動機、電力変換装置を制御して前記電動機の回転数を制御するよう切替えをする第２接続手段と、
前記船舶の航行中の悪天候時に水面上に露出した前記第１プロペラが負荷の低下によって回転数が上昇し、前記上昇した回転数に応じて前記制御装置に制御された前記電動機が前記第２プロペラを駆動させてしまい、前記主機の回転数が所定値以上の場合に前記電動機から回生電力が出力されると、前記電動機の交流回路に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第１消費手段と、
前記主機の回転数が所定値未満の場合に前記電動機から回生電力が出力されると、前記電力変換装置の直流回路に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第２消費手段と、
を備えたことを特徴とする船舶用推進装置。

【請求項2】

請求項１に記載の船舶用推進装置において、
前記主機の回転数を検出する回転数検出器と、
前記検出された回転数と前記所定値とを比較する回転数比較手段と、
を備え、
前記第２接続手段は、
前記制御装置と、前記原動機又は前記電力変換装置との接続を切り替える切替器と、
前記回転数比較手段の比較結果に応じて前記切替器を制御する切替制御手段と、
を備えたことを特徴とする船舶用推進装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、互いに対向して設けられた第１及び第２プロペラを個別に駆動して船舶を推進させるための船舶用推進装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的な船舶用推進装置について、図８に示す電気推進船の船舶用推進装置を例に挙げて説明する。

【0003】

図８は、従来の船舶用推進装置の概略構成を示す模式図である。この船舶用推進装置は、第１プロペラ１、主機２、第２プロペラ３、電動機４、発電機５、原動機６、コンバータ７、インバータ８、第１回転数検出器９、第２回転数検出器１０及び制御装置１１を備えている。

【0004】

第１プロペラ１は、ディーゼルエンジン等からなる主機２によって回転駆動され、船体に推進力を与える。第２プロペラ３は、第１プロペラ１に対向して設けられ、電動機４によって回転駆動され、船体に推進力を与える。この種の船舶用推進装置は、船舶用ハイブリッド推進装置とも呼ばれる。

【0005】

発電機５は、原動機６によって駆動され、コンバータ７及びインバータ８を介して電動機４へ電力を供給する。また、発電機５は、図示しない船内負荷にも電力を供給する。

【0006】

コンバータ７及びインバータ８は、電動機４へ供給される発電機５の出力電力を電力変換し、電動機４の回転数を制御する。

【0007】

ここで、第１回転数検出器９は、主機２の回転数を検出し、第１検出信号を制御装置１１に出力する。第２回転数検出器１０は、電動機４の回転数を検出し、第２検出信号を制御装置１１に出力する。

【0008】

制御装置１１は、第１検出信号及び第２検出信号に基づいて、第１プロペラ１と第２プロペラ３の推進力が最適に分担されるようにコンバータ７及びインバータ８にそれぞれ制御信号を送出する。コンバータ７は、制御信号に基づいて、発電機５が出力する交流電力を直流電力に変換する。インバータ８は、制御信号に基づいて、コンバータ７が出力する直流電力を交流電力に変換し、電動機４を駆動する。これにより、制御装置１１は、主機２の回転数に応じて電動機４の回転数を制御する。

【0009】

このような船舶用推進装置は、推進に寄与しない第１プロペラ１の回転流のエネルギーを第２プロペラ３で回収して軸方向流に整流し、推進力に加算させるため、船の推進効率を向上させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１１−２０５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

以上のような従来の船舶用推進装置は、通常は何の問題もないが、本発明者の検討によれば、以下の点で改善の余地があると考えられる。

【0012】

例えば、従来の船舶用推進装置を備えた電気推進船は、航行中の悪天候時に、水面上に露出した第１プロペラ１が負荷の低下によって回転数が上昇し、その影響で第２プロペラ３が駆動されてしまい、電動機４に回生電力が生じることがある。

【0013】

この影響で、発電機５の出力電圧、周波数が上昇してしまい、発電機５から電力供給している船内負荷へ悪影響を及ぼす可能性がある点で改善の余地があると考えられる。

【0014】

また、船舶は、ほぼ一定速度で航行することが多いにもかかわらず、航行中に電動機４が、電力変換ロスの大きいインバータ８及びコンバータ７を介して駆動されている。このため、省エネルギーの観点から改善の余地があると考えられる。

【0015】

そこで、本発明は、電動機の回生電力による船内負荷への悪影響を回避すると共に、省エネルギー化を図り得る船舶用推進装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の一つの局面は、第１プロペラを駆動する主機と、前記第１プロペラに互いに対向して配置された第２プロペラを駆動する電動機とにより、前記主機が前記第１プロペラを、前記電動機が前記第２プロペラを、それぞれ駆動して船舶を推進させるための船舶用推進装置において、前記電動機に電力を供給可能な電力変換装置と、前記電力変換装置に電力を供給する発電機と、前記発電機を駆動する原動機と、前記主機の回転数に基づいて、前記第１プロペラと前記第２プロペラの推進力が最適に分担されるように前記電動機の回転数を制御するための制御装置とを備えた前記船舶用推進装置であって、前記主機の回転数が所定値以上の場合には、前記発電機と前記電動機とを電気的に接続する第１接続手段と、前記主機の回転数が所定値未満の場合には、前記電力変換装置と前記電動機とを電気的に接続する第３接続手段と、前記主機の回転数が所定値以上の場合には、前記制御装置と前記原動機とを電気的に接続し、前記主機の回転数が所定値未満の場合には、前記制御装置と前記電力変換装置とを電気的に接続し、前記制御装置によって、それぞれ原動機、電力変換装置を制御して前記電動機の回転数を制御するよう切替えをする第２接続手段と、前記船舶の航行中の悪天候時に水面上に露出した前記第１プロペラが負荷の低下によって回転数が上昇し、前記上昇した回転数に応じて前記制御装置に制御された前記電動機が前記第２プロペラを駆動させてしまい、前記主機の回転数が所定値以上の場合に前記電動機から回生電力が出力されると、前記電動機の交流回路に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第１消費手段と、前記主機の回転数が所定値未満の場合に前記電動機から回生電力が出力されると、前記電力変換装置の直流回路に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第２消費手段と、を備えた船舶用推進装置である。

【0017】

前記船舶用推進装置は、前記主機の回転数を検出する回転数検出器と、前記検出された回転数と前記所定値とを比較する回転数比較手段と、を備えてもよい。前記第２接続手段は、前記制御装置と、前記原動機又は前記電力変換装置との接続を切り替える切替器と、前記回転数比較手段の比較結果に応じて前記切替器を制御する切替制御手段と、を備えてもよい。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、電動機に生じた回生電力を抵抗で消費するので、発電機の周波数、電圧が上昇せず、電動機の回生電力による船内負荷への悪影響を回避することができる。また、ほぼ一定の速度で航行中は、電力変換装置を介さずに発電機の出力電力で電動機を直接駆動するので、電力変換装置による電力変換ロスが生じず、省エネルギー化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係る船舶用推進装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】同実施形態における開閉制御装置の制御機能の一例を示すブロック図である。

【図3】同実施形態における動作を説明するためのフローチャートである。

【図4】同実施形態における動作を説明するための模式図である。

【図5】同実施形態における動作を説明するための模式図である。

【図6】同実施形態における動作を説明するための模式図である。

【図7】同実施形態における動作を説明するための模式図である。

【図8】従来の船舶用推進装置の概略構成を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。

【0021】

図１は、本発明の一実施形態に係る船舶用推進装置の概略構成を示す模式図であり、図８と同一部分には同一符号を付けて説明する。

【0022】

本実施形態における船舶用推進装置は、図８に示す構成に加え、第１スイッチ２０、バイパス回路２１、第２スイッチ２２、第３スイッチ２３、放電抵抗２４、直流回路２５、第４スイッチ２６、切替器２７、電力検出器２８及び開閉制御装置２９を備えている。なお、図８は、第１プロペラ１を駆動する主機２と、第１プロペラ１に対向配置された第２プロペラ３を駆動する電動機４と、電動機４に電力を供給可能な電力変換装置（インバータ８及びコンバータ７）と、電力変換装置に電力を供給する発電機５と、発電機５を駆動する原動機６と、主機２の回転数に基づいて、電動機４の回転数を制御するための制御装置１１とを備えた船舶用推進装置を示している。

【0023】

ここで、第１スイッチ２０は、バイパス回路２１に設けられ、開閉制御装置２９による開閉制御に応じて、当該バイパス回路２１を介して発電機５と電動機４とを電気的に接続又は開放するためのスイッチである。

【0024】

バイパス回路２１は、一端が発電機５に電気的に接続され、他端が電動機４に電気的に接続され、第１スイッチ２０を介してコンバータ７及びインバータ８をバイパス（迂回、回避）しながら発電機５と電動機４とを接続するための回路である。

【0025】

第２スイッチ２２は、インバータ８と電動機４との間に設けられ、開閉制御装置２９による開閉制御に応じて、インバータ８と電動機４とを電気的に接続又は開放するためのスイッチである。

【0026】

第３スイッチ２３は、バイパス回路２１と放電抵抗２４との間に設けられ、開閉制御装置２９による開閉制御に応じて、バイパス回路２１と放電抵抗２４とを電気的に接続又は開放するためのスイッチである。

【0027】

放電抵抗２４は、第３スイッチ２３及び第４スイッチ２６にそれぞれ接続され、第３スイッチ２３又は第４スイッチ２６を介して流入する回生電力を消費するための抵抗である。

【0028】

直流回路２５は、コンバータ７とインバータ８との間に介在し、コンバータ７により得られた直流電力をインバータ８に供給するための回路である。なお、コンバータ７、直流回路２５及びインバータ８は、電力変換装置を構成している。以下、「コンバータ７、直流回路２５及びインバータ８」を「電力変換装置」ともいう。

【0029】

第４スイッチ２６は、直流回路２５と放電抵抗２４との間に設けられ、開閉制御装置２９による開閉制御に応じて、直流回路２５と放電抵抗２４とを電気的に接続又は開放するためのスイッチである。

【0030】

切替器２７は、開閉制御装置２９による切替制御に応じて、制御装置１１と、原動機６又は電力変換装置との接続を切り替える機器である。すなわち、切替器２７は、制御装置１１の出力信号をコンバータ７及びインバータ８への制御信号、あるいは、原動機６への制御信号として切り替える。

【0031】

電力検出器２８は、電動機４の交流回路の電力を検出し、電力検出信号を開閉制御装置２９に送出する機器である。

【0032】

開閉制御装置２９は、主機２の回転数を検出する第１回転数検出器９から送出された第１検出信号と、電力検出器２８から送出された電力検出信号とに基づいて、各スイッチ２０、２２、２３、２６及び切替器２７の開閉制御及び切替制御を実行する装置である。

【0033】

具体的には例えば、開閉制御装置２９は、図２に示すように、回転数比較部３０、第１開閉制御部３１、第２開閉制御部３２、第３開閉制御部３３、第４開閉制御部３４、切替制御部３５及び回生電力判定部３６を備えた構成として実現してもよい。なお、各部３０〜３６は、開閉制御装置の制御機能の一例を説明するための機能ブロックである。

【0034】

ここで、回転数比較部（回転数比較手段）３０は、第１回転数検出器９から送出された第１検出信号が示す主機２の回転数と、所定の回転数（所定値）とを比較し、比較結果を開閉制御部３１〜３４及び切替制御部３５に送出する。なお、比較結果は、主機２の回転数が所定値以上か否（所定値未満）かを示している。

【0035】

また、回転数比較部３０は、必須ではなく、省略してもよい。回転数比較部３０を省略した場合、例えば、第１〜第４開閉制御部３１〜３４及び切替制御部３５のそれぞれが、第１回転数検出器９から送出された第１検出信号が示す主機２の回転数と、所定の回転数（所定値）とを比較し、比較結果を得るようにしてもよい。

【0036】

第１開閉制御部３１は、回転数比較部３０の比較結果に基づき、主機２の回転数が所定値以上の場合には第１スイッチ２０を閉塞状態に制御し、否の場合には第１スイッチ２０を開放状態に制御する。このような第１開閉制御部３１、第１スイッチ２０及びバイパス回路２１は、主機２の回転数が所定値以上の場合には、発電機５と電動機４とを電気的に接続する第１接続手段を構成している。

【0037】

第２開閉制御部３２は、回転数比較部３０の比較結果及び回生電力判定部３６の判定結果に基づき、第３スイッチ２３を開閉制御する。すなわち、第２開閉制御部３２は、主機２の回転数が所定値以上の場合に電動機４から回生電力が出力された状況では第３スイッチ２３を閉塞状態に制御し、他の状況では第３スイッチ２３を開放状態に制御する。このような第２開閉制御部３２及び第３スイッチ２３は、主機２の回転数が所定値以上の場合に電動機４から回生電力が出力されると、電動機４の交流回路に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第１消費手段を構成している。

【0038】

第３開閉制御部３３は、回転数比較部３０の比較結果に基づき、主機２の回転数が所定値未満の場合には第２スイッチ２２を閉塞状態に制御し、否の場合には第２スイッチ２２を開放状態に制御する。このような第３開閉制御部３３及び第２スイッチ２２は、主機２の回転数が所定値未満の場合には、電力変換装置と電動機４とを電気的に接続する第３接続手段を構成している。

【0039】

第４開閉制御部３４は、回転数比較部３０の比較結果及び回生電力判定部３６の判定結果に基づき、第４スイッチ２６を開閉制御する。すなわち、第４開閉制御部３４は、主機２の回転数が所定値未満の場合に電動機４から回生電力が出力された状況では第４スイッチ２６を閉塞状態に制御し、他の状況では第４スイッチ２６を開放状態に制御する。このような第４開閉制御部３４及び第４スイッチ２６は、主機２の回転数が所定値未満の場合に電動機４から回生電力が出力されると、電力変換装置の直流回路２５に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる第２消費手段を構成している。

【0040】

切替制御部（切替制御手段）３５は、回転数比較部３０の比較結果に応じて切替器２７を制御する。詳しくは、切替制御部３５は、主機の回転数が所定値以上の場合には切替器２７をａ接点側に切替制御する。また、切替制御部３５は、主機の回転数が所定値未満の場合には切替器２７をｂ接点側に切替制御する。このような切替制御部３５及び切替器２７は、主機２の回転数が所定値以上の場合には、制御装置１１と原動機６とを電気的に接続し、主機２の回転数が所定値未満の場合には、制御装置１１と電力変換装置（のインバータ８及びコンバータ７）とを電気的に接続し、制御装置１１によって、それぞれ原動機６、電力変換装置を制御して電動機４の回転数を制御するよう切替えをする第２接続手段を構成している。

【0041】

回生電力判定部３６は、電力検出器２８からの電力検出信号に基づいて、電動機４の回生電力が検出されたか否かを判定し、判定結果を第２開閉制御部３２及び第４開閉制御部３４に送出する。なお、回生電力判定部３６は、必須ではなく、省略してもよい。回生電力判定部３６を省略した場合、例えば、第２開閉制御部３２及び第４開閉制御部３４のそれぞれが、電力検出器２８からの電力検出信号に基づいて、電動機４の回生電力が検出されたか否かを判定してもよい。

【0042】

また、図１及び図２に示した概略構成は、一例であり、適宜、変更してもよい。例えば、電力検出器２８に代えて、電流検出器（ＣＴ）及び電圧検出器（ＰＴ）を電動機４の交流回路に配置し、電流検出器（ＣＴ）及び電圧検出器（ＰＴ）の各々の検出信号に基づいて、開閉制御装置２９が、電動機４から出力された回生電力を検出してもよい。

【0043】

次に、以上のように構成された船舶用推進装置の動作を図３のフローチャート及び図４乃至図７の模式図を用いて説明する。

【0044】

いま、船舶用推進装置を備えた電気推進船は、略一定速度で航行中であるとする。

【0045】

船舶用推進装置の主機２は、第１プロペラ１を駆動して回転制御する。

【0046】

一方、この船舶用推進装置の原動機６は発電機５を駆動する。発電機５は、原動機６により駆動され、電動機４に電力を供給する。電動機４は、第１プロペラ１に対向配置された第２プロペラ３を駆動する。このとき、制御装置１１は、第１プロペラ１と第２プロペラ３の推進力が最適に分担されるように主機２の回転に応じて電動機４の回転を制御する。ここで、推進力の最適な分担については、例えば、主機２の回転数と、予め定めた演算式とに基づいて電動機４の回転数を算出することにより、実現してもよい。あるいは、主機２の回転数毎に、電動機４の回転数を予め設定することにより、推進力の最適な分担を実現してもよい。なお、主機２の回転数は第１プロペラ１の回転数と呼んでもよく、電動機４の回転数は第２プロペラ３の回転数と呼んでもよい。回転数は回転速度と呼んでもよい。いずれにしても、船舶用推進装置は、推進に寄与しない第１プロペラ１の回転流のエネルギーを第２プロペラ３で回収して軸方向流に整流し、推進力を増やすので、船を効率よく推進させる。

【0047】

このような船舶用推進装置は、概略的には、図３のステップＳＴ１〜ＳＴ１０に示すように動作する。

【0048】

すなわち、第２プロペラ３を所定の回転数以上で駆動する場合、発電機５の出力電力を電動機４へ直接供給するように発電機５と電動機４を電気的に接続し、制御装置１１で原動機６を速度制御することにより電動機４を速度制御する（ステップＳＴ１〜ＳＴ５）。

【0049】

電動機４が第２プロペラ３によって駆動され、電動機４から回生電力が出力されると、電動機４の交流回路に放電抵抗２４を接続して回生電力を消費させる（ステップＳＴ４，ＳＴ６）。

【0050】

一方、第２プロペラ３を所定の回転数以下で駆動する場合、発電機５の出力電力をインバータ８−コンバータ７を介して電動機４へ供給するように構成し、制御装置１１でインバータ８−コンバータ７を制御することにより電動機４を速度制御する（ステップＳＴ２、ＳＴ７〜ＳＴ９）。

【0051】

電動機４が第２プロペラ３によって駆動され、電動機４から回生電力が出力されると、インバータ８−コンバータ７の直流回路２５に放電抵抗２４を接続して回生電力を消費させる（ステップＳＴ８、ＳＴ１０）。

【0052】

続いて、このようなステップＳＴ１〜ＳＴ１０に示す動作を詳細に説明する。

【0053】

第１回転数検出器９は、主機２の回転数を検出し（ＳＴ１）、第１検出信号を制御装置１１及び開閉制御装置２９に出力する。第２回転数検出器１０は、電動機４の回転数を検出し、第２検出信号を制御装置１１に出力する。制御装置１１は、第１検出信号及び第２検出信号に基づいて、第１プロペラ１と第２プロペラ３の推進力が最適に分担されるように、電動機４の回転数を制御するための制御信号を切替器２７に送出する。また、電力検出器２８は、電動機４の交流回路の電力を検出し、電力検出信号を開閉制御装置２９に送出する。

【0054】

開閉制御装置２９は、第１回転数検出器９からの第１検出信号に基づいて、主機２の回転数が所定値以上か否かを判定し（ＳＴ２）、否の場合にはステップＳＴ７に移行する。

【0055】

また、ステップＳＴ２の結果、主機２の回転数が所定値以上の場合には、開閉制御装置２９は、第１スイッチ２０を閉塞状態に制御し、第２スイッチ２２を開放状態に制御すると共に、切替器２７をａ接点側に切替える（ＳＴ３）。

【0056】

これにより、図４に示すように、原動機６は、制御装置１１からの制御信号により、主機２の回転数に応じて速度制御され、電動機４は発電機５の出力電力で直接駆動される。この結果、電動機４は電力変換ロスの大きいコンバータ７、インバータ８を介さずに、原動機６によって速度制御することができ、省エネルギー化を図ることができる。

【0057】

このとき、開閉制御装置２９は、電力検出器２８からの電力検出信号に基づいて、電動機４の回生電力が検出されたか否かを判定しており（ＳＴ４）、否の場合にはステップＳＴ６に移行し、第３スイッチ２３を開放状態に制御する。ステップＳＴ４の結果、回生電力が検出されると、開閉制御装置２９は、図５に示すように、第３スイッチ２３を閉塞状態に制御し（ＳＴ５）、回生電力を放電抵抗２４によって放電させる。これにより、発電機５は電動機４の回生電力の影響を受けず、船内負荷に対する悪影響を回避することができる。

【0058】

なお、このように主機２の回転数が所定値以上となる場合は、船舶がほぼ一定速度で航行している状態の時であり、主機２、原動機６の回転数もほとんど変化しない。その結果、発電機５から出力される出力周波数もほとんど変化せずに、船内負荷へは何ら影響を与えない。

【0059】

一方、船舶の速度が上昇中又は下降中の時には、主機２の回転数が所定値未満である場合が多い。ステップＳＴ２の結果、主機２の回転数が所定値未満の場合には、開閉制御装置２９は、第１スイッチ２０を開放状態に制御し、第２スイッチ２２を閉塞状態に制御すると共に、切替器２７をｂ接点側に切替える（ＳＴ７）。

【0060】

これにより、コンバータ７及びインバータ８は、図６に示すように、制御装置１１からの制御信号により、主機２の回転数に応じて発電機５の出力電力を電力変換する。よって、電動機４は主機２の回転変動に応じて速度制御される。なお、原動機６は、制御装置１１からの制御信号を受けないので、一定回転数で回転し、発電機５の出力周波数も変化しないため、船内負荷へは何ら影響を与えない。

【0061】

このとき、開閉制御装置２９は、電力検出器２８からの電力検出信号に基づいて、電動機４の回生電力が検出されたか否かを判定しており（ＳＴ８）、否の場合にはステップＳＴ１０に移行し、第４スイッチ２６を開放状態に制御する。ステップＳＴ８の結果、回生電力が検出されると、開閉制御装置２９は、図７に示すように、第４スイッチ２６を閉塞状態に制御し（ＳＴ９）、コンバータ７とインバータ８との間の直流回路２５に生じる回生電力を放電抵抗２４によって放電させる。これにより、発電機５は電動機４の回生電力の影響を受けず、船内負荷に対する悪影響を回避することができる。

【0062】

上述したように本実施形態によれば、電力変換装置を介さずに発電機５の出力電力で電動機４を直接駆動中に回生電力が生じた場合でも、回生電力を抵抗で消費させることができる。また、主機２の回転数に応じて、電力変換装置からの電力供給の有無を切り替えつつ、電動機４の回転数を制御中に回生電力が生じた場合でも、回生電力を抵抗で消費させることができる。

【0063】

従って、電動機４の回生電力による船内負荷への悪影響を回避することができる。また、主機２の回転数に応じて、電力変換装置を介さずに発電機５の出力電力で電動機４を直接駆動する場合には、電力変換ロスが生じず、省エネルギー化を図ることができる。

【0064】

補足すると、主機２の回転数が所定値以上の場合に電動機４から回生電力が出力されると、電動機４の交流回路に抵抗（放電抵抗２４）を接続して当該回生電力を消費させる。これにより、電動機４に生じた回生電力を抵抗で消費するので、発電機５の周波数、電圧が上昇せずに船内負荷への悪影響を回避することができる。

【0065】

また、主機２の回転数が所定値以上の場合には、発電機５と電動機４とを電気的に接続する。これにより、ほぼ一定の速度で航行中は、電力変換装置（インバータ８及びコンバータ７）を介さずに発電機５の出力電力で電動機４を直接駆動するので、電力変換装置による電力変換ロスが生じず、省エネルギー化を図ることができる。

【0066】

一方、主機２の回転数が所定値未満の場合には、電力変換装置と電動機４とを電気的に接続する。これにより、船の航行速度の上昇中又は下降中には、主機２の回転数に応じて電力変換装置を制御することにより、電動機４の回転数を制御することができる。

【0067】

また、主機２の回転数が所定値未満の場合に電動機４から回生電力が出力されると、電力変換装置の直流回路２５に抵抗を接続して当該回生電力を消費させる。これにより、電力変換装置の直流回路２５に生じた回生電力を抵抗（放電抵抗２４）で消費するので、発電機５の周波数、電圧が上昇せずに船内負荷への悪影響を回避することができる。

【0068】

また、主機２の回転数が所定値以上の場合には、制御装置１１と原動機６とを電気的に接続し、主機２の回転数が所定値未満の場合には、制御装置１１と電力変換装置（のインバータ８及びコンバータ７）とを電気的に接続する。これにより、既存の制御装置１１の構成を用い、主機２の回転数に応じて、原動機６又は電力変換装置を速度制御することができる。なお、制御装置１１と他の装置とを電気的に接続する構成は、制御装置１１と、原動機６又は電力変換装置との接続を切り替える切替器２７と、主機２の回転数と所定値との比較結果に応じて切替器２７を制御する切替制御部３５とにより実現してもよい。

【0069】

また、本実施形態の船舶用推進装置は、既存の船舶用推進装置に対し、第１〜第４スイッチ２０，２２，２３，２６、バイパス回路２１、放電抵抗２４、切替器２７、電力検出器２８及び開閉制御装置２９を備えた構成により実現可能である。すなわち、本実施形態の船舶用推進装置は、既存の船舶用推進装置の構成を流用して実現できるので、制御装置等を新たに設計する場合に比べ、容易に設計及び製造することができる。

【0070】

但し、既存の制御装置１１の構成や既存の船舶用推進装置の構成を流用することは、必須ではない。
例えば、本実施形態の船舶用推進装置は、開閉制御装置２９及び制御装置１１に代えて、開閉制御装置２９及び制御装置１１の機能を有する新たな制御装置を備えた構成に変形してもよい。この新たな制御装置は、例えば切替器２７を含む構成としてもよい。

【0071】

あるいは、本実施形態の船舶用推進装置は、制御装置１１に代えて、制御装置１１及び切替器２７の機能を有する新たな制御装置を備えた構成に変形してもよい。この新たな制御装置は、例えば切替器２７に対応する切替回路が開閉制御装置２９に切替制御される構成としてもよい。

【0072】

すなわち、本実施形態の船舶用推進装置は、一例であり、各部、各機器又は各装置の配置を限定するものではなく、全体として同様の機能を実現する構成に、適宜、変形することが可能である。

【0073】

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が省略されることで発明が抽出された場合には、その抽出された発明を実施する場合には省略部分が周知慣用技術で適宜補われるものである。

【0074】

その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【符号の説明】

【0075】

１…第１プロペラ、２…主機、３…第２プロペラ、４…電動機、５…発電機、６…原動機、７…コンバータ、８…インバータ、９…第１回転数検出器、１０…第２回転数検出器、１１…制御装置、２０…第１スイッチ、２１…バイパス回路、２２…第２スイッチ、２３…第３スイッチ、２４…放電抵抗、２６…第４スイッチ、２７…切替器、２８…電力検出器、２９…開閉制御装置、３０…回転数比較部、３１…第１開閉制御部、３２…第２開閉制御部、３３…第３開閉制御部、３４…第４開閉制御部、３５…切替制御部、３６…回生電力判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】