JP5117828B2

JP5117828B2 - 駆動装置

Info

Publication number: JP5117828B2
Application number: JP2007301963A
Authority: JP
Inventors: 半蔵門脇
Original assignee: リョウコウエンジニアリング株式会社
Priority date: 2007-11-21
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-11-21
Also published as: JP2009126623A

Description

本発明は、電動ウインチの駆動装置に関するものであり、特に、タンカー等の可燃性危険物を運搬する船舶でも安全に使用可能なウインチの駆動装置に関するものである。

船舶には、船体を岸壁に係留するためのロープ又はワイヤーの繰出し及び巻取りを行うウインチが設けられている。

このウインチは、ワイヤー又はロープを巻回するドラムを回転駆動するモータを備えているが、石油や液化天然ガス等の可燃性危険物を運搬するタンカーでは、電動のウインチを配設した場合、電動モータの駆動制御を行う駆動装置等からの発火により火災が発生する恐れがあるため、ウインチには油圧モータが用いられていた（たとえば、特許文献１参照。）。
特開２００５−２７３４８８号公報

ところが、船舶に油圧モータを配設した場合には、当該油圧モータへ動力となる高圧油を供給するための油圧供給用の配管を設ける必要がある。

特に、タンカー等の大型船舶にあっては、その船体の大きさから船体の複数個所にウインチを設ける必要があり、これら複数のウインチに対してそれぞれ油圧供給用の配管を設けなければならないため、油圧供給用の配管の総延長が数１００メートルにものぼる。

油圧モータの保守点検を行う際には、油圧供給用の配管から油を抜き、全ての配管を洗浄した上で点検を行うため、タンカーでは油圧モータの保守点検に多大な時間と労力要するという問題があった。

また、油圧モータに換えて、電動モータを用いた場合には、上記したように、駆動装置等からの発火が発生する恐れがあるという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべく、電動モータによる駆動が可能でありながら、タンカー等の可燃性危険物を運搬する船舶でも安全に使用可能なウインチの駆動装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明では、可燃性危険物を運搬する船舶に配設され、ワイヤー又はロープを巻回するドラムと前記ドラムを回転駆動する電動モータとを備えたウインチの駆動装置において、前記ウインチを駆動するために操作する操作部と、所定の基準電圧が入力され、前記操作部の操作量に応じた制御信号を出力するポテンショメータと、前記ポテンショメータから出力される制御信号に基づいて、電源から供給される電圧を調整して前記モータへ供給するインバータ装置と、前記ポテンショメータに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、前記ポテンショメータへの前記定格電圧の入力を遮断する遮断器とを有することとした。

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の駆動装置において、前記ポテンショメータは、第１の基準電圧が入力される第１端子と、前記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧が入力される第２端子と、前記操作部の操作量に応じて前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との間の電圧を前記制御信号として出力する第３端子とを備え、前記遮断器は、前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第１端子とグランドとを短絡する第１遮断回路と、前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第２端子とグランドとを短絡する第２遮断回路と、前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第３端子とグランドとを短絡する第３遮断回路とを有することを特徴とする。

また、請求項３に係る本発明では、請求項２に記載の駆動装置において、前記遮断器は、前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第１端子への前記定格電圧の入力を遮断する第１ヒューズと、前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第２端子への前記定格電圧の入力を遮断する第２ヒューズと、前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第３端子への前記定格電圧の入力を遮断する第３ヒューズとを有することを特徴とする。

また、請求項４に係る本発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記遮断器を前記船舶における非危険区域に設けたことを特徴とする。

請求項１に係る本発明では、可燃性危険物を運搬する船舶に配設され、ワイヤー又はロープを巻回するドラムと前記ドラムを回転駆動する電動モータとを備えたウインチの駆動装置において、前記ウインチを駆動するために操作する操作部と、所定の基準電圧が入力され、前記操作部の操作量に応じた制御信号を出力するポテンショメータと、前記ポテンショメータから出力される制御信号に基づいて、電源から供給される電圧を調整して前記モータへ供給するインバータ装置と、前記ポテンショメータに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、前記ポテンショメータへの前記定格電圧の入力を遮断する遮断器とを有することとしたため、万一落雷や内部回路のショートにより、ポテンショメータに定格電圧を超える過電圧が入力されるような事態が生じても、ポテンショメータに入力される電圧が定格電圧に達すると、遮断器が定格電圧のポテンショメータへの入力を遮断して、過電圧の入力に起因したポテンショメータからの発火を防止することができるので、電動モータによる駆動が可能でありながら、タンカー等の可燃性危険物を運搬する船舶でも安全に使用可能なウインチの駆動装置を提供することができる。

また、請求項２に係る本発明では、請求項１に記載の駆動装置において、前記ポテンショメータは、第１の基準電圧が入力される第１端子と、前記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧が入力される第２端子と、前記操作部の操作量に応じて前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との間の電圧を前記制御信号として出力する第３端子とを備え、前記遮断器は、前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第１端子とグランドとを短絡する第１遮断回路と、前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第２端子とグランドとを短絡する第２遮断回路と、前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第３端子とグランドとを短絡する第３遮断回路とを有することを特徴とするため、簡易な構造でありながら、ポテンショメータの第１〜第３端子のうちのいずれかに定格電圧を超える過電圧が入力されることを確実に防止することができる。

また、請求項３に係る本発明では、請求項２に記載の駆動装置において、前記遮断器は、前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第１端子への前記定格電圧の入力を遮断する第１ヒューズと、前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第２端子への前記定格電圧の入力を遮断する第２ヒューズと、前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第３端子への前記定格電圧の入力を遮断する第３ヒューズとを有することを特徴とするため、何らかの原因により、第１〜第３遮断器のうちのいずれかが正常に作動しないような場合であっても、第１〜第３端子のうちのいずれかに定格電圧を超える過電圧が入力されることを確実に防止することができる。

また、請求項４に係る本発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置において、前記遮断器を前記船舶における非危険区域に設けたことを特徴とするため、遮断器によるポテンショメータへの定格電圧の入力の遮断を安全に行うことができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、ここでは、石油や液化天然ガス等の可燃性危険物を運搬する船舶（以下、「タンカー」という。）に配設されたウインチの駆動装置に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明する。

図１は、本実施形態に係る駆動装置を備えたタンカーを示す説明図であり、図２は、本実施形態に係る駆動装置を示す説明図であり、図３は、本実施形態に係る遮断器を示す説明図である。

図１に示すように、本実施形態に係るタンカー１は、船首及び船尾に、船体を岸壁２に係留するためのロープ３の繰出し及び巻き取りを行うウインチ４を複数備えている。図中の符号５は、ウインチ４から繰出したロープ３を縛り付けるためのボラード（係船柱）である。

各ウインチ４は、図２に示すように、舫い綱としてのロープを巻回するドラム４ａと、このドラム４ａを回転駆動する電動モータ４ｂとを備えている。なお、ここでは、ドラム４ａに巻回する線材をロープとしているが、線材はこれに限定するものではなくワイヤーであってもよい。また、本実施形態のウインチ４をアンカー（錨）用として用いる場合には、先端にアンカーが接続された鎖をドラム４ａに巻回して使用する。

また、このウインチ４の電動モータ４ｂは、駆動装置６から供給される駆動電圧により回転駆動するように構成している。

駆動装置６は、ウインチ４を駆動するために作業者７が操作する操作部としての回動レバー８と、この回動レバー８の操作量に応じた制御信号Sigを出力するポテンショメータ９と、このポテンショメータ９から出力される制御信号Sigに基づいて、電源１０から供給される電圧を調整して電動モータ４ｂへ供給するインバータ装置１１とを備えている。

図２中の符号１２は、ポテンショメータ９から出力された制御信号Sigを所定の増幅率で増幅してインバータ装置１１へ出力するアンプであり、符号１３は、電源１０電圧から第１の基準電圧と、この第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧とを生成してポテンショメータ９へ出力する基準電圧生成器である。

そして、この駆動装置６が備えるポテンショメータ９は、基準電圧生成器１３から第１の基準電圧が入力される第１端子１５と、第２の基準電圧が入力される第２端子１６と、制御信号Sigを出力する第３端子１７とを備えており、作業者７が回動レバー８を回動操作すると、その回動操作量に応じて、第１の基準電圧と第２の基準電圧との間の電圧を制御信号Sigとしてアンプ１２を介してインバータ装置１１へ入力する。

インバータ装置１１では、電源１０から入力される所定の交流電流を一旦直流電流に変化し、その直流電流をポテンショメータ９から入力される制御信号Sigに基づいて周波数変調して交流電流を生成して電動モータ４ｂに入力して電動モータ４ｂを駆動する。

すなわち、この駆動装置６では、作業者７による回動レバー８の回動操作量に応じた周波数で所定の駆動電圧を電動モータ４ｂ供給することにより、回動レバー８の回動操作量に応じた回転速度でドラム４ａを回転させるように構成している。

特に、本実施形態の駆動装置６は、落雷や内部回路のショート等に起因してポテンショメータ９に定格電圧を超える電圧が入力されることによる発火を防止するための防爆手段として、ポテンショメータ９に入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、ポテンショメータ９への定格電圧の入力を遮断する遮断器としてのバリア１４を備えている。

このバリア１４は、ポテンショメータ９の第１端子１５、第２端子１６、第３端子１７のいずれかに入力される電圧が定格電圧に達すると、入力電圧が定格電圧に達した端子（第１端子１５、第２端子１６、第３端子１７）毎に、定格電圧の入力を遮断するように構成している。このバリア１４の具体的な回路構成等については、後に詳述する。

このように、本実施形態の駆動装置６は、ポテンショメータ９へ入力される電圧が定格電圧に達すると、その定格電圧のポテンショメータ９への入力を遮断するバリア１４を備えているため、万一落雷や内部回路のショートにより、ポテンショメータに定格電圧を超える過電圧が入力されるような事態が生じても、ポテンショメータに入力される電圧が定格電圧に達すると、バリア１４が定格電圧のポテンショメータ９への入力を遮断して、過電圧の入力に起因したポテンショメータ９からの発火を防止することができるので、電動モータ４ｂによる駆動が可能でありながら、タンカー１等の可燃性危険物を運搬する船舶でも安全に使用可能なウインチ４の駆動装置６を提供することができる。

また、本実施形態の駆動装置６では、回動レバー８と、この回動レバー８に接続したポテンショメータ９を、作業者７からウインチ４の動作状態を視認しやすい甲板１８上に配設すると共に、電源１０、インバータ装置１１、アンプ１２、基準電圧生成器１３、バリア１４等といった電装部品を甲板１８の下方に設けた船舶安全法上の非危険区域１９に設けている。

このように、本実施形態では、バリア１４を含む電装部品をタンカー１における非危険区域１９に配設しているため、船舶安全法において危険区域に指定されているタンカー１の甲板１８上に配設したポテンショメータ９へ定格電圧を超える電圧が入力される前に、非危険区域１９に配設したバリア１４によって、ポテンショメータ９への定格電圧の入力を遮断することができるので、危険区域である甲板１８上でポテンショメータ９からの発火による火災の発生を未然に防止することができる。

ここで、バリア１４の具体的な回路構成及び動作について説明する。このバリア１４は、図３に示すように、基準電圧生成器１３から第１の基準電圧が入力される第１入力端子２０ａと、第１の基準電圧をポテンショメータ９の第１端子１５へ出力する第１出力端子２０ｂと、基準電圧生成器１３から第２の基準電圧が入力される第２入力端子２１ａと、第２の基準電圧をポテンショメータ９の第２端子１６へ出力する第２出力端子２１ｂと、ポテンショメータ９の第３端子１７から制御信号Sigが入力される制御入力端子２２ａと、制御信号Sigをアンプ１２へ出力する制御出力端子２２ｂとを備えている。

また、このバリア１４では、第１入力端子２０ａと第１出力端子２０ｂとの間に、第１入力端子２０ａ又は第１出力端子２０ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると溶断する第１ヒューズＦ１と、第１の基準電圧調整用の抵抗Ｒ１とを直列に接続している。

さらに、第１ヒューズＦ１と抵抗Ｒ１とを接続する接続線とグランドＧＮＤとの間に、第１入力端子２０ａ又は第１出力端子２０ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、第１ヒューズＦ１と抵抗Ｒ１とを接続する接続線とグランドＧＮＤとを短絡して、ポテンショメータ９が備える第１端子１５への定格電圧の入力を遮断する第１遮断回路Ｄ１を接続している。

この第１遮断回路Ｄ１は、第１ヒューズＦ１と抵抗Ｒ１とを接続する接続線と、グランドＧＮＤとの間に、２つのツェナーダイオードのカソード同士を接続した双方向型のダイオードを３組並列に接続して構成している。

また、このバリア１４では、制御入力端子２２ａと制御出力端子２２ｂとの間に、制御入力端子２２ａ又は制御出力端子２２ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると溶断する第２ヒューズＦ２と、制御信号Sigの電圧調整用の抵抗Ｒ２とを直列に接続している。

さらに、第２ヒューズＦ２と抵抗Ｒ２とを接続する接続線とグランドＧＮＤとの間に、制御入力端子２２ａ又は制御出力端子２２ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、第２ヒューズＦ２と抵抗Ｒ２とを接続する接続線とグランドＧＮＤとを短絡して、ポテンショメータ９が備える第３端子１７への定格電圧の入力を遮断する第２遮断回路Ｄ２を接続している。

この第２遮断回路Ｄ２は、第２ヒューズＦ２と抵抗Ｒ２とを接続する接続線と、グランドＧＮＤとの間に、２つのツェナーダイオードのカソード同士を接続した双方向型のダイオードを３組並列に接続して構成している。

また、このバリア１４では、第２入力端子２１ａと第２出力端子２１ｂとの間に、第２入力端子２１ａ又は第２出力端子２１ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると溶断する第３ヒューズＦ３と、第２の基準電圧調整用の抵抗Ｒ３とを直列に接続している。

さらに、第３ヒューズＦ３と抵抗Ｒ３とを接続する接続線とグランドＧＮＤとの間に、第２入力端子２１ａ又は第２出力端子２１ｂに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、第３ヒューズＦ３と抵抗Ｒ３とを接続する接続線とグランドＧＮＤとを短絡して、ポテンショメータ９が備える第２端子１６への定格電圧の入力を遮断する第３遮断回路Ｄ３を接続している。

この第３遮断回路Ｄ３は、第２ヒューズＦ２と抵抗Ｒ２とを接続する接続線と、グランドＧＮＤとの間に、２つのツェナーダイオードのカソード同士を接続した双方向型のダイオードを３組並列に接続して構成している。

かかる構成により、本実施形態の駆動装置６では、何らかの原因によりポテンショメータ９の第１端子１５に、定格電圧を超えるような電圧が入力される場合、その第１端子１５に入力される電圧が定格電圧に達した時点で、第１ヒューズＦ１が溶断するか、若しくは、第１遮断回路Ｄ１がポテンショメータ９の第１端子１５とグランドＧＮＤとを短絡することによって、第１端子１５への定格電圧の入力を遮断することができる。

また、何らかの原因によりポテンショメータ９の第２端子１６に定格電圧を超えるような電圧が入力される場合にも同様に、その第２端子１６に入力される電圧が定格電圧に達した時点で、第３ヒューズＦ３が溶断するか、若しくは、第３遮断回路Ｄ３がポテンショメータ９の第２端子１６とグランドＧＮＤとを短絡することによって、第２端子１６への定格電圧の入力を遮断することができる。

また、何らかの原因によりポテンショメータ９の第３端子１７に定格電圧を超えるような電圧が入力される場合にも同様に、その第３端子１７に入力される電圧が定格電圧に達した時点で、第２ヒューズＦ２が溶断するか、若しくは、第２遮断回路Ｄ２がポテンショメータ９の第３端子１７とグランドＧＮＤとを短絡することによって、第３端子１７への定格電圧の入力を遮断することができる。

このように、本実施形態の駆動装置６では、ポテンショメータ９の第１端子１５、第２端子１６、第３端子１７のいずれかに、定格電圧を超えるような電圧が入力されるような場合に、入力される電圧が定格電圧に達すると、その定格電圧のポテンショメータ９への入力を遮断することができるので、ポテンショメータ９に定格電圧以上の過電圧が入力されることを防止することができ、過電圧によるポテンショメータ９からの発火を未然に防止することができる。

しかも、ポテンショメータ９への定格電圧の入力を遮断する遮断手段として、第１端子１５、第２端子１６、第３端子１７のそれぞれに、ヒューズ（第１ヒューズＦ１、第２ヒューズＦ２、第３ヒューズＦ３）と、遮断回路（第１遮断回路Ｄ１、第２遮断回路Ｄ２、第３遮断回路Ｄ３）という２種類の遮断手段を設けているため、どちらか一方の遮断手段が正常に作動しなかった場合であっても、他方の遮断手段により、ポテンショメータ９への定格電圧の入力を遮断することができるので、ポテンショメータ９への定格電圧の入力を確実に防止することができ、過電圧によるポテンショメータ９からの発火をより確実に防止することができる。

なお、本実施形態において説明したバリア１４の具体的な回路構成は、本発明の一例を示したに過ぎず、ポテンショメータ９に入力される電圧が所定の定格電圧に達したときに、その定格電圧のポテンショメータ９への入力を遮断可能な回路構成であれば、任意の回路によりバリア１４を構成してもよい。

本実施形態では、石油や液化天然ガス等の可燃性危険物を運搬するタンカー１に配設されたウインチ４の駆動装置６に対して本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、任意の船舶に配設するウインチの駆動装置に対して適用することができる。

このように本発明の駆動装置を任意の船舶に配設するウインチの駆動装置に対して適用すれば、駆動装置からの発火に起因した船舶火災の発生を未然に防止することがでる。

本実施形態に係る駆動装置を備えたタンカーを示す説明図である。本実施形態に係る駆動装置を示す説明図である。本実施形態に係る遮断器を示す説明図である。

符号の説明

１タンカー
３ロープ
４ウインチ
４ａドラム
４ｂ電動モータ
６駆動装置
８回動レバー
９ポテンショメータ
１０電源
１１インバータ装置
１２アンプ
１３基準電圧生成器
１４バリア
１５〜１７第１〜第３端子
１９非危険区域
２０ａ第１入力端子
２０ｂ第１出力端子
２１ａ第２入力端子
２１ｂ第２出力端子
２２ａ制御入力端子
２２ｂ制御出力端子
Ｒ１〜Ｒ３抵抗
Ｆ１〜Ｆ３第１〜第３ヒューズ
Ｄ１〜Ｄ３第１〜第３遮断回路

Claims

可燃性危険物を運搬する船舶に配設され、ワイヤー又はロープを巻回するドラムと前記ドラムを回転駆動する電動モータとを備えたウインチの駆動装置において、
前記ウインチを駆動するために操作する操作部と、
所定の基準電圧が入力され、前記操作部の操作量に応じた制御信号を出力するポテンショメータと、
前記ポテンショメータから出力される制御信号に基づいて、電源から供給される電圧を調整して前記モータへ供給するインバータ装置と、
前記ポテンショメータに入力される電圧が所定の定格電圧に達すると、前記ポテンショメータへの前記定格電圧の入力を遮断する遮断器と、
を有することを特徴とする駆動装置。
前記ポテンショメータは、
第１の基準電圧が入力される第１端子と、前記第１の基準電圧よりも低い第２の基準電圧が入力される第２端子と、前記操作部の操作量に応じて前記第１の基準電圧と前記第２の基準電圧との間の電圧を前記制御信号として出力する第３端子とを備え、
前記遮断器は、
前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第１端子とグランドとを短絡する第１遮断回路と、
前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第２端子とグランドとを短絡する第２遮断回路と、
前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに、前記第３端子とグランドとを短絡する第３遮断回路と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
前記遮断器は、
前記第１端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第１端子への前記定格電圧の入力を遮断する第１ヒューズと、
前記第２端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第２端子への前記定格電圧の入力を遮断する第２ヒューズと、
前記第３端子へ入力される電圧が前記定格電圧に達したときに溶断して、前記第３端子への前記定格電圧の入力を遮断する第３ヒューズと、
を有することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
前記遮断器を前記船舶における非危険区域に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動装置。