JP2006225093A - クレーン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荷役作業中において、発電機の運転を停止させることにより、発電機の燃料消費量を削減し、効率の良い運転を実現することのできるクレーン装置を提供する。
【解決手段】荷役作業を行うクレーン装置であって、駆動電源として発電機１０及び蓄電装置３０を備え、荷役作業を開始する場合には、蓄電装置からの電力供給により、荷役作業を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、港湾にて、コンテナ等の荷物の積み降ろし、積み込み等の運搬時に用いられるクレーン装置に関するものである。

例えば、港湾等のヤードにおいては、クレーン装置によって船舶あるいはトレーラへのコンテナの積み込み及び船舶あるいはトレーラからのコンテナの積み降ろし等の荷役作業が行われている。この種のクレーン装置としては、車輪によって路面上を自走するトランスファークレーンが知られている。

このトランスファークレーンは、上部に昇降装置を有する門型に構成された架台の両下端部に車輪が設けられて、この車輪によって走行可能とされたもので、車輪を駆動させるための走行モータ、コンテナを吊り上げるための巻きモータ、及び吊り上げたコンテナを水平方向へ移動させる横行モータを有している。そして、このトランスファークレーンには、エンジン式発電機が搭載されており、このエンジン式発電機によって発電した電力を各モータへ供給して駆動するようになっている。

このような、トランスファークレーンにあっては、コンテナを吊り上げる巻きモータを起動させる際に、最もパワーを必要（平均パワーの約５倍）とする。このため、従来は、発電機として、巻きモータへ十分に電力を供給してコンテナの吊り上げを行わせることが可能な大容量のもの、つまり、平均的に必要なパワーに対して、極めて大きなパワーをまかなうことが可能な大容量、且つ、大型の発電機が搭載されていた。

しかしながら、このような発電機は、燃料を無駄遣いして余分な二酸化炭素を排出することになり、近年の省エネルギーや環境問題を改善する上でも好ましいことではない。
そこで、例えば、特開２００１−１６３５７４号公報（特許文献１）には、発電機からの電力によってモータを駆動させて荷物の吊り上げなどを行うクレーン装置において、電力供給源として、発電機とキャパシタとを設け、これら発電機及びキャパシタの両方から電力を負荷に供給することにより、環境への影響が少なく、しかも低コスト化、高効率化を図ったクレーン装置が提案されている。

特開２００１−１６３５７４号公報（第２−７頁、第４図及び第６図）

しかしながら、上記特許文献１に記載されているクレーン装置では、常に、発電機が運転状態にあるため、燃料消費量の削減を思うように図れず、効率の良い運転を実現できないという問題があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、荷役作業中において、発電機の運転を停止させることにより、発電機の燃料消費量を削減し、効率の良い運転を実現することのできるクレーン装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、荷役作業を行うクレーン装置であって、駆動電源として発電機及び蓄電装置を備え、前記荷役作業を開始する場合には、例えば、発電機を停止し、前記蓄電装置からの電力供給により、前記荷役作業を行うクレーン装置を提供する。

上記構成によれば、最も電力を消費する作業である荷役作業を蓄電装置からの電力供給によって実施するため、従来のように、荷役作業の消費電力に合わせて、発電機の出力定格を決定する必要がなくなるため、小型の発電機を採用することが可能となる。これにより、発電機として、小容量、且つ、安価なものを用いることができるので、コストを大幅に低減させることができる。
更に、エンジン式の発電機を用いた場合、容量の小さな発電機を用いることにより、排気ガスの排出量を低減させることが可能となる。特に、ディーゼルエンジン式の発電機では、ＣＯ_２はもとよりＮＯ_Xの排出を大幅に抑えることができるので、環境への影響を最小限に抑えることができる。
なお、上記蓄電装置からの電力供給が行われるのは、上記荷役作業だけに限られない。つまり、蓄電装置の残容量が所定の下限閾値以上であれば、荷役作業だけでなく、走行作業などについても蓄電装置からの電力供給により実施されるようにしても良い。

上記記載のクレーン装置は、前記荷役作業中において、前記蓄電装置の残量が所定の下限閾値に達した場合に、前記発電機を始動させ、発電機の状態が安定した後に、電力の供給元を前記蓄電装置から前記発電機に切り替えると良い。

上記構成によれば、蓄電装置からの電力供給による荷役作業を行っている場合に、蓄電装置の残容量が下限閾値に達した場合には、発電機からの電力供給へ切り替えるべく、発電機を始動させる。この場合において、本発明のクレーン装置では、蓄電装置の残容量が下限閾値に達した直後に、蓄電装置から発電機への切り替えを行うのではなく、発電機の状態が安定した後に、蓄電装置から発電機への切り替えを行う。
これは、クレーン装置には、比較的大容量の発電機が用いられるため、例えば、数分間の始動時間（安定して発電できるまでに要する時間）が必要とされるからである。このように、蓄電装置から発電機への切り替えタイミングを工夫することにより、安定した電力供給を実現することが可能となる。
上記蓄電装置から発電機への切り替えのタイミングは、例えば、発電機の回転数が所定の回転数（例えば、５００ｒｐｍ）以上となった場合、或いは、発電機を始動してから所定の期間経過した場合に行われる。

上記記載のクレーン装置は、前記荷役作業中において、少なくとも１サイクルの荷役作業を経過した場合に、前記発電機を始動させ、前記発電機の状態が安定した後に、電力の供給元を前記蓄電装置から前記発電機に切り替えると良い。

上記構成によれば、蓄電装置からの電力供給による荷役作業が少なくとも１サイクル行われた場合に、発電機からの電力供給へ切り替えるべく、発電機を始動させる。この場合において、発電機の状態が安定した後に、蓄電装置から発電機への切り替えを行うので、安定した電力供給を実現することが可能となる。

上記記載のクレーン装置において、前記蓄電装置は、荷役作業において吊具の巻き下げ時に発生する前記巻きモータの回生エネルギーを蓄電可能な容量を有すると良い。

上記構成によれば、蓄電装置が、荷役作業において発生する回生エネルギーを蓄電可能な容量を有しているので、荷役作業における回生エネルギーを全て回収することが可能となる。これにより、エネルギーを無駄なく利用することができる。

上記記載のクレーン装置において、前記蓄電装置は、少なくとも１サイクルの荷役作業に必要となる電力を蓄電できる容量を有すると良い。

上記構成によれば、蓄電装置が、少なくとも１サイクルの荷役作業に必要となる電力を蓄電できる容量を有しているので、荷役作業を蓄電装置からの電力供給により実施することが可能となる。これにより、荷役作業中には、発電機の運転を停止させることが可能となるので、燃料消費量を大幅に低減させることが可能となるとともに、ＣＯ_２はもとよりＮＯ_Xの排出を大幅に抑えることが可能となる。これにより、環境への影響を最小限に抑えることができる。また、発電機からの電力供給は極めて少ないものにできるので、発電機を従来に比べて極めて小さくすることが可能となる。

本発明は、荷役作業を行うクレーン装置であって、発電機と、複数の蓄電装置とを備え、負荷に対して電力を供給する前記蓄電装置を順次、切り替え、電力供給を実施していない前記蓄電装置に対しては、前記発電機から電力供給を行うことにより充電を行うクレーン装置を提供する。

上記構成によれば、発電機は主に蓄電装置を充電するために用いられるので、発電機を小型化することが可能となる。これにより、燃料消費量を低減させることが可能となるとともに、ＣＯ_２などの排出を大幅に抑えることが可能となる。これにより、環境への影響を最小限に抑えることができる。

本発明は、荷役作業を行うクレーン装置であって、荷役作業の有無に応じて運転及び停止される第１の発電機と、蓄電装置と、常時運転される第２の発電機とを備え、荷役作業が行われていない場合には、前記第１の発電機を停止させるクレーン装置を提供する。

上記構成によれば、常時運転されている補機などへ電力を供給する第２の発電機を設けている。これにより、荷役作業が行われていない期間においては、比較的大容量である第１の発電機の運転を停止させることが可能となる。これにより、燃料消費量の低減、並びに、ＣＯ_２などの排出を大幅に抑えることが可能となる。

本発明のクレーン装置によれば、荷役作業中において、発電機の運転を停止させることにより、発電機の燃料消費量を削減し、効率の良い運転を実現させることができるという効果を奏する。

以下に、本発明に係るクレーン装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、ここでは、クレーン装置として、自走式のトランスファークレーンを例にとって説明する。
〔第１の実施形態〕 図１において、符号Ｒ１は、トランスファークレーン（クレーン装置）である。このトランスファークレーンＲ１は、水平方向に配設されたガータ４１の両端部に柱状の脚構造体４２ａ、４２ｂを連結してなる門型構造体２を有している。
門型構造体２を構成する脚構造体４２ａ、４２ｂには、それぞれその下端部に、複数の車輪４３が設けられており、これら車輪４３によってトランスファークレーン１が走行可能とされている。それぞれの脚構造体４２ａ、４２ｂの下端には、走行モータ（図示略）が設けられており、これら走行モータによって、それぞれの脚構造体４２ａ、４２ｂの下端部に設けられた車輪４３の内の少なくとも一つが駆動されるようになっている。すなわち、走行モータによって車輪４３が回転駆動されることにより、トランスファークレーン１が自走するようになっている。また、これら車輪４３は、それぞれ操舵可能とされている。

ガータ４１には、ガータ４１の長手方向へ沿って移動可能に支持されたトロリ４４が設けられており、このトロリ４４には、コンテナ等の搬送品を吊り上げる吊具４５がワイヤ４６によって吊り下げられている。
トロリ４４には、ワイヤ４６の巻取り、送り出しを行う昇降装置４７が設けられている。この昇降装置４７は、巻きモータ（モータ）によってワイヤ４６が巻回されたドラムを回転させることにより、ワイヤ４６のドラムへの巻取り及び送り出しを行い、吊具４５を昇降させるようになっている。さらに、トロリ４４には、横行モータ（図示略）によってトロリ４４をガータ４１の長手方向に沿って移動させるトロリ装置（図示略）が設けられている。

また、門型構造体２を構成する脚構造体４２ａには、その下端側にディーゼルエンジン式の発電機１０が設けられており、隣接して設けられた燃料タンク（図示略）からの燃料によって駆動するようになっている。また、対向側の脚構造体４２ｂには、キャパシタ３０及び制御盤２０が設けられている。制御盤２０には、後述する制御装置２１（図２参照）が設けられている。

次に、上記構造のトランスファークレーンＲ１の駆動系について説明する。
図２において、発電機１０の出力側は、共通コンバータ１１及び補機１８の入力側に接続されている。ここで、補機１８は、例えば、照明装置等の外部装置などである。共通コンバータ１１の出力側には、キャパシタ（蓄電装置）３０が接続されている。更に、キャパシタ３０には、巻きインバータ３１、横行インバータ３２、走行インバータ３３が、それぞれ並列に接続されている。そして、巻きインバータ３１の出力は、巻きモータ１５に、横行インバータ３２は、横行モータ１６に、走行インバータ３３は、走行モータ１７にそれぞれ接続されている。また、共通コンバータ１１の＋出力端子とキャパシタ３０の＋側端子とを繋ぐ配線には、電流制限抵抗１２が接続されており、これにより過電流が流れるのを防止している。また、キャパシタ３０と巻きインバータ３１などとの間には、回生抵抗１３がキャパシタ３０と並列に接続されている。
このような駆動系において、制御装置２１は、キャパシタ３０の残容量に基づいて、発電機１０の運転及び停止を制御するとともに、共通コンバータ１１及び巻きインバータ３１、横行インバータ３２、及び走行インバータ３３などの制御を行う。

次に、本実施形態に係るトランスファークレーンが備える制御装置２１（図２参照）によって制御される発電機１０の運転及び停止タイミングについて、図３を参照して詳しく説明する。
まず、時刻ｔ０において、トランスファークレーンＲ１は初期状態であり、発電機１０は停止状態、また、キャパシタの残容量もゼロである。続いて、時刻ｔ１において、例えば、作業員などによりイグニッションキーがオンされると、このオン信号を受けて、制御装置２１は、発電機１０を始動させる。このようにして、発電機１０が始動されると、発電機１０の回転数がある程度上昇するまでは、始動期間となる（時刻ｔ１からｔ２の間）。
続いて、発電機１０の回転数が所定の回転数（例えば、５００ｒｍｐ）に達すると、制御装置２１は、共通コンバータ１１を駆動する。これにより、発電機１０からの電力供給により、補機１８や走行モータ１７などに電力が供給され、走行などの通常運転が開始される（時刻ｔ２）。また、上記発電機１０の電力は、共通コンバータ１１と走行インバータ３３などの間に介在するキャパシタ３０にも供給される。これにより、キャパシタ３０は充電され、残容量が除々に上昇する（時刻ｔ２からｔ３の間）。

続いて、時刻ｔ３において、キャパシタ３０の残容量が予め設定されている上限閾値に達すると、制御装置２１は、発電機１０の運転を停止する。これにより、補機１８への電力供給元が発電機１０からキャパシタ３０に切替られ、キャパシタ３０による電力供給によって補機１８や走行モータ１７などが駆動されることとなる。

続いて、時刻ｔ４において、荷役作業の開始を指示する信号が制御装置２１に入力されると、制御装置２１は、発電機１０が停止していることを確認するとともに、キャパシタ３０からの電力供給により巻きモータ１５を駆動させて、荷役作業を開始させる。これにより、キャパシタ３０から電力が巻きモータ１５に供給されることにより、キャパシタ３０の残容量は除々に減少する（時刻ｔ４から時刻ｔ５の間）。

続いて、時刻ｔ５において、キャパシタ３０の残容量が予め設定されている下限閾値に達すると、制御装置２１は、キャパシタ３０による電力供給を継続させたまま、発電機１０を始動させる。これにより、発電機１０は、上述と同様始動期間に入る（時刻ｔ５からｔ６の間）。続いて、時刻ｔ６において、発電機１０が安定状態になると、例えば、発電機１０の回転数が所定の回転数（例えば、５００ｒｍｐ）に達すると、制御装置２１は、共通コンバータ１１を駆動することにより、発電機１０の電力を巻きインバータ３１に供給する。これにより、巻きインバータ３１などへの負荷に対する電力供給元がキャパシタ３０から発電機１０に切り替わることとなる。

このようにして、発電機１０からの電力供給により荷役作業が引き続き行われることにより、時刻ｔ７において、荷役作業が終了すると、今まで巻きインバータ３１に供給されていた電力は、キャパシタ３０に供給されることとなる。
これにより、キャパシタ３０は充電され、残容量が除々に上昇する（時刻ｔ７からｔ８の間）。そして、時刻ｔ８において、キャパシタ３０の残容量が上限閾値に達すると、制御装置２１は、発電機１０の運転を停止させ、キャパシタ３０からの電力供給に切り替える。

これにより、キャパシタ３０の残容量は、電力供給量に応じて除々に減少する（時刻ｔ８からｔ９の間）。続いて、時刻ｔ９において、荷役作業が開始されると、より多くの電力がキャパシタ３０から放出されることとなるため、キャパシタ３０の残容量の減少幅は大きくなる（時刻ｔ９からｔ１０の間）。そして、時刻ｔ１０において、キャパシタ３０の残容量が下限閾値に達すると、制御装置２１は、上述と同様に発電機１０による電力供給に切り替えるべく、発電機１０を始動させ、その後、キャパシタから発電機へ電力供給先を切り替える。

このように、制御装置２１がキャパシタの残容量を監視し、キャパシタの残容量に応じて発電機の運転又は停止を制御することにより、図３における時刻ｔ３から時刻ｔ５の間、時刻ｔ８から時刻ｔ１０の間において、発電機１０の運転を停止させることができる。これにより、この期間において、発電機１０による燃料消費はなく、また、排気ガスの排出もされないこととなる。このように、できるだけキャパシタ３０からの電力供給を行うことにより、発電機１０の運転時間を短くするので、効率よく運転を行うことが可能となる。またクレーン装置による作業のサイクル数をカウントしておき、所定のサイクル数を経過した時点で発電機１０を始動させ、キャパシタ３０から発電機１０へ切換える構成とすることもできる。なお作業サイクルについては後述するが、後述する内容に限定されるものではない。

次に、上述した荷役作業時におけるクレーン装置の駆動系（図２参照）の作用について説明する。
（１）吊具の吊り上げ時（図４（ａ）及び（ｂ）の過程Ａ参照）
例えば、図４（ｂ）に示すように、地上に載置されたコンテナ５０を吊具４５によって把持した状態にて、昇降装置４７（図１参照）の駆動が開始される時は、図２に示したキャパシタ３０（なお、キャパシタ３０の残容量によっては発電機１０（図３参照））から出力された電力が、巻きインバータ３１に供給される。巻きインバータ３１に供給された直流電流は、巻きインバータ３１によって交流に変換されて、巻きモータ１５へ供給され、この電力によって巻きモータ１５が駆動され、ドラム（図示略）が回転される。
これにより、ワイヤ４６がドラムに巻き取られ、吊具４５によって把持されたコンテナが上方へ引き上げられる。吊り上げの開始時以降（起動後）は、大電流を必要としなくなるので、比較的少量の電力により巻きモータ１５の駆動が実現できることとなる。

（２）吊具の水平（横行）移動（図４（ａ）及び（ｂ）の過程Ｂ参照）
例えば、コンテナ５０を吊具４５によって把持した状態にて、水平移動させる時は、キャパシタ３０（キャパシタ３０の残容量によっては発電機１０）から出力された電力が、横行インバータ３２に供給される。横行インバータ３２に供給された直流電流は、横行インバータ３２によって交流に変換されて、横行モータ１６へ供給され、この電力によって、横行モータ１６が駆動される。これにより、上方へ吊り上げられたコンテナ５０は、トロリ装置２２によって一側部側から他側部側へ移動される。

（４）吊具の吊り降ろし時（図４（ａ）及び（ｂ）の過程Ｃ参照）
例えば、コンテナ５０を吊具４５によって把持した状態にて、吊り降ろす時は、キャパシタ３０（キャパシタ３０の残容量によっては発電機１０）から出力された電力が巻きインバータ３１に供給される。巻きインバータ３１に供給された直流電流は、巻きインバータ３１によって交流に変換されて巻きモータ１５へ供給され、この電力によって巻きモータ１５が駆動され、ドラムが逆回転される。これによりワイヤ４６がドラムから送り出され、吊具４５によって把持されたコンテナ５０が下方へ下げられる。

その後、吊具４５は自重により下降し、この下降する吊具４５を吊っているワイヤ４６によってドラムが回転され、これにより、巻きモータ１５では、吊具４５の下降にともなって回転されて発電することとなる。そして、この巻きモータ１５にて発電された交流の電流は、巻きインバータ３１によって直流に変換されて、キャパシタ３０へ供給され、これにより、キャパシタ３０が充電される。つまり、コンテナ５０の下降時には、その回生エネルギーを巻きモータ１５が電力に変え、その電力をキャパシタ３０に蓄電させるようになっている。

このように、コンテナ５０の下降時には、その起動時に大容量の電力を巻きインバータ３１に供給する必要があるものの、その後においては、巻きモータ１５の回生エネルギーがキャパシタ３０に供給され、キャパシタ３０の充電が行われることとなる。

次に、上述してきた本実施形態に係るキャパシタの容量について、検討する。
まず、キャパシタ３０からの電力供給により主に実施される荷役作業の１サイクルは、後述の横行巻きサイクル３回と、所定の位置までの走行作業１回とにより構成されている。
ここで、横行巻きサイクルは、図４（ａ）に示すように、コンテナ５０を保持していない状態（無負荷）の吊具４５を所定の位置まで上昇させた後、水平移動させ、その後、コンテナ５０を保持するために、吊具４５を下降させる。次に、図４（ｂ）に示すように、コンテナ５０（２０ｔｏｎ）を把持し、コンテナ５０を把持した状態で吊具４５を所定の位置まで上昇させ、その後、水平移動させて、吊具４５を降下させ、コンテナ５０を置く。この一連の作業が横行巻きサイクル１回である。

そして、上述のような横行巻きサイクルを連続して３回行った後、所定位置までの自走運転を行うと荷役作業１サイクルとなる。そして、この荷役作業１サイクルを実施するのに、必要なエネルギーなどを検討した結果、以下のような結果を得ることができた。
荷役作業１サイクルを実施するのに必要なエネルギーは、１５０４７ｋＪであった。
荷役作業１サイクルに要する時間は、７３６秒であった。
発電機１０の始動に要する時間（始動時間）は、３００秒であった。
また、上述した吊具４５の吊り下げ時に発生する回生エネルギーは、２９５９ｋＪ（１回の吊り下げにより発生するエネルギー）であった。
また、荷役作業１サイクルにおいて、１００ｋＷ以上が必要なときの全エネルギー量は、３４８６．３ｋＪであった。
なお、上記検討結果は、１例である。

そして、上述したようなエネルギーが必要となる場合、図２に示したキャパシタ３０の容量としては、例えば、以下の２つの態様（第１の態様及び第２の態様）をとることができる。
〔第１の態様〕
第１の態様では、２０ｔｏｎのコンテナを下降させるとき、つまり、巻きモータ１５の巻き下げ時に発生する回生エネルギー１回分を蓄電可能な容量を有するキャパシタを採用する。この場合、例えば、１５個のバッテリセルＢ１を直列に接続してなるバッテリパッケージを４個直列に接続してキャパシタ３０を構成する。ここで、バッテリセルＢ１は、例えば、１分程度で充放電が行える性能を持つ蓄電池であり、これを１５個直列に接続してなるバッテリパッケージは、出力エネルギーとして、７４６ｋＪの性能を有する。従って、このバッテリパッケージを４つ直列に接続することにより、キャパシタ３０としては、７４６ｋＪ×４＝２９８４ｋＪの容量を有し、上述の回生エネルギー２９５９ｋＪを蓄電できることとなる。

また、上記セルＢ１に代わって、１０秒程度で充放電を行える性能を有するセルＢ２を１５個直列接続してなるバッテリパッケージを１１個直列に接続することにより、キャパシタ３０を構成しても良い。この場合、バッテリパッケージ１個分のエネルギーは２８７ｋＪである。また、第１の態様において、発電機１０としては、例えば、４００ｋＷのものが使用される。このとき、図３にて説明した下限閾値は、例えば、当該態様におけるキャパシタ３０の容量の半分程度に設定されることとなる。
そして、このように、回生エネルギーを蓄電することが可能な最小限の容量を有するキャパシタ３０を用いて、上述の発電機の運転制御（図３参照）を行った場合、燃料消費量を１０％削減させることができた。

〔第２の態様〕
第２の態様では、荷役作業１サイクルで必要なエネルギーを蓄電可能な容量を有するキャパシタ３０を採用する。この場合、例えば、１５個のバッテリセルＢ１を直列に接続してなるバッテリパッケージを２１個直列に接続してキャパシタ３０を構成する。ここで、バッテリセルＢ１は、上述したものと同様である。
或いは、バッテリセルＢ２を用いるのであれば、１５個のバッテリセルＢ２を直列に接続してなるバッテリパッケージを５３個直列に接続する。
第２の態様において、発電機１０としては、例えば、４００ｋＷのものが使用される。このとき、図３にて説明した下限閾値は、例えば、当該態様におけるキャパシタ３０の容量の半分程度に設定されることとなる。
そして、このように、荷役作業１サイクルの電力供給を行うことが可能な大容量のキャパシタを採用することにより、発電機１０の運転停止期間を延ばすことが可能となる。この結果、燃料消費量は２９％削減させることが可能となった。

以上説明してきたように、本実施形態に係るクレーン装置によれば、特に大きなパワーを必要とする荷役作業時においては、主にキャパシタ３０によって電力を補うので、発電機１０としては、自走のパワーを除いたコンテナ５０の運搬のパワーの約平均のパワーを有する性能のものを用いることが可能となる。また、荷役作業時において、キャパシタ３０によって電力供給が行われている期間においては、発電機１０の運転を停止させることが可能となるので、発電機１０の燃料消費量を大幅に低減させることが可能となり、効率の良い運転を実現させることが可能となる。更に、発電機１０の運転を停止させることにより、大量の排気ガスの排出がなくなり、特に、ディーゼルエンジン式の発電機では、ＣＯ_２はもとよりＮＯ_Xの排出を大幅に抑えることが可能となる。これにより、環境への影響を最小限に抑えることができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るクレーン装置について説明する。
本実施形態に係るクレーン装置は、図２に示したクレーン装置の駆動系において、キャパシタを複数備えた構成とし、負荷に対して電力を供給するキャパシタを順次切り替えながら上述した荷役作業を実施するようにしたものである。

例えば、図５に示すように、共通コンバータ１１と巻きインバータ３１などのインバータとの間に、２つのキャパシタ３１及び３２を設ける。更に、共通コンバータ１１の＋出力端子側にはスイッチＳ１を、インバータの＋入力端子側にはスイッチＳ２を、各キャパシタの＋端子側には、それぞれスイッチＳ３、Ｓ４を設ける。そして、制御装置２１（図示略）は、各キャパシタ３１及び３２の残容量を監視しながら、スイッチＳ１乃至Ｓ４を制御することにより、いずれか一方のキャパシタについては充電を、他方のキャパシタについては放電を行わせる。

具体的には、例えば、スイッチＳ３とスイッチＳ１とを接続することにより、キャパシタ３１を共通コンバータ１１を介して発電機１０に接続するとともに、スイッチＳ４とスイッチＳ２とを接続することにより、キャパシタ３２を巻きインバータ３１などを介して、各モータ１５、１６、及び１７に接続する。これにより、キャパシタ３１については、発電機１０からの電力が共通コンバータ１１を介して供給されることにより充電が行われ、一方、キャパシタ３２からは、各インバータ３１などを介して巻きモータ１５などに電力が供給されることにより、放電が行われる。

そして、制御装置２１（図示略）は、これらのキャパシタ３１及び３２の残容量を監視しており、放電を行っているキャパシタ３２の残容量が下限閾値に達した場合、或いは、キャパシタ３１の残容量が上限閾値に達した場合に、充放電を行うキャパシタを切り替えるべく、スイッチＳ１とスイッチＳ４とを接続し、スイッチＳ２とスイッチＳ３とを接続する。これにより、キャパシタ３１により負荷に対する電力供給が実施され、キャパシタ３２については、発電機１０からの電力が供給されることにより充電が行われることとなる。

上記各キャパシタ３１及び３２は、例えば、上述したバッテリセルＢ１を１５個、直列に接続したバッテリパッケージを２１個、直列に接続した構成とする。また、上述のバッテリセルＢ２を１５個、直列に接続したバッテリパッケージを１０６個、直列に接続した構成としても良い。
この場合、発電機１０としては、例えば、５０ｋＷ出力の性能を有するものを採用することが可能である。

以上説明してきたように、本実施形態に係るクレーン装置によれば、発電機１０を従来に比べて大幅に小さくすることが可能となるとともに、運転時間も大幅に短縮することが可能となる。これにより、燃料消費量を大幅に低減でき、高効率な運転を実現させることが可能となる。更に、ＣＯ_２はもとよりＮＯ_Xの排出を大幅に抑えることができ、環境への影響を最小限に抑えることができる。
なお、上述したスイッチＳ１乃至Ｓ４の切り替えタイミングは一例であり、キャパシタ３１及び３２が過放電、過充電にならない程度に適切に切り替えが行われるようにすれば良い。また、本実施形態において、キャパシタは２個に限られることなく、２個以上設けることが可能である。この場合、複数のキャパシタから放電が、複数のキャパシタに対して充電が行われるようにしても良い。なお、充放電を行う個数は適宜変更することが可能である。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係るクレーン装置について説明する。
本実施形態に係るクレーン装置は、図２に示したクレーン装置の駆動系において、補機１８を駆動する専用の小型発電機（第２の発電機）１９を更に備えた構成とし、発電機（第１の発電機）１０の小型化、及びキャパシタ３０の低容量化を図るものである。

例えば、図６に示すように、補機１８を駆動するための小型発電機１９を設け、クレーン装置の運転時においては、この小型発電機１９を常時運転させることにより、補機１８に対して電力供給を行う。
一方、発電機１０については、例えば、上述した第１の実施形態と同様に、荷役作業中において、キャパシタ３０の残容量に応じて、発電機１０の運転及び停止が制御装置２１により制御されても良く、また、発電機１０の始動期間のみに限って、キャパシタ３０から電力供給を実施するようにしても良い。このときの、発電機１０の運転及び停止のタイミングについては、特に限定されない。

本実施形態に係る発電機１０としては、例えば、４００ｋＷの出力性能のものが用いられ、小型発電機１９としては、３０ｋＷの出力性能のものが用いられる。キャパシタ３０としては、１５個のバッテリセルＢ１を直列に接続してなるバッテリパックを９個直列に接続したものを用いると良い。これは、例えば、発電機１０の始動時における電力供給を補間することができる程度の容量である。また、上述のバッテリセルＢ２を用いるのであれば、１５個のバッテリセルＢ２を直列に接続したバッテリパックを２２個直列に接続することにより、キャパシタ３０を構成することとなる。キャパシタ３０をこのような容量にすることにより、発電機１０の始動期間における電力供給をキャパシタ３０により実現させることが可能となる。

以上説明してきたように、本実施形態に係るクレーン装置によれば、補機１８などへ電力を供給するための小型発電機１９を設けているので、荷役作業を行っていない期間においては、発電機１０の運転を完全に停止させることが可能となる。これにより、比較的大型な発電機１０の運転を停止させることが可能となるので、燃料消費量の低減、並びに、ＣＯ_２などの排出を大幅に抑えることが可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態においては、クレーン装置として、車輪４３によって走行可能とされた自走式のトランスファークレーンＲ１を例にとって説明したが、クレーン装置としては、自走式に限定されることはなく、例えば、レール上を移動するようなクレーン装置であっても良い。

本発明の第１の実施形態に係るクレーン装置であるトランスファークレーンの構成及び構造を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に係るトランスファークレーンの駆動系を説明する概略系統図である。 本発明の第１の実施形態に係るトランスファークレーンにおいて、制御装置による発電機の運転及び停止のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態に係るクレーン装置により行われる荷役作業の横行サイクルを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るトランスファークレーンの駆動系の説明をする概略系統図である。 本発明の第３の実施形態に係るトランスファークレーンの駆動系の説明をする概略系統図である。

符号の説明

Ｒ１ トランスファークレーン
１０ 発電機
１５ 巻きモータ
１６ 横行モータ
１７ 走行モータ
２０ 制御盤
２１ 制御装置
３０ キャパシタ
３１ 巻きインバータ
３２ 横行インバータ
３３ 走行インバータ

Claims (7)

1. 荷役作業を行うクレーン装置であって、
   駆動電源として発電機及び蓄電装置を備え、
   前記荷役作業を開始する場合には、前記蓄電装置からの電力供給により、前記荷役作業を行うクレーン装置。
2. 前記荷役作業中において、前記蓄電装置の残量が所定の下限閾値に達した場合に、前記発電機を始動させ、前記発電機の状態が安定した後に、電力の供給元を前記蓄電装置から前記発電機に切り替える請求項１に記載のクレーン装置。
3. 前記荷役作業中において、少なくとも１サイクルの荷役作業を経過した場合に、前記発電機を始動させ、前記発電機の状態が安定した後に、電力の供給元を前記蓄電装置から前記発電機に切り替える請求項１に記載のクレーン装置。
4. 前記蓄電装置は、荷役作業において吊具の巻き下げ時に発生する前記巻きモータの回生エネルギーを蓄電可能な容量を有する請求項１から請求項３のいずれかの項に記載のクレーン装置。
5. 前記蓄電装置は、少なくとも１サイクルの荷役作業を行うのに必要となる電力を蓄電できる容量を有する請求項１から請求項３のいずれかの項に記載のクレーン装置。
6. 荷役作業を行うクレーン装置であって、
   発電機と、
   複数の蓄電装置と
   を備え、
   負荷に対して電力を供給する前記蓄電装置を順次切り替え、電力供給を実施していない前記蓄電装置に対しては、前記発電機から電力供給を行うことにより充電を行うクレーン装置。
7. 荷役作業を行うクレーン装置であって、
   荷役作業の有無に応じて運転及び停止される第１の発電機と、
   蓄電装置と、
   常時運転される第２の発電機と
   を備え、
   荷役作業が行われていない場合には、前記第１の発電機を停止させるクレーン装置。
   

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