電気の仕組みと電動船 ここまで来た。 170127 更新170207

 ★なぜ電動船が必要とされるのか?「あまのかわ」の解説を見てみよう。海の環境問題の解決の切り札的な 姿勢 考え方と思う。

「次世代の旅客船」として、以下の特徴がある。
①低騒音・低振動
船型および構造の最適化と動力の電動化により、低騒音と低振動を実現しており、

船体を波がたたく音が船内に伝わる程の静粛性
②排ガスゼロ
NOx、CO2を排出しないため、空気を汚さず、排気ガス特有の匂いが無いため、船酔いしにくい
③水を汚さない
油分を排出しないため、閉鎖的水域の環境保全に貢献
④連続運航
最適船型と効率の良い推進システムにより、最長6時間の連続運航可能
本船は、2012年10月から大阪で就航し、好評を博している。

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★ さて 山田正彦先生のブログより 引用させて頂きます。


テーマ:
“冬の山並みはいつ見ても、薄く透けてきた初老の男のザンギリ頭に見えるのは、私だけだろうか。
単調な茶褐色の山肌に、ところどころ山桜の白い花が浮き立って見える。
四国、愛媛県の宇和島に向かう高速道路の山中。
よく見ると、山々の木々が、かすかに色ついてきている。
新芽のうすい黄緑色、まだ赤紫の蕾、微妙な色彩を織り成して、いかにも山々が微笑みを始めたようだ。早春。今年は、まだ朝夕の寒さには厳しいものがあるが確実に春はやってきた。
今回、私は宇和島に重油やガソリンに頼らない電動漁船があるのを聞いて、なんとしてもこの目で確かめたくてやってきたのだった。
自動車はCO2を排出しないエコ・カーと称して電気自動車の時代を迎えつつある。
かねてから、私はひそかに漁船にも燃費を大幅に節減できるエコ・シップがあっていいのではないかと考え、水産庁に電動船の資料を求めていた。
最近のリチウム電池をなど蓄電池技術の進歩には目を見張るものがあって、必ず近い将来、進化した蓄電池による電動漁船の時代が来ると、私には確信に近いものがあった。
なんとなく、私には幼児のころの思い出、よくオモチャのボートを風呂に浮かべて遊んでいたことが鮮明に蘇ったのだ。当時は単電池、一個でボートは水中でプロペラを回しながら、面白いように走りまわる。
そのようなことが、私には簡単にできそうな予感があった。なんと宇和島では、愛媛県がEVプロジェクトをたちあげて、すでに船外機で漁船の電動化が実現していたのだ。 驚いた。
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養殖などに使われる船長7メートルほどのFRPの漁船に、よく見慣れた船外機がつけられている。
異なるのは船外機の上部の部分エンジン部分が取り外されて、そこにコイルを巻いたモーターが取り付けられているだけだ。
モーターも中学時代理科の実験室で、自分たちで作ったモーターを大きくしたものに過ぎないのでは。
愛媛県の部長さんが私に自慢げに語った。
「発想の転換ですよね。エンジンのような故障もないのでメンテナンスフリーです」
さらに、このFRP漁船には燃料タンクが外されてそこにはバッテリーが組み込まれている。
このバッテリー(蓄電池)に8時間(300ボルト充電で4時間)充電すれば4時間は作業に使えるそうだ。
早速、電動漁船に試乗させてもらった。湾内を音もなく滑り出す。
ブワッとエンジンを始動するときの騒音も、煙も一切出ない。
排ガス特有の匂いも一切ない。
船は波をけたたて、かなりのスピードで走り出す。
快適だ。時速も15ノットのスピードだから素晴らしい。
私は開発したアイティーオー株式会社の伊藤社長に心底感謝して次のように語った。
「是非、4,5トンの小型の漁船もモーターとバッテリーで置き替えられるようにしてほしい。地球環境に優しい漁船ができていけば、農水省としても助成を検討したい」
そうなれば、現在養殖などに使用されている船外機付のFRB漁船だけでも、燃費が年間45万円はかかるところが、8万円ですませることができ、CO2も80%削減できる。
国内10万隻の船外機付FRP漁船だけでも、モーターとバッテリーに替えたら、それだけで19万トンのCO2の排出ができる。それを取引の対象にして売却することもできるのではないだろうか。
「今年は、船外機だけでなく沿岸の小型漁船でも試作を始めます」
夢は広がる。アイティーオー会社も愛媛県も張り切っている。
是非夢を実現したい。 以上

電動船外機 助成を検討 農水副大臣が視察 宇和島 2010年04月06日(火)

電動船を視察する山田正彦農林水産副大臣(手前左)=5日午後、宇和島港

 県やえひめ産業振興財団が漁業コスト圧縮や二酸化炭素(CO2)排出削減を目指し実用化を進める小型漁船の電動化で、農林水産省の山田正彦副大臣が5日、宇和島市を訪れ、開発中の電動船を視察した。山田氏は漁業者の負担軽減へ購入費用の約半分の助成を検討する考えを示した。
電動船はガソリンの船外機を電気駆動システムに換えたもので、県によると沿岸漁業用で国内初の技術。情報技術関連会社アイティオー(宇和島市、伊藤清重社長)が中心となり、県漁業組合連合会や四国電力(高松市)などと来春をめどに商品化を目指している。

山田氏は燃油使用を約5分の1に減らし、CO2を年間1隻当たり8トン削減できるとの説明を受けた後、船に乗り込み、静かさやスピードを確認。「韓国や中国などの安い燃料電池の使用を視野に大量生産できるとよい。太陽光パネルで発電した電力を蓄電できると画期的。宇和島・愛媛から発信できる新しい技術だ」と普及に意欲を示した。
県によると、電動船外機の価格は通常の船外機の約4、5倍の約350万円という。(高田未来)

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山田先生関連のコメント

漁業においては、300から400もある漁港の優先順位を決めて、例えば塩釜、石巻、気仙沼、宮古などを公共事業として集中して整備する。また、魚市場も冷蔵庫、製氷工場も公共社会資本として港湾と一緒に整備する。

個人経営の水産加工業者には、私が大臣時代に予算措置した無担保無保証、無利息の融資制度を大胆に活用すればいい。 西日本からリースで当座の漁船確保を  新たに漁に行く漁船を調達しなければならない。

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東日本の沿岸は造船所も流失しているので、漁船の建造もすぐには間に合わない。ワカメの養殖などはすぐにかからなければならない。秋鮭の定置漁もすぐにくるが漁船がなくて動けない。各地の漁業協同組合と自治体、政府が出資し「漁業復興公社」を設立して、西日本各地から中古の漁船を集め漁民にリースで貸し与える。  私は被災地に行き漁船を失って呆然としている漁民を見て、すぐに五島、壱岐対馬の浜に飛んだ。 「中古で使っていない漁船で分けてくれる船はないか」と訪ねて回った。九州沿岸の漁民は今回の大震災を自分のことのように心配している。

すぐに反応があった。長崎県の離島だけでも数十隻の漁船は集められそうだ。エンジンだけが外されたFRPの廃船も処理に100万円から200万円はかかるので無数に打ち捨てられている。これらの船にモーターをつけて、電池で走らせるようにすれば、養殖、小型の定置網などはすぐにも利用できる。モーターなら大量に生産すればエンジンの10分の1の価格で生産できる。

 私が農水省の副大臣、大臣を務めているときに、愛媛県が電動漁船の取り組みをしていることに感動した。NEDO(経済産業省の研究機関)の推計によれば、5年後にガソリンが1リットル160円、10年後には200円まで上がるとされている。 燃料対策に再生エネルギーの開発を  現在それよりも速いスピードで値上がりが続いている。それにつれて重油も当然上がってきて燃費が高騰してくる。そうなれば、再び漁にいけなくなることが予測される。

太陽光、風力などの自然再生の電気を蓄電して、それを利用して漁ができるようになれば燃費が8分の1で済むはずだ。電池の価格も1キロワットアワーあたり5年間で7分の1まで下がると予測されている。ちなみに、この2年間で3分の1まで下がっている。この勢いではさらに1年後には現在の価格の半額まで下がるはずだ。

今年、対馬に電動漁船を試験的に導入したが、この際東日本の小型の漁船は電動漁船に切り替えるのも一つの方法である。今、浜ではFRP漁船の廃棄処分に困っているが、これらの船を電動漁船に改造してその再利用をはかればいい。流失してしまった漁船の代替が可能になる。  いずれにしても、沿岸の1本釣りの漁業者も、わかめ、牡蠣、ホタテなどの養殖業者も、そのほとんどの人が借金を抱えている。

ここでさらに無担保、無保証といえども借金を重ねることは難しい。二重ローンを解消しなければならない。  漁協が組合員に対する震災前の旧債務を免除することはできないだろうか。ところが、肝腎な漁協の組合は小さなところが多く、その多くは不良債権を抱えているのが実情だ。しかも漁業組合の事務所まで流されてしまった。組合事務所そのものは、間借りでもプレハブでも構わないが、市場の維持、職員の給料の支払いにも困っているのが現状だ。

農林中金において、各都道府県の信用漁連の債務を免除する。県の信用漁連は各漁協の債務を免除する。漁協は漁業者の債務を免除してやる。農林中金に対しては、国が震災救済のための特例措置として10年間、課税を免除すればいいのではないか。  二重の借り入れをなくすことによって、漁民は再び立ち上がることができる。

★ITO 2012年、アイティオー㈱は、「海からストップ温暖化」をコンセプトに、電動漁船事業が世界標準となる事を目標として取り組んで参ります。
さらに東北復興支援「スマート・コンパクト漁港」を折り込んだプランを積極的に展開しながら復興に寄与して行く所存です。
環境型次世代漁業として、「漁業をデザインする」をアイテムとし、持続的発展が可能な産業として、創造と雇用の創出を確立させることを使命と確信し、前進して参ります。

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 http://cgi4.nhk.or.jp/eco-channel/jp/movie/play.cgi?did=D0013771947_00000
愛媛県宇和島市で全国で初めての「電動漁船」の実証実験が行われています。
電動漁船の最大の利点は、大幅な燃料代の削減が可能なことです。
環境にも優しく、二酸化炭素の排出はゼロ。安心安全を売りにしている養殖業が盛んな宇和島市では、電動漁船によって、養殖業のさらなるイメージアップになればと期待されています。
さらに、港の中で漁業に使う電気を発電する「エコ漁港」を作る計画も動き出し、平成25年度の実験開始を目標としています。
★電動漁船開発最前線は 次のURLを クリックしてください。
http://cgi4.nhk.or.jp/eco-channel/jp/movie/play.cgi?did=D0013771947_00000
日本機械学会 交通・物流部門ニュースレター No.46
電気推進船「あまのかわ」の実用化について
図1 電気推進船「あまのかわ」
図2 電気推進システム概要
図3 統合モニタリングシステム

環境負荷低減の一環として、「環境にも人にもやさしい」をコンセプトに、リチウムイオン電池に蓄電された電気エネルギーだけで航行できる電気推進船「あまのかわ」(以下本船)を開発建造し、旅客船として実用化した(図1、図2)。本船は、現在、日本唯一の電気推進船の旅客船である。
一般的にリチウムイオン電池は、安定動作させる制御が、難しいとされているが、セル、モジュール、パック、バンク単位の電池制御回路により、バランシングすることでこの問題を解決している。異常時は、そのレベルに応じて制御盤により自動で初期対応し、この情報は、操 舵席に設置したモニタに表示し、船長に伝わるよう可視化されている(図3)。
また、「次世代の旅客船」として、以下の特徴がある。
①低騒音・低振動
船型および構造の最適化と動力の電動化により、低騒音と低振動を実現しており、船体を波がたたく音が船内に伝わる程の静粛性
②排ガスゼロ
NOx、CO2を排出しないため、空気を汚さず、排気ガス特有の匂いが無いため、船酔いしにくい
③水を汚さない
油分を排出しないため、閉鎖的水域の環境保全に貢献
④連続運航
最適船型と効率の良い推進システムにより、最長6時間の連続運航可能
本船は、2012年10月から大阪で就航し、好評を博している。

記事・図提供:ツネイシクラフト&ファシリティーズ(株)
last update 2014.3.20
 Copyright© JSME TLD
お問合わせは:日本機械学会 交通・物流部門 〒160-0016 東京都新宿区信濃町35(信濃町煉瓦館5階)TEL(03)5360-3500(代表) FAX(03)5360-3508
記事・図提供:ツネイシクラフト&ファシリティーズ(株)
 Copyright© JSME TLD
お問合わせは:日本機械学会 交通・物流部門 〒160-0016 東京都新宿区信濃町35(信濃町煉瓦館5階)TEL(03)5360-3500(代表) FAX(03)5360-3508https://youtu.be/Rhqz12h6pz8?t=23

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AAA.アルミ浮揚型津波シェルターTTS80」を展示、11月1日(日)みなとオアシスとばFesta2015“のりものフェスタ”~ツネイシクラフト&ファシリティーズの添付ファイル一覧

ツネイシクラフト&ファシリティーズ株式会社

パネル展示:電気推進船「あまのかわ」

パネル展示:電気推進船「あまのかわ」

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リリース日付

2015年10月28日 08時00分

ファイル種別

JPEGファイル(461×288 pixels)

ファイルサイズ

53.26KB

  • アルミ浮揚型津波シェルター「TTS80」
  • 避難者のため最後まで残る誘導者などのために開発した津波シェルター
  • アルミ浮揚型津波シェルター「TTS80」の内装
  • パネル展示:電気推進船「あまのかわ」

 

 


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ヤンマー株式会社様資料より
Courtesy of YANMAR Co,. Ltd.

操船性の向上
全旋回縦軸推進装置を採用

「第八 勝栄丸」は、操船性能の向上を図るため、2軸の全旋回縦軸推進装置を採用しています。マグロ延縄漁船の場合、揚縄作業時は低船速で繊細な操船が必要となります。電気推進船はプロペラの向きを自由に変えることが出来るため、従来方式では困難だったわずかな横移動も可能となり、釣り落しを防ぐことなども可能になりました。

 

発電機関の台数制御によるコスト削減
「第八 勝栄丸」は、負荷の状況に応じて発電機関を自動的に最適な運転台数の制御を行う「パワーマネージメントシステム」を採用しています。遠洋マグロ延縄漁船は長期航海で、しかも操業パターンによる負荷変動が大きいため、発電機関をつねに最適効率で使用することにより、燃料消費量を抑えることができます。

電気推進システムについて
従来の推進機関よりも効率的で機能的な推進システム

「電気推進システム」とは、電気でプロペラを 回す仕組みのことです 。
従来システムはディーゼル主機関により機械的に駆動するプロペラと、発電機関により船内負荷に電気を 供給する電気系統がそれぞれ別系統として設けられていました。電気推進システムでは、プロペラを駆動する動力も電気負荷となり、発電機関が船内の全ての負荷をまかないます。
「第八 勝栄丸」では、発電機関3基を「エレクトリックパワーステーション」と位置づけ、推進用・漁労用等のすべてのエネルギーを供給しています。

環境改善
環境にやさしいシステム

「第八 勝栄丸」は、発電機関としてIMO(国際海事機関)のNOxは規制値をクリアした中速機関を採用。
従来システムで採用されている低速機関と比較すると、NOx排出量は少なくなっています。
また、中速発電機関の採用により低振動・低騒音化も実現し、乗組員の船内居住性も快適になり、作業環境も 大きく改善されました。

電気推進システムについて
従来の推進機関よりも効率的で機能的な推進システム

「電気推進システム」とは、電気でプロペラを 回す仕組みのことです 。
従来システムはディーゼル主機関により機械的に駆動するプロペラと、発電機関により船内負荷に電気を 供給する電気系統がそれぞれ別系統として設けられていました。電気推進システムでは、プロペラを駆動する動力も電気負荷となり、発電機関が船内の全ての負荷をまかないます。
「第八 勝栄丸」では、発電機関3基を「エレクトリックパワーステーション」と位置づけ、推進用・漁労用等のすべてのエネルギーを供給しています。

船型改善による総合効率向上
電気推進システムは、従来システムに比較すると電気への変換を行う分、伝達効率が低下します。
「第八 勝栄丸」では推進抵抗の低減による伝達効率の改善を図るため、縦軸推進装置とバトックフロー船型を採用しました。
従来船型は船底に軸系が入る膨らみがありますが、バトックフロー船型は船底を流れる水流と、船の側面を流れる水流を分ける船型のため、水流の干渉が少なく推進抵抗を抑えることが出来ます。このように 、より理想的な船型を追求し、数々の水槽実験を行った結果、船型改善による総合効率の改善に成功しました。
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CCC. 商船三井の取り組み

次世代船シリーズを構想
~第三弾 大型鉄鉱石専用船 「ISHIN-III」~

近い将来 技術的に実用可能な次世代船シリーズ(注1)の第三弾として、当社ではこのほど大型鉄鉱石専用船の構想をまとめました。次世代の資源輸送を担う環境負荷低減型の鉄鉱石専用船「ISHIN-III」です。
既に当社は、先駆的な輸送コンセプトと革新的技術の採用によって高い環境性能を実現した超大型鉄鉱石専用船”BRASIL MARU”(注2)を運航しています。同船クラスの特徴を生かした「ISHIN-III」は、これまで当社が開発・採用してきた技術を最大限に進化させ、環境負荷のさらなる低減を目指す、実現性の高い構想です。
主な特長は次の通りです。

「ISHIN-III」の2大特長

(1)排熱エネルギー回収:推進力を最大限にアシスト
技術進歩による排熱エネルギー回収効率の向上を更に追求。大型主機の排気ガスから熱エネルギーを最大限に回収し、電気変換する。こうして得た大量のエネルギーを推進力として利用し、環境負荷の大幅低減を実現する。
(この技術は大型主機を備えるタンカー・コンテナ船に展開可能)

(2)CO2排出量削減:低速航海中も
主機にかかる負荷が低い領域で給気量を最適にコントロールできる過給システムと電子制御エンジンを採用することで、低速航海中もCO2排出量を削減。

→ (1)(2)の導入と新技術の複合採用で、CO2排出量30%削減を達成する。

さらに、当社が参画中の風力推進船「ウインドチャレンジャー計画」(注3)の開発が進み、ビジネスモデルが確立されれば、50%以上の削減が可能となる。

(注1)
次世代船シリーズに込めた思いの「船舶維新」をキーワードに「ISHIN」と命名。
(注2)
2007年12月に竣工した世界最大級の鉄鉱石専用船(約32万トン積載可能)。
全長340m、幅60m、主機出力約23,000kW。省エネ性・安全性・高い技術などを評価され、日本船舶海洋工学会選考の「シップ・オブ・ザ・イヤー 2007」を受賞した。
(注3)
新形式の風力推進船を研究開発するプロジェクト。東京大学を中心に海運会社、造船所、日本海事協会、メーカーと共同開発中。

主なCO2削減技術

  • 機関システムの効率化

    (1)排熱エネルギー回収:推進力を最大限にアシスト
    主機から得られる排気ガスエネルギーで排気ガスタービンと蒸気タービンを駆動し、電力として高い効率で回収する。その電力をプロペラ軸に装備した加勢モーターへ供給し、推進力として使用する。

    (2)CO2排出量削減:低速航海中も
    主機の排気ガスで駆動するターボチャージャーにも空気量をコントロールする機能を加え、負荷の低い領域においても燃費効率を改善する。

  • 燃料油添加剤の使用
    当社技術研究所と株式会社タイホーコーザイが共同開発した舶用燃料油添加剤「タイクラッシュHD」を使用し、燃料油における着火性能を向上させる。
  • 摩擦抵抗低減
    塗膜にできる微細な凹凸に水をとらえて凹凸部分を減少させ、摩擦抵抗を少なくする超低摩擦型船底塗料の次世代型を採用する。
  • 最適運航支援システム
    船体の運航状況をモニタリングしながら最新の海気象データを利用し、船型毎に異なる性能特性を考慮しながら最短航路、最小燃費航路を探索する。
  • 推進効率最適化
    当社が開発、世界中で1700隻以上の船のプロペラに採用されている省エネ装置「PBCF」(Propeller Boss Cap Fins)の改良型と、高効率プロペラを装備する。
  • 船体最適設計
    水面下の船体形状を大幅に改善し、燃費改善効果を追求する。
  • 自然エネルギー利用
    船体後部甲板上などに太陽光パネルを設置。大洋航海中に発電された電力を推進力の一部に使用するとともに、大容量の蓄電池(リチウムイオン電池)に充電する。この電力は港内航行および停泊中の船内電力に利用可能。

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111. パワーエレクトロニクス(power electronics)

は、電力用半導体素子を用いた電力変換電力開閉に関する技術を扱う工学である。 広義では、電力変換と制御を中心とした応用システム全般の技術とも言える。

電力変換の基本となる整流回路1897年ドイツ物理学者であるレーオ・グレーツによって考案された(グレーツ回路)。1957年ゼネラル・エレクトリック社によって開発されたサイリスタの登場以後、それまでの回転機や磁気、液体、気体などを用いたものと変わって、固体の半導体素子による電力変換、電力開閉技術が発展した。1969年、ゼネラル・エレクトリックのハーバート・ストームがIEEE(アメリカの電気電子学会)の雑誌『スペクトラム』の記事で固体パワーエレクトロニクスという用語を用いてその定義を説明した。また1973年ウェスティングハウス社のウィリアム・ニューウェルによって「パワー(電気・電力・電力機器)と、エレクトロニクス(電子・回路・半導体)と、コントロール(制御)を融合した学際的分野」と図を用いて説明された。以後、電力用半導体素子や制御用コンピュータの進化などによって発展・繁栄した。

代表的な技術例として、交流から直流に変換する順変換器(整流器)、直流を交流に変換する逆変換器(インバータ)などの半導体電力変換装置が挙げられる。 またその利用例として、発電送電などの電力分野、回転機・ファン・ポンプ・ブロアなどを利用する産業分野、通信システムや工場などの電源装置、電車の駆動・変電などの電気鉄道分野、自動車、家庭用電化製品など非常に幅広く使用されている。

光トリガ素子

高電圧を扱う用途では電磁ノイズに強く、絶縁性を高め高速で切り替える為、光トリガサイリスタ等、光信号をトリガとする半導体素子も使用される。制御回路を高圧線と完全に絶縁する事が可能なので高圧を制御する用途に用いられる。

パワーIC

ブラシレスモータ等に組み込まれている。近年のパソコン等に使用されている冷却ファン等にはほぼ例外なく使用されている。徐々に容量の大きい形式が普及しつつある。

 

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222. 電気推進 (船舶)

電気推進(でんきすいしん)は、の推進方式の一種。電動機によって推進器(スクリュープロペラウォータージェット推進器)を駆動する方式。

電気推進方式の採用はまず潜水艦より着手され、1884年のアメリカ海軍のタック艇、1885年のイギリス海軍の「ノーチラス」で蓄電池による電気推進機関が搭載された。これらの機関は相応の成績を示したものの、潜水艇としては肝心の潜航機構が不満足だったため、試作の域を出るものではなかった。その後、1888年に進水したフランス海軍の「ジムノート」は、蓄電池564個と55馬力の電動機による電気推進機関を搭載しており、良好な成績を収めた。またアントニー・レッケンツァウンの設計によって1886年に竣工した小型艇「ヴォルタ」は、やはり蓄電池による電気推進機関を搭載しており、英仏海峡の横断に成功して、水上船艇への電気推進導入の嚆矢となった。その後、1898年に竣工した「ホランド」では水上航走用の原動機が搭載され、自己充電能力を備えた。

蒸気タービンは高回転で性能が良くなる一方、推進器は低回転で効率が良くなることから減速機が必要となるが、20世紀初頭の技術では信頼性の高い減速歯車装置を実用化できなかったことから、電気推進装置によって減速装置とするターボ・エレクトリック方式が広く用いられるようになった。またディーゼルエンジンについても、面倒なクラッチ操作や捩り振動の対策を避けるため、直結駆動ではなくディーゼル・エレクトリック方式を採用することもあった。その後、1920年代ごろより減速歯車装置の信頼性が向上して実用レベルに達したことから電気推進の採用例は減っていったが、第二次世界大戦勃発にともなって護衛駆逐艦戦時標準船の量産が求められた際には、減速歯車装置の生産が追いつかず、ターボ・エレクトリック方式やディーゼル・エレクトリック方式に切り替えた艦も相当数が建造されている。

第二次大戦後、水上戦闘艦への電気推進の採用は行われなくなっていったが、逆に潜水艦ではディーゼル・エレクトリック方式の採用が一般的になった。また機雷戦艦艇や補助艦艇では、低速・微音での航行能力が買われて電気推進とする例があったほか、商船でも、設計の自由度が買われての採用例もあった。その後、1980年代頃より、技術的にはパワーエレクトロニクスの発達、用兵面では対潜戦のパッシブ戦化に伴う静粛性の要請があって、水上戦闘艦でも電気推進が見直された。特にパワーエレクトロニクスの発達により、推進発電機と艦内給電用発電機を統合する統合電気推進方式の実現のめどがたち、艦内電子機器の発達による電力所要の増大に対応するためにこれを採用する例も登場している[2][3]

原理

発電機と電動機の組み合わせに応じて、下記のように分類できる。

  • 直流方式
  • 交直併用方式
  • 交流方式

直流方式[編集]

いわゆるワード・レオナード方式であり、直流発電機を駆動し、その電力で直流整流子電動機を回転させる。直流発電機の励磁を調整することで発生電圧を変化させ、直流電動機の速度を制御することができる[1]

回路構成は簡易であり、最も初期から使われてきた方式だが、整流子の保守・点検に手間を要するほか、やはり整流子のために電動機の回転数と容量に制限があることから、後述の方式に道を譲った[1]

交直併用方式

直流方式の制約のほとんどが整流子の存在に由来することから、これを軽減するため、発電機のみを交流の同期発電機としたものである。交流から直流への変換にもちいる整流器に応じて分類でき、下記の2種類が代表的である。

サイリスタ・レオナード方式
整流器としてサイリスタ・コンバータを使用する方式。サイリスタ位相制御により、交直変換と同時に出力電圧も調整できるため、直流電動機の速度制御も行うことができる。ただし電動機の容量および回転数に制限があり、また入力電源の高調波対策が必要とされる[1]
AC-R-DC方式
整流器としてダイオードを使用する方式。サイリスタ・レオナード方式と比して電圧・電流の波形歪みが少なく、高調波によるノイズ障害を軽減できる一方で、ダイオードには電圧調整機能がないために、発電機の励磁を調整して発生電圧を変化させる必要があり、統合電気推進化は困難である。また電動機の容量および回転数に制限がある点ではサイリスタ・レオナード方式と同様である。

交流方式

発電機・電動機ともに交流機とすることで整流子を排除した方式。パワーエレクトロニクスの発達とともに実用化されたものであり、電動機の制御は可変電圧可変周波数制御によって行うため、電力変換回路を組み込む必要がある。

サイリスタ・モーター方式
交流からいったん直流に変換したのち、所望の交流電圧に再変換する方式。主回路にサイリスタを装備するために高調波を発生して他機器への悪影響があり、また出力できる周波数に制約がある。
サイクロコンバータ方式
交流から、別の周波数・電圧の交流に直接変換する方式[1]。出力周波数の最大値は入力周波数の1/3〜1/2程度であり、また力率が悪いなどの問題がある。
マトリックスコンバータ方式
自己消弧能力を持つ高速半導体デバイスを使用し、電源電圧を直接パルス幅変調(PWM)制御して、任意の電圧・周波数を出力する直接変換型電力変換装置。PWM方式では、電圧波形を細かく切り刻むことで高調波抑制用のリアクトルを小型化でき、また装置本体も大幅に効率化・小型化できると期待されている。

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