JP4897540B2 - クレーン装置 - Google Patents

Description

本発明は、クレーン装置に関し、特に駆動電力を発電するエンジン発電装置のエンジン回転速度を制御するクレーン装置に関する。

港湾などのヤードにおいて、船舶やトレーラに対するコンテナなどの荷物の積み降ろしを行うクレーン装置では、複数の電動機を用いて、荷物の昇降、さらには架台の走行や横行などの動作を行う。これら電動機へ動作電力を供給するため、エンジン駆動発電方式では、ディーゼルエンジンを用いて発電機を駆動するエンジン発電装置を用いて必要な電力を各電動機へ供給する構成となっている。

このようなクレーン装置では、荷物の巻き上げ時などは最大負荷となるが、荷物の巻き下げ時など電力をほとんど必要としない場合もあり、負荷変動が大きい。したがって、最大負荷時に見合った電力を発電機から供給するためにはディーゼルエンジンや発電機として大型のものが必要となるものの、平均負荷を上回る設備規模となるため、設備コストや運転コストの面で非効率であった。

従来、このようなクレーン装置に蓄電装置を設けて、常時、エンジン発電装置で発電するとともに、最大負荷時などに蓄電装置から並列的に電力を供給し、回生時に発生した余剰電力を蓄電装置へ蓄電するものが提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、蓄電装置から電動機に対して電力が一時的に供給されるため、ディーゼルエンジンや発電機の規模を縮小でき、設備コストや運転コストの面で効率を改善可能となる。

特開２００１−１６３５７４号公報

前述した従来のクレーン装置では、荷物の巻上時に必要な最大負荷電力を、蓄電装置の蓄電電力で一時的に補うことができるものの、このような最大負荷電力を安定供給するため、常時、エンジン発電装置を一定回転速度で運転している。このため、荷物の巻上動作、架台の走行や横行などのクレーン動作を行っていないアイドリング時などの低負荷時には、発電電力が過剰となり、エンジン発電装置の燃費が悪くなる。

このようなエンジン発電装置の燃費を改善する方法として、低負荷時にエンジン発電装置の回転速度を低減する方法が考えられ、回転速度を低くすればするほど、エンジン発電装置の燃費を削減することが可能となる。
しかしながら、このような方法では、エンジン発電装置の回転速度を低下させた場合、規定の電圧や周波数の発電電力を得ることができなくなり、クレーン装置において低負荷時でもエンジン発電装置からの発電電力を利用している、照明装置、空調装置、あるいはコントローラなど、クレーン装置の付帯設備として設けられている各種補機設備の動作が不安定となるという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エンジン回転速度を低下させた場合でも必要な電力を安定供給できるクレーン装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、エンジンにより駆動されて駆動電力を供給する主発電機、およびエンジンにより駆動されて補機電力を供給する副発電機を有するエンジン発電装置と、駆動電力で駆動されて荷物の積み降ろしを行う電動機と、駆動電力または補機電力のいずれか一方を当該クレーン装置の補機設備へ切替供給する切替器と、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジンのエンジン回転速度および切替器を制御するコントローラとを備えている。

この際、コントローラで、エンジン発電装置のエンジン回転速度、駆動電力の電圧、または駆動電力の周波数を示す検出値が所定のしきい値以上の場合は切替器を切替制御して駆動電力を補機設備へ供給し、当該検出値が所定のしきい値を下回る場合は切替器を切替制御して補機電力を補機設備へ供給するようにしてもよい。

また、コントローラで、クレーン動作の開始を指示する操作者からの動作開始操作入力に基づいて切替器を切替制御して駆動電力を補機設備へ供給し、クレーン動作の停止を指示する操作者からの動作停止操作入力に基づいて切替器を切替制御して補機電力を補機設備へ供給するようにしてもよい。

また、コントローラで、切替器に対する切替制御に応じて副発電機での発電要否を示す運転指示をエンジン発電装置へ指示するようにしてもよい。

本発明によれば、エンジン発電装置の主発電機がエンジンにより駆動されて駆動電力が供給されるとともに、エンジン発電装置の副発電機がエンジンにより駆動されて補機電力を供給され、切替器により、駆動電力または補機電力のいずれか一方が当該クレーン装置の補機設備へ切替供給され、コントローラにより、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置のエンジン回転速度および切替器が制御される。
具体的には、コントローラにより、エンジン発電装置のエンジン回転速度を示す検出値が所定のしきい値以上の場合は切替器が切替制御されて駆動電力が補機設備へ供給され、当該検出値が所定のしきい値を下回る場合は切替器が切替制御されて補機電力が補機設備へ供給される。

これにより、エンジンの回転速度を低下させたために、主発電機から所望の電圧および周波数を有する駆動電力が供給されなくなった場合でも、副発電機から安定した補機電力を供給することができ、クレーン装置の付帯設備として設けられている補機設備の正常動作を維持することが可能となる。
したがって、クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置の回転速度を大幅に低下させることができ、結果として、エンジン発電装置の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。
このクレーン装置は、エンジン駆動で発電した電力を共通母線に供給することにより、共通母線に接続された電動機を駆動して荷物の積み降ろしを行う装置であり、主な構成として、エンジン発電装置１、主巻電動機３０、走行電動機３１，３２、横行電動機３３、インバータ（ＩＮＶ）４１〜４３、切替器５、補機設備６、コントローラ７、および共通母線９が設けられている。

本実施の形態は、エンジンにより駆動されて駆動電力を供給する主発電機、およびエンジンにより駆動されて補機電力を供給する副発電機を有するエンジン発電装置１と、駆動電力または補機電力のいずれか一方を当該クレーン装置の補機設備６へ切替供給する切替器５とを設け、コントローラ７により、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度および切替器５を制御するようにしたものである。

以下、本実施の形態にかかるクレーン装置の構成について詳細に説明する。
エンジン発電装置１は、ディーゼルエンジン（ＤＥ）１１、主発電機１２、および副発電機１３を有し、ディーゼルエンジン１１で主発電機（Ｇ）１２を駆動することにより交流の駆動電力１５を発電して出力するとともに、ディーゼルエンジン１１で副発電機１３（Ｇ）を駆動することにより交流の補機電力１６を発電して出力する装置であり、エンジン回転速度を示すコントローラ７からの運転指示１０Ａに基づいて、ディーゼルエンジン１１のエンジン回転速度を制御する機能を有している。

エンジン発電装置１において、主発電機１２は、ディーゼルエンジン１１が後述するしきい値Ｎｔｈ以上の回転速度で動作している場合に、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する駆動電力１５を発電する機能を有している。
また、副発電機１３は、ディーゼルエンジン１１が後述するしきい値Ｎｔｈをある程度下回った回転速度、例えばクレーン動作が行われていないアイドリング状態における最低エンジン回転速度で動作している場合でも、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する補機電力１６を発電する機能を有している。

主巻電動機３０は、荷物の昇降を行うための交流電動機である。走行電動機３１，４２は、架台の走行を行うための交流電動機である。横行電動機３３は、架台の横行を行うための交流電動機である。
インバータ４１は、共通母線９上の駆動電力１５を交流電力に変換して主巻電動機３０および走行電動機３１へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４２は、共通母線９上の駆動電力１５を交流電力に変換して主巻電動機３０および走行電動機３２へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。

インバータ４３は、共通母線９上の駆動電力１５を交流電力に変換して横行電動機３３へ供給するＡＣ／ＤＣ／ＡＣ変換器である。
切替器５は、共通母線９からの駆動電力１５とエンジン発電装置１からの補機電力１６のいずれか一方を補機設備６へ切替供給する切替装置である。

コントローラ７は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置全体を制御するための各種機能を有している。

コントローラ７の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者のクレーン操作７０に基づいて、各種コマンド４Ａをやり取りすることによりインバータ４１〜４３を制御して、荷物の昇降、架台の走行や横行などの運転を制御するクレーン運転機能、共通母線９に対するエンジン発電装置１からの電力供給状況を確認する電力供給状況確認機能、および操作者からの指令入力７１や電力供給状況などから得られる当該クレーン装置の動作状況に基づいて新たなエンジン回転速度を算出し、そのエンジン回転速度を運転指示１０Ａによりエンジン発電装置１へ指示する回転速度制御機能がある。

共通母線９に対するエンジン発電装置１からの電力供給状況は、例えば共通母線９の供給電圧を監視すれば把握できる。クレーン操作７０に基づき荷物の巻き上げや、架台の走行や横行を行う場合、対応する電動機３０〜３３を駆動した時点で、共通母線９上の駆動電力が使用されるため供給電圧が低下する。
したがって、電力供給状況確認機能により、例えばエンジン発電装置１から共通母線９への配線上に設けた検出器からの検出値１５Ａに基づいて共通母線９の供給電圧を検出し、予めメモリに保存しておいた下限しきい値や上限しきい値を読み出して比較することにより、電力供給状況の過不足を確認できる。

また、コントローラ７は、主な機能の１つとして、エンジン発電装置１のエンジン回転速度、駆動電力１５の電圧、または駆動電力１５の周波数を示す検出値と所定のしきい値とを比較し、その比較結果に応じて切替器５を切替制御するための切替指示５Ａを出力する補機電力切替機能を有している。
この際、エンジン発電装置１のエンジン回転速度については、エンジン発電装置１からの運転通知１０Ｂにより取得すればよい。また駆動電力１５の電圧や周波数については、例えばエンジン発電装置１から共通母線９への配線上に設けた検出器からの検出値１５Ａに基づいて検出すればよい。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図２〜図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作について詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転速度制御処理を示すフローチャートである。図３は、エンジン発電装置の発電電力とエンジン回転速度の関係を示す動作特性である。図４は、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の補機電力切替処理を示すフローチャートである。

［エンジン回転速度制御］
まず、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作としてコントローラ７におけるエンジン回転速度制御について詳細に説明する。
コントローラ７は、操作者による運転開始操作の検出に応じて、図２のエンジン回転速度制御処理を開始する。

コントローラ７は、まず、エンジン回転速度制御機能により、操作者から指令入力７１の有無を確認し（ステップ１００）、指令入力７１があった場合（ステップ１００：ＹＥＳ）、その指令入力７１で入力された荷重および指令速度に応じたエンジン回転速度Ｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し（ステップ１０１）、ステップ１００へ戻る。

エンジン発電装置１は、発電電力Ｐとエンジン回転速度Ｎについて、図３に示すような動作特性を有している。この種の動作特性は、一般的に、エンジン回転速度Ｎの増加に応じて発電電力Ｐが単調増加し、所定の最大電力値に達した後に減衰する傾向がある。したがって、コントローラ７のメモリにこのような動作特性を関数や表形式で予め保存しておけば、所望の発電電力Ｐすなわち指令供給電力を供給するのに必要なエンジン回転速度Ｎを算出できる。

したがって、荷重および指令速度から指令供給電力（＝荷重×指令速度）を算出できることから、上記動作特性を参照して、指令供給電力に対応するエンジン回転速度を算出し、運転指示１０Ａによりエンジン発電装置１へ指示すればよい。
これにより、エンジン発電装置１のディーゼルエンジン１１がエンジン回転速度Ｎで運転され、操作者から指令入力された荷重および指令速度に対応する指令供給電力が主発電機１２で発電される。

一方、ステップ１００において、操作者からの指令入力７１がなかった場合（ステップ１００：ＮＯ）、コントローラ７は、電力供給状況確認機能により、共通母線９の供給電圧Ｖを検出し（ステップ１０２）、メモリに保存されている下限しきい値ＶＬと比較する（ステップ１０３）。

ここで、供給電圧Ｖが下限しきい値ＶＬより低い場合（ステップ１０３：ＹＥＳ）、エンジン発電装置１からの運転通知１０Ｂにより取得したエンジン回転速度を所定分だけ増加して新たなエンジン回転速度Ｎを算出し（ステップ１０４）、新たなエンジン回転速度Ｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し（ステップ１０７）、ステップ１００へ戻る。
これにより、共通母線９の駆動電力１５が使用されて供給電圧が下限しきい値より低下している場合には、エンジン発電装置１のエンジン回転速度が増やされて、より多くの駆動電力が共通母線９へ供給される。

また、ステップ１０３において、供給電圧Ｖが下限しきい値ＶＬより低くない場合（ステップ１０３：ＮＯ）、電力供給状況確認機能は、共通母線９の供給電圧Ｖをメモリに保存されている上限しきい値ＶＨと比較する（ステップ１０５）。

ここで、供給電圧Ｖが上限しきい値ＶＨより高い場合（ステップ１０５：ＹＥＳ）、エンジン発電装置１からの運転通知１０Ｂにより取得したエンジン回転速度を所定分だけ低減して新たなエンジン回転速度Ｎを算出し（ステップ１０６）、新たなエンジン回転速度Ｎを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力し（ステップ１０７）、ステップ１００へ戻る。
これにより、共通母線９の駆動電力１５が使用されず供給電圧が上限しきい値より上昇している場合には、エンジン発電装置１のエンジン回転速度が低減されて、共通母線９へ供給される駆動電力が抑制される。

［補機電力切替制御］
次に、図４を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作としてコントローラ７における補機電力切替制御について詳細に説明する。ここでは、コントローラ７により、エンジン発電装置１のエンジン回転速度に基づいて切替器５を切替制御する場合を例として説明する。
コントローラ７は、操作者による運転開始操作の検出に応じて、図２のエンジン回転速度制御処理と並行して図４の補機電力切替制御処理を開始する。

コントローラ７は、まず、補機電力切替機能により、エンジン発電装置１からの運転通知１０Ｂを用いてエンジン発電装置１のエンジン回転速度Ｎ（検出値）を検出し（ステップ１１０）、メモリに保存されているしきい値Ｎｔｈと比較する（ステップ１１１）。
ここで、エンジン回転速度Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上の場合（ステップ１１１：ＹＥＳ）、補機電力切替機能は、切替器５を駆動電力１５側へ切替制御するための切替指示５Ａを出力し（ステップ１１２）、ステップ１１０へ戻る。

この際、しきい値Ｎｔｈとしては、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する駆動電力１５を、エンジン発電装置１の主発電機１２から供給するために必要なエンジン回転速度が用いられる。
これにより、エンジン回転速度がしきい値Ｎｔｈ以上となった時点で、切替器５が共通母線９（Ｈ）側に切り替えられ、適切な電圧および周波数を有する駆動電力１５が補機設備６へ供給される。

一方、ステップ１１１において、エンジン回転速度Ｎがしきい値Ｎｔｈを下回った場合（ステップ１１１：ＮＯ）、補機電力切替機能は、切替器５を補機電力１６側へ切替制御するための切替指示５Ａを出力し（ステップ１１３）、ステップ１１０へ戻る。
これにより、エンジン回転速度がしきい値Ｎｔｈを下回った時点で、切替器５が共通母線９（Ｈ）側からエンジン発電装置１の副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられ、適切な電圧および周波数を有する補機電力１６が補機設備６へ供給される。

［第１の実施の形態の動作例］
次に、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例について説明する。図５は、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、クレーン動作の開始に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度が増加した後、クレーン動作の停止に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度が低減する場合を例として説明する。なお、エンジン回転速度に対するしきい値Ｎｔｈとしては、高速回転時のエンジン回転速度Ｎｂが、コントローラ７のメモリに予め設定されているものとする。

時刻Ｔ０以前においては、クレーン動作は行われておらず、エンジン発電装置１のディーゼルエンジンは、エンジン回転速度Ｎａで運転されている。このとき、エンジン発電装置１からは規定駆動電力ＰＭａが出力されている。したがって、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂを下回っているため、切替器５は、コントローラ７により副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられており、副発電機１３からの補機電力１６が補機設備６へ供給されている。

次に、時刻Ｔ０において、荷物の巻き上げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎｂを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮａからＮｂへ徐々に上昇し、エンジン発電装置１からの駆動電力１５が増加する。
その後、時刻Ｔ１に、エンジン回転速度ＮがＮｂに到達して一定となり、駆動電力１５として最大駆動電力ＰＭｂが出力される。

したがって、時刻Ｔ１以降において、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂ以上に上昇しているため、切替器５は、コントローラ７により共通母線９（Ｈ）側に切り替えられて、主発電機１２からの駆動電力１５が補機設備６へ供給される。

また、時刻Ｔ２に、荷物の巻き下げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎａを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮｂからＮａへ徐々に低下し、エンジン発電装置１からの駆動電力１５が低減する。
その後、時刻Ｔ３に、エンジン回転速度ＮがＮｂに到達して一定となり、駆動電力１５として規定駆動電力ＰＭａが出力される

したがって、時刻Ｔ３以降、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂを下回ることになるため、切替器５は、コントローラ７により副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられて、副発電機１３からの補機電力１６が補機設備６へ供給される。
これにより、エンジン回転速度ＮがＮｂまで低下して、主発電機１２からの駆動電力１６の電圧および周波数が低下した場合でも、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する補機電力１６が副発電機１３から供給され、補機設備６の正常動作が維持される。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、エンジンにより駆動されて駆動電力１５を供給する主発電機１２、およびエンジンにより駆動されて補機電力１６を供給する副発電機１３を有するエンジン発電装置１と、駆動電力１５または補機電力１６のいずれか一方を当該クレーン装置の補機設備６へ切替供給する切替器５とを設け、コントローラ７により、当該クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度および切替器５を制御するようにしたものである。

具体的には、コントローラ７により、エンジン発電装置１のエンジン回転速度を示す検出値が所定のしきい値Ｎｔｈ以上の場合は切替器５を切替制御して駆動電力１５を補機設備６へ供給し、当該検出値が所定のしきい値を下回る場合は切替器５を切替制御して補機電力１６を補機設備６へ供給するようにしたものである。

これにより、エンジンの回転速度を低下させたために、主発電機１２から所望の電圧および周波数を有する駆動電力１５が供給されなくなった場合でも、副発電機１３から安定した補機電力１６を供給することができ、クレーン装置の付帯設備として設けられている補機設備６の正常動作を維持することが可能となる。
したがって、クレーン装置の動作状況に応じてエンジン発電装置の回転速度を大幅に低下させることができ、結果として、エンジン発電装置の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。

また、本実施の形態では、エンジン発電装置１のエンジン回転速度としきい値との比較結果に基づき切替器５を切替制御する場合を例として説明したが、エンジン回転速度に代えて駆動電力１５の電圧や周波数を用いてもよい。
また、しきい値として最大回転速度Ｎｂを用いた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、最低回転速度Ｎａより大きく最大回転速度Ｎｂ以下の値であれば、主発電機１２で得られる駆動電力１５の電圧や周波数、および補機設備６で必要となる電力に応じて任意に設定できる。

また、本実施の形態では、エンジン発電装置１のエンジン回転速度としきい値との比較結果に基づき切替器５を切替制御する場合を例として説明したが、エンジン回転速度に代えてクレーン動作の開始／停止を指示する操作者からの動作操作入力に基づき切替器５を切替制御してもよい。

例えば、図５の場合、時刻Ｔ０において、荷物の巻き上げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、この動作操作入力に基づいて時刻Ｔ０から所定期間経過後に、コントローラ７により、切替器５を共通母線９（Ｈ）側に切替制御し、時刻Ｔ２において、荷物の巻き下げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、この動作操作入力に基づいて直ちに、コントローラ７により、切替器５を副発電機１３（Ｌ）側に切替制御すれば、前述と同様の切替制御を実現できる。

なお、エンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮａからしきい値ＮｔｈここではＮｂまで到達する到達期間は、予め計測で把握できる。したがって、切替器５を共通母線９（Ｈ）側に切替制御する際、時刻Ｔ０から上記到達期間をコントローラ７の計時機能で計時すれば、切替制御タイミングを正確に決定することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。
第１の実施の形態では、エンジン発電装置１の副発電機１３において、常時、補機電力１６を発電して供給する場合を例として説明した。本実施の形態では、切替器５に対する切替制御に応じて、副発電機１３での発電を制御する場合について説明する。

本実施の形態にかかるクレーン装置のコントローラ７は、補機電力切替制御機能として、切替器５に対する切替制御に応じて副発電機１３での発電要否を示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ指示する機能を有している。なお、本実施の形態にかかるクレーン装置のうちこれら以外の構成については、第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

［第２の実施の形態の動作］
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の動作について詳細に説明する。図６は、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の補機電力切替処理を示すフローチャートであり、図４と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

［補機電力切替制御］
以下、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の動作としてコントローラ７における補機電力切替制御について詳細に説明する。ここでは、コントローラ７により、エンジン発電装置１のエンジン回転速度に基づいて切替器５を切替制御するとともに副発電機１３での発電要否を切替制御する場合を例として説明する。
コントローラ７は、操作者による運転開始操作の検出に応じて、図２のエンジン回転速度制御処理と並行して図６の補機電力切替制御処理を開始する。

コントローラ７は、まず、補機電力切替機能により、エンジン発電装置１からの運転通知１０Ｂを用いてエンジン発電装置１のエンジン回転速度Ｎ（検出値）を検出し（ステップ１１０）、メモリに保存されているしきい値Ｎｔｈと比較する（ステップ１１１）。
ここで、エンジン回転速度Ｎがしきい値Ｎｔｈ以上の場合（ステップ１１１：ＹＥＳ）、補機電力切替機能は、切替器５を駆動電力１５側へ切替制御するための切替指示５Ａを出力した後（ステップ１１２）、副発電機１３での発電不要（発電停止）を示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ指示し（ステップ２００）、ステップ１１０へ戻る。

この際、しきい値Ｎｔｈとしては、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する駆動電力１５を、エンジン発電装置１の主発電機１２から供給するために必要なエンジン回転速度が用いられる。
これにより、エンジン回転速度がしきい値Ｎｔｈ以上となった時点で、切替器５が共通母線９（Ｈ）側に切り替えられ、適切な電圧および周波数を有する駆動電力１５が補機設備６へ供給開始された後、副発電機１３による補機電力１６の発電が停止される。

一方、ステップ１１１において、エンジン回転速度Ｎがしきい値Ｎｔｈを下回った場合（ステップ１１１：ＮＯ）、補機電力切替機能は、副発電機１３での発電要（発電開始）を示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ指示した後（ステップ２０１）、切替器５を補機電力１６側へ切替制御するための切替指示５Ａを出力し（ステップ１１３）、ステップ１１０へ戻る。
これにより、エンジン回転速度がしきい値Ｎｔｈを下回った時点で、副発電機１３により補機電力１６の発電が開始された後、切替器５が共通母線９（Ｈ）側からエンジン発電装置１の副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられ、適切な電圧および周波数を有する補機電力１６が補機設備６へ供給される。

［第２の実施の形態の動作例］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例について説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、クレーン動作の開始に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度が増加した後、クレーン動作の終了に応じてエンジン発電装置１のエンジン回転速度が低減する場合を例として説明する。なお、しきい値Ｎｔｈとしては、高速回転時のエンジン回転速度Ｎｂが予め設定されているものとする。

時刻Ｔ０以前においては、クレーン動作は行われておらず、エンジン発電装置１のディーゼルエンジンは、エンジン回転速度Ｎａで運転されている。このとき、エンジン発電装置１からは規定駆動電力ＰＭａが出力されている。したがって、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂを下回っているため、副発電機１３は、コントローラ７からの運転指示１０Ａにより補機電力１６の発電を行っている。また、切替器５は、コントローラ７により副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられており、副発電機１３からの補機電力１６が補機設備６へ供給されている。

次に、時刻Ｔ０において、荷物の巻き上げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎｂを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮａからＮｂへ徐々に上昇し、エンジン発電装置１からの駆動電力１５が増加する。
その後、時刻Ｔ１に、エンジン回転速度ＮがＮｂに到達して一定となり、駆動電力１５として最大駆動電力ＰＭｂが出力される。

したがって、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂ以上に上昇しているため、切替器５は、コントローラ７により共通母線９（Ｈ）側に切り替えられ、主発電機１２からの駆動電力１５が補機設備６へ供給されている。また、副発電機１３は、コントローラ７からの運転指示１０Ａにより、補機電力１６の発電を停止している。

また、時刻Ｔ２に、荷物の巻き下げ指令を示すクレーン操作７０が行われた場合、コントローラ７は、その操作指令に応じたエンジン回転速度Ｎａを示す運転指示１０Ａをエンジン発電装置１へ出力する。これによりエンジン発電装置１のエンジン回転速度がＮｂからＮａへ徐々に低下し、エンジン発電装置１からの駆動電力１５が低減する。
その後、時刻Ｔ３に、エンジン回転速度ＮがＮｂに到達して一定となり、駆動電力１５として規定駆動電力ＰＭａが出力される

したがって、エンジン回転数Ｎは、しきい値ＮｔｈすなわちＮｂを下回ることになるため、副発電機１３は、コントローラ７からの運転指示１０Ａにより補機電力１６の発電を行っている。また、切替器５は、コントローラ７により副発電機１３（Ｌ）側に切り替えられており、副発電機１３からの補機電力１６が補機設備６へ供給されている。
これにより、エンジン回転速度ＮがＮｂまで低下して、主発電機１２からの駆動電力１６の電圧および周波数が低下した場合でも、補機設備６で用いる電力として適切な電圧および周波数を有する補機電力１６が副発電機１３から供給され、補機設備６の正常動作が維持される。

［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、コントローラ７により、切替器５に対する切替制御に応じて、副発電機１３での発電を制御するようにしたので、補機電力１６を補機設備６へ供給しない場合には、副発電機１３での発電を停止しておくことができる。したがって、副発電機１３で常時補機電力１６を発電する場合と比較して、ディーゼルエンジン１１の負荷を低減することができ、結果として、エンジン発電装置１の燃費を効果的に削減でき、環境への影響も削減することが可能となる。

また、本実施の形態における副発電機１３での発電制御の具体例としては、例えば副発電機１３での励磁の開始／停止を制御してもよく、ディーゼルエンジン１１と副発電機１３との間に設けられた、ギアやクラッチなどの機械的接続の開始／停止を制御してもよい。

［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、エンジン発電装置１の副発電機１３が主発電機１２と並列的にディーゼルエンジン１１へ接続されている場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばディーゼルエンジン１１に対して主発電機１２と副発電機１３を直列的に接続してもよい。

また、各実施の形態では、切替器５に対する駆動電力１５側または補機電力１６側への切替タイミングは、同一のしきい値Ｎｔｈを用いて判定する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、それぞれの切替方向に応じて異なるしきい値Ｎｔｈを用いてもよい。

また、第２の実施の形態では、副発電機１３と切替器５に対する制御をほぼ同じタイミングで行う場合を例として説明したが、異なるタイミングで制御してもよい。例えば、補機電力１６の使用を開始する場合には、副発電機１３に対する発電開始を指示した時点から所定期間後に切替器５を補機電力１６側へ切替制御するようにしてもよい。これにより、副発電機１３の発電開始時における不安定動作に起因する補機電力１６の電圧または周波数の乱れを回避して、安定した補機電力１６を供給することができる。

副発電機１３に対する発電開始指示と、切替器５に対する補機電力１６側への切替指示とのタイミングを制御する際、コントローラ７の計時機能で所定期間を計時することにより、両者の時間的ズレを発生させてもよい。
あるいは、副発電機１３に対する発電開始指示と、切替器５に対する補機電力１６側への切替指示の要否判定を、それぞれ異なるしきい値で判定することにより、両者の時間的ズレを発生させてもよい。具体的には、切替器５に対する補機電力１６側への切替指示の要判定に用いるエンジン回転速度のしきい値より、所定分だけ低いしきい値を副発電機１３に対する発電開始指示の要判定に用いてもよい。

また、各実施の形態では、エンジン発電装置１から交流の駆動電力１５を供給する場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、エンジン発電装置１から直流の駆動電力を供給する場合でも前述と同様に各実施の形態を適用でき、同様の作用効果を得ることができる。この際、主発電機１２および副発電機１３として直流発電機を用い、インバータ４１〜４３としてＤＣ／ＡＣ変換器を用い、切替器５と補機設備６との間にＤＣ／ＡＣ変換器からなるインバータを設ければよい。

本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置のエンジン回転速度制御処理を示すフローチャートである。 エンジン発電装置の発電電力とエンジン回転速度の関係を示す動作特性である。 本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の補機電力切替処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の補機電力切替処理を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１…エンジン発電装置、１０Ａ…運転指示、１１…ディーゼルエンジン、１２…発電機、１３…副発電機、１５…駆動電力、１６…補機電力、３０…主巻電動機、３１，３２…走行電動機、３３…横行電動機、４１〜４３…インバータ、５…切替器、６…補機設備、７…コントローラ、７０…クレーン操作、７１…指令入力、９…共通母線。

Claims (4)

1. エンジンにより駆動されて駆動電力を供給する主発電機、および前記エンジンにより駆動されて補機電力を供給する副発電機を有するエンジン発電装置と、
   前記駆動電力で駆動されて荷物の積み降ろしを行う電動機と、
   前記駆動電力または前記補機電力のいずれか一方を当該クレーン装置の補機設備へ切替供給する切替器と、
   当該クレーン装置の動作状況に応じて前記エンジンのエンジン回転速度および前記切替器を制御するコントローラと、
   を備えることを特徴とするクレーン装置。
2. 請求項１に記載のクレーン装置において、
   前記コントローラは、前記エンジン発電装置のエンジン回転速度、前記駆動電力の電圧、または前記駆動電力の周波数を示す検出値が所定のしきい値以上の場合は前記切替器を切替制御して前記駆動電力を前記補機設備へ供給し、当該検出値が所定のしきい値を下回る場合は前記切替器を切替制御して前記補機電力を前記補機設備へ供給することを特徴とするクレーン装置。
3. 請求項１に記載のクレーン装置において、
   前記コントローラは、クレーン動作の開始を指示する操作者の動作開始操作入力に基づいて前記切替器を切替制御して前記駆動電力を前記補機設備へ供給し、クレーン動作の停止を指示する操作者からの動作停止操作入力に基づいて前記切替器を切替制御して前記補機電力を前記補機設備へ供給することを特徴とするクレーン装置。
4. 請求項１に記載のクレーン装置において、
   前記コントローラは、前記切替器に対する切替制御に応じて前記副発電機での発電要否を示す運転指示を前記エンジン発電装置へ指示することを特徴とするクレーン装置。

Images