货物运输船

技术领域

本发明涉及一种搭载了燃料电池的货物运输船。

背景技术

一直以来，提出了在船舶搭载燃料电池，将由该燃料电池发电的电力的全部或一部分使用于推进动力，或作为船内电力使用。例如，在专利文献1中，公开了一种搭载了使用燃料电池的发电装置的液化气体运输船。在该液化气体运输船中，货物罐中产生的蒸发气体改质为燃料气体后向燃料电池的阳极供给，氧化气体向燃料电池的阴极供给，从而在燃料电池中进行发电，发电得到的电力通过配电装置向推进用电动机和居住区供给。

在专利文献1的液化气体运输船中，使用燃料电池的发电装置配置在暴露的甲板上，该发电装置的一部分位于货物罐的上方。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开平2-109792号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

贮存有液化气体或重油等的货物罐的内部是危险气氛在通常的状态下连续存在的区域，被指定为危险场并对电气设备的设置等施加了各种限制以提高安全性。配置有燃料电池的区域是未确定为危险场所但可能生成爆炸性混合气的区域，因此将其作为危险场所是合适的。在成为危险场所的区域中，设置的设备存在制约，因此，理想是在船舶中危险场所尽可能保持小。

本公开是鉴于以上的情况而完成的，其目的在于提出一种在运输液化气体或重油等货物，货物仓缘自货物的危险场所的货物运输船中，抑制危险场所的扩大且搭载燃料电池的结构。

解决问题的手段：

本公开的一个方面的货物运输船的特征在于，具备：

船体，其具有作为设置有至少一个货物罐而缘自货物的危险场所的货物仓和配置在比所述货物仓靠后方的机房；

推进用电动机，其配置于所述机房；

氢燃料罐，其贮存氢燃料；

燃料电池发电单元，其具有能够密闭的壳体、以及配置在所述壳体内并使用从所述氢燃料罐供给的氢气和空气中的氧气来发电的燃料电池；以及

电力转换装置，其将由所述燃料电池发电单元发电的电力向所述推进用电动机及船内电力负载中的至少一方供给，在将从所述船体的上甲板中位于所述货物仓的上方的部分起规定的第一高度以下的区域规定为缘自货物的甲板上危险场所时，所述氢燃料罐在所述船体中配置在从所述货物仓的前端至后端的前后之间，所述燃料电池发电单元在所述燃料电池从所述甲板上危险场所避开的状态下，配置在所述货物仓的前端至后端的前后之间，且比所述上甲板靠上方。

发明效果：

根据本公开，能够提出一种在货物仓缘自货物的危险场所的货物运输船中，抑制危险场所的扩大且搭载燃料电池的结构。

附图说明

图1是示出本公开的一个实施方式的货物运输船的整体结构的侧视示意图；

图2是示出氢发电系统的示意结构的框图；

图3是说明货物运输船中规定的甲板上危险场所及货物部区域的图；

图4是示出变形例1的货物运输船的整体结构的侧视示意图；

图5是示出变形例2的货物运输船的整体结构的侧视示意图；

图6是示出变形例3的货物运输船的整体结构的侧视示意图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的实施方式进行说明。

〔货物运输船1的示意结构〕

图1是示出本公开的一个实施方式的货物运输船的整体结构的侧视示意图。图1所示的货物运输船1具备船体11、设置在船体11上的上部结构体20、以及设置于船体11的船尾端的螺旋桨14和舵15。在船体11的船尾设置有机房13，在比船体11的机房13靠船头17侧设置有货物仓12。

在机房13中配置有推进用电动机25。推进用电动机25旋转驱动螺旋桨14。另外，本实施方式的货物运输船1是电气推进船，货物运输船1也可以是搭载了组合柴油发动机、电动机、及蓄电池的混合动力推进系统的混合动力推进船。

在机房13的上方设置有从船体11向上方突出的上部结构体20。在上部结构体20设置有居住区2和船桥3。

在货物仓12中设置有货物罐16。本实施方式的货物运输船1是液化气体运输船，在货物罐16中贮存有液化气体。作为液化气体，例示了液化氢、LNG等等。但是，货物不限定于液化气体。例如，货物运输船1是油船，在货物罐16中也可以贮存重油。图1中示出了方形的货物罐16，但货物罐16的形状不限定于方形，也可以是球形或椭圆、两端被半球封闭的圆筒状(即胶囊型)等。

货物运输船1搭载了氢发电系统6。氢发电系统6发电得到的电力向推进用电动机25及船内电力负载26中的至少一方供给。氢发电系统6由燃料电池发电单元61、至少一个氢贮存模块62、电力转换装置63、以及蓄电池65构成。

图2是示出氢发电系统6的示意结构的框图。如图2所示，氢贮存模块62包括容纳有氢燃料的氢燃料罐621和设置于氢燃料罐621的出入口的罐阀622。氢燃料以气体或液体贮存于氢燃料罐621。氢燃料罐621经由配管与燃料电池发电单元61连接，贮存于氢燃料罐621的氢经由配管向燃料电池发电单元61供给。通过罐阀622的开闭，切换从氢燃料罐621向燃料电池发电单元61的氢气的供给/供给停止。氢贮存模块62也可以构成为还能够向搭载于货物运输船1的氢发电系统6以外的氢利用设备供给氢。作为这样的氢利用设备，示例了配置在机房13内的氢气锅炉。

燃料电池发电单元61具备燃料电池611、散热器612、高压氢设备613、系统控制装置614，容纳在能够密闭的壳体610内。由壳体610形成配置有燃料电池611的封闭区域。

燃料电池611具有许多燃料电池单元，接受氢气的供给而使该氢气与空气中的氧气进行电化学反应，产生直流电力。散热器612将燃料电池611调温到适合发电的温度。例如，冷却介质在散热器612和燃料电池611中循环。高压氢设备613对从氢贮存模块62送来的氢气调节压力，并向燃料电池611供给。系统控制装置614是控制燃料电池611的发电的装置。系统控制装置614控制高压氢设备613及罐阀622，以向燃料电池611供给进行与负载相应的发电的氢气及氧气。此外，系统控制装置614使散热器612动作，以保持燃料电池611的合适的温度。此外，系统控制装置614向电力转换装置63发出指令从燃料电池611取出电力。

电力转换装置63具有多个输入系统及输出系统，转换输入的电力的电压、电流、及频率并输出。例如，系统控制装置614根据主配电盘27的负载状态或蓄电池65的充电状态来运算向电力转换装置63的指令。电力转换装置63按照来自系统控制装置614的指令从燃料电池611取出直流电力，转换(或调节)直流电力的电压等，向主配电盘27输送。从主配电盘27经由布线向推进用电动机25供给电力。此外，从主配电盘27经由布线向船内电力负载26供给电力。在此，电压等的转换也可以包括从直流向直流的转换、从交流向直流的转换、从直流向交流的转换、从交流向交流的转换、电压转换、以及电力调节中的至少一个。此外，电力转换装置63将发电得到的电力中剩余部分向蓄电池65蓄电。蓄电池65中蓄积的电力可以通过电力转换装置63酌情取出并向主配电盘27输送。

〔氢发电系统6的配置〕

在此，对货物运输船1上的氢发电系统6的配置详细地进行说明。首先，对货物运输船1上规定的甲板上危险场所100和货物部区域101进行说明。图3是说明货物运输船1中规定的甲板上危险场所100及货物部区域101的图。

如图3所示，上甲板18是覆盖船体11的上表面的暴露的甲板。将从上甲板18中位于货物仓12的上方的部分起规定的第一高度X[m]以下的区域规定为缘自货物的“甲板上危险场所100”。更详细地说明，由从货物仓12的前端起前方Y[m]的与船宽方向平行的面S1和从货物仓12的后端起后方Y[m]的与船宽方向平行的面S2包围、且从上甲板18起第一高度X[m]以下的区域规定为甲板上危险场所100。但是，在货物罐16的外表面的一部分比上甲板18向上方伸出的情况下，货物罐16突出的部分的甲板上危险场所100设为从货物罐16的外表面起第一高度X[m]以下的区域。甲板上危险场所100在图3中是阴影线所示的区域。X和Y是由规则等确定的值，但例如可以设为X＝2.4、Y＝3。

将由在货物仓12的前端与船宽方向平行的面S3和在货物仓12的后端与船宽方向平行的面S4包围而成的区域规定为“货物部区域101”。货物部区域101在图3中由双点划粗线所示。货物部区域101中除了船体11的货物仓12之外，还包括上甲板18中属于货物仓12的上方的部分、比上甲板18靠上方的空间中属于货物仓12的上方的部分。

返回图1，燃料电池发电单元61在燃料电池611从甲板上危险场所100实质性避开的状态下，配置在货物部区域101的比上甲板18靠上方。在图1所示的例子中，为了使包括燃料电池611的燃料电池发电单元61整体从甲板上危险场所100向上方避开，燃料电池发电单元61由竖立设置于上甲板18的至少一根支撑柱71从下方支撑。换言之，燃料电池发电单元61搭载在竖立设置在上甲板18的至少一根支撑柱71上。支撑柱71具有第一高度X[m]以上的第二高度H。由此，搭载在支撑柱71上的燃料电池发电单元61配置在从上甲板18起比第一高度X高的位置。另外，燃料电池发电单元61配置在船桥3的前方，因此理想是第二高度H是第一高度X[m]以上且尽量小的值，以使得始自船桥3的视野不被燃料电池发电单元61遮挡。

为了将燃料电池发电单元61与上甲板18之间空旷，在支撑柱71为多根的情况下，多根支撑柱71彼此之间敞开。换言之，多根支撑柱71彼此以船员能够通行的程度沿水平方向分离。在此基础上，被支撑柱71分离的上甲板18与燃料电池发电单元61的上下之间为穿着安全靴并戴着安全帽的船员能够充分通过的高度。由此，在燃料电池发电单元61的下方，确保了上甲板18上的视觉辨认性或交通性，船员能够在燃料电池发电单元61的下方通行，在燃料电池发电单元61的下方进行作业。另外，支撑柱71的结构不限于上述，也可以是设置了通行用通道的块状，或未设置壁的框架状。

氢贮存模块62配置在货物部区域101。在图1所示的例子中，氢贮存模块62配置在比燃料电池发电单元61靠船头17侧。氢贮存模块62中，氢燃料罐621的下部位于比上甲板18靠下方，上部从上甲板18向上方突出。这样，通过使氢燃料罐621的一部分埋设于上甲板18的方式，能够确保氢燃料罐621有能够容纳航海所必需量的氢的容积，且能抑制氢燃料罐621从上甲板18突出的高度以确保始自船桥3的前方视野。

电力转换装置63及蓄电池65配置于机房13。但是，电力转换装置63也可以配置于居住区2。或者，电力转换装置63也可以配置于燃料电池发电单元61的壳体610内。在电力转换装置63配置于壳体610内的情况下，在壳体610内形成有独立的两个空间，可以在两个空间的一个容纳有电力转换装置63，在另一个容纳有燃料电池发电单元61。

如以上所说明的，本公开的货物运输船1的特征在于具备：

船体11，其具有作为设置有至少一个货物罐16而缘自货物的危险场所的货物仓12和配置在比货物仓12靠后方的机房13；

推进用电动机25，其配置于机房13；

氢燃料罐621，其贮存氢燃料；

燃料电池发电单元61，其具有能够密闭的壳体610、以及配置在壳体610内并使用从氢燃料罐621供给的氢气和空气中的氧气来发电的燃料电池611；以及

电力转换装置63，其将由燃料电池发电单元61发电的电力向推进用电动机25及船内电力负载26中的至少一个供给，在将从船体11的上甲板18中位于货物仓12的上方的部分起规定的第一高度X以下的区域规定为缘自货物的甲板上危险场所100时，

氢燃料罐621在船体11上配置在货物仓12的前端至后端的前后之间，

燃料电池发电单元61在配置有燃料电池611的区域从甲板上危险场所100避开的状态下，配置在货物仓12的前端至后端的前后之间，且比上甲板18靠上方。

在上述结构的货物运输船1中，配置有燃料电池611的区域、即壳体610的内部空间从甲板上危险场所100避开。这意味着在燃料电池发电单元61中可能生成爆炸性混合气的区域与缘自货物的甲板上危险场所100没有重合，确保了安全性。此外，在上述结构的货物运输船1中，通过将燃料电池发电单元61配置在货物仓12的前端与后端的前后之间(即货物部区域101)，使缘自燃料电池发电单元61的危险场所收敛于缘自货物仓12的甲板上危险场所100的前后之间。由此，包括甲板上危险场所100的危险场所不向后方、即船尾侧扩大，就能够配置燃料电池发电单元61。危险场所不向上部结构体20所在的船尾侧扩大，因此，不需要在不是危险场所的现有区域中设置用于扩大危险场所的隔壁或重新布置周边设备等安全对策。

在本实施方式的货物运输船1中，燃料电池发电单元61由竖立设置于上甲板18的至少一根支撑柱71从下方支撑，支撑柱71具有比第一高度X高的第二高度H。

这样，燃料电池发电单元61整体从甲板上危险场所100向上方避开，因此，即使从燃料电池发电单元61漏出氢气，由于比空气轻的氢气不会漂浮于上甲板18而是上升，因此，降低了氢气在通行于上甲板18的船员的附近着火的可能性。

在上述货物运输船1中，在支撑柱71为多根的情况下，理想是多根支撑柱71彼此之间敞开，以使得能够在上甲板18与燃料电池发电单元61的上下之间通行。这样，通过使多根支撑柱71彼此之间敞开，即使在上甲板18上设有支撑柱71仍确保了交通、视野。

此外，在本实施方式的货物运输船1中，氢燃料罐621的下部位于比上甲板18靠下，氢燃料罐621的上部从上甲板18向上方突出。

这样氢燃料罐621以下部埋设于上甲板18的方式设置，由此能够确保充分的罐容量，且抑制从上甲板18向上方的突出量，确保始自船桥3的前方视野。

以上公开了优选的实施方式，但本公开也包含在不脱离本公开的主旨的范围内对上述实施方式的具体结构和/或功能的详情进行的变更。上述货物运输船1的结构能够如以下所说明的变形例进行变更。另外，以下对多个变形例进行说明，但一个或多个变形例所示的特征的组合也可以应用于上述实施方式。

<变形例1>

图4是示出变形例1的货物运输船1的整体结构的侧视示意图。如图4所示，搭载于变形例1的货物运输船1的氢发电系统6A与前述实施方式的氢发电系统6的不同在于，燃料电池发电单元61在货物部区域101中配置在从上甲板18起第一高度X以下的范围。

在氢发电系统6A中，燃料电池发电单元61的壳体610a以至少一部分与甲板上危险场所100重合的方式直立或者通过夹具放置于上甲板18。在氢发电系统6A中，燃料电池发电单元61的壳体610a具备气闸室。具体而言，壳体610a具备包括内容器和外容器的多重的容器和分别设置于多重的容器的气密门。在此，多个气密门不会同时打开。这样，在具备气闸室的壳体610a中，气体不会直接从壳体610a外向内进入，不会直接从壳体610a内向外出来。因此，壳体610a配置于甲板上危险场所100，但在壳体610a内形成的配置有燃料电池611的区域成为与甲板上危险场所100独立的氛围的空间。即，在氢发电系统6A中，可以认为配置有燃料电池611的区域从甲板上危险场所100实质性避开。

<变形例2>

图5是示出变形例2的货物运输船1的整体结构的侧视示意图。如图5所示，搭载于变形例2的货物运输船1的氢发电系统6B与前述实施方式的氢发电系统6的不同在于，氢贮存模块62在货物部区域101中配置在上甲板18的上方。更详细地说，在氢发电系统6B中，氢贮存模块62的氢燃料罐621经由支撑件72支撑于上甲板18。

在变形例2的货物运输船1中，氢燃料罐621的容量受到制约，以使得始自船桥3的前方视野不被氢燃料罐621遮挡。在该情况下，为了消除氢燃料的不足，可以如下面的变形例3中所说明的那样，将货物罐16的蒸发气体作为燃料以补充氢燃料罐621。

<变形例3>

图6是示出变形例6的货物运输船1的整体结构的侧视示意图。如图6所示，搭载于变形例3的货物运输船1的氢发电系统6C与前述的实施方式的氢发电系统6的不同在于，货物罐16与氢燃料罐621通过将货物罐16内的蒸发气体向氢燃料罐621输送的配管连接。

在氢发电系统6C中，与货物罐16连接的蒸发气体管41的支管42与氢贮存模块62的氢燃料罐621连接。在支管42设置有开闭阀43、压缩机44。通过该结构，货物罐16的蒸发气体在被压缩机44压缩后向氢燃料罐621发送，并填充于氢燃料罐621。另外，贮存于货物罐16的液化气体为液化氢的情况下，作为蒸发气体的氢气向氢燃料罐621发送，贮存于货物罐16的液化气体为LNG的情况下，在支管42设置有改质器，在蒸发气体通过改质器成为氢气后向氢燃料罐621输送。在氢发电系统6C中，能够在从陆地或海上的燃料补给设备向氢燃料罐621补充燃料和从货物罐16向氢燃料罐621补充燃料之间切换。