JP5199562B2 - 船舶機械駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、例えばウインチ、ハッチ、クレーン等の船舶に設けられる機械を駆動する船舶機械駆動システムに関するものである。

従来、船舶に設けられた各種ウィンチ、ハッチ、クレーン等の機械（以下、船舶機械という）駆動する方法として油圧モータを用いていたが、油圧式には安定性、メンテナンス、騒音等の点において油固有の問題があり、近年、電動モータ及びインバータを用いた電動式の駆動方法が用いられるようになってきた。

通常、電動モータを制御するインバータは電動モータごと、すなわち船舶機械ごとに設けられているが、例えば碇泊時にはウィンドラスを駆動した後にランプウィンチを駆動するといったように、船舶機械の全てを同時に駆動することはなく、インバータが高価なこともあり、設備コストの増加が問題となっていた。

これを解決する方法として、３つのムアリングウィンチ（第１の甲板機械）及び必要駆動馬力がこれらのムアリングウィンチの必要駆動馬力以上のスターンランプウィンチ（第２の甲板機械）を含み、規定の使用条件を満たしながら運転される甲板機械群を形成するスターンランプウィンチを駆動させる方法であって、このスターンランプウィンチを、個々の出力が各ムアリングウィンチの必要駆動馬力以下である電動機を、合計出力がスターンランプウィンチの必要駆動馬力以上となる台数だけ用いるとともに、２つのムアリングウィンチの駆動に用いられる２つのインバータ盤を構成要素とし、かつ、合計出力容量がスターンランプウィンチの駆動に必要な出力容量以上であるインバータ盤群を用いて駆動させるようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照。）。
特開２００４−２３０９６６号公報

しかしながら、従来のものでは、複数の船舶機械が特定のインバータを使用するため、特定のインバータ等が故障した場合、故障したインバータを使用する全ての船舶機械が駆動できなくなるという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、設備コストを低減することができるとともに、船舶機械の可用性を向上することのできる船舶機械駆動システムを提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、各々駆動源として電動モータを有する複数の船舶機械を備え、１つの電動モータに対して１つのインバータを電気的に接続して該電動モータを有する船舶機械を駆動する船舶機械駆動システムにおいて、前記複数の船舶機械の電動モータのうちの何れかと接続されて前記電動モータを制御するために設けられ、同時に使用される電動モータの最大数と同数のインバータと、全ての前記インバータと全ての前記電動モータとの間に各インバータと各電動モータとの間の電気的接続を開閉するために設けられた複数のコンタクタと、各インバータ及び該インバータと駆動対象となる船舶機械の電動モータとの電気的接続を開閉する前記コンタクタが該電動モータの制御に使用可能か否かを検知する使用可否検知手段と、各船舶機械の駆動開始を指示するためのコントローラと、前記コントローラによって駆動対象となる船舶機械の駆動開始が指示されたときに、前記駆動対象となる船舶機械の電動モータを制御するために使用するインバータを前記使用可否検知手段の検知結果に基づいて前記複数のインバータの中から決定するインバータ決定手段とを備え、前記コントローラによって前記駆動対象となる船舶機械の駆動開始が指示されたときに、前記インバータ決定手段によって決定されたインバータと前記駆動対象となる船舶機械の電動モータとを前記コンタクタを介して接続し、該インバータからの供給電力によって前記駆動対象となる船舶機械を駆動する船舶機械駆動システムを提案する。

本発明によれば、所定の電動モータの制御に使用するインバータが複数のインバータの中から自動的に決定され、各電動モータが複数のインバータによって制御されるので、複数のインバータを複数の電動モータで共用することが可能となるとともに、一のインバータが故障した場合でも、他のインバータが所定の電動モータを制御することが可能となる。

本発明によれば、複数のインバータを複数の電動モータで共用することが可能となるとともに、一のインバータが故障した場合でも、他のインバータが所定の電動モータを制御することが可能となるから、共用することによりインバータの数を船舶機械の数よりも少なくすることができ、設備コストを低減することができるとともに、全てのインバータが使用不能にならない限り船舶機械を駆動することができ、船舶機械の可用性を向上することができる。

図１乃至図３は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は船舶機械駆動システムの概略構成図、図２は図１に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図、図３は図１に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャートである。

図１に示すように、船舶機械駆動システムはコントローラ１１〜１４、制御装置２０、インバータ３１，３２、コンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２、及び船舶機械５１〜５４から構成されている。

４つのコントローラ１１〜１４は、それぞれ船舶機械５１〜５４の近傍に設けられており、操作員が各船舶機械５１〜５４を操作するためのものである。本実施形態では、船舶機械５１〜５４に対してコントローラ１１〜１４を１つずつ設けるようにしたが、これに限定されず、コントローラ１１〜１４に加え、船舶機械５１〜５４から離れた場所に１つ又は複数の遠隔操作用コントローラを設け、１つの船舶機械に対して２以上のコントローラで操作可能になるようにしてもよい。

制御装置２０は船舶機械駆動システムの全体を制御するためのものであり、主に電動モータ５１ａ〜５４ａの制御に使用するインバータ３１，３２を決定して船舶機械５１〜５４を駆動している。

２つのインバータ３１，３２は、それぞれ船舶機械５１〜５４を駆動する電動モータ５１ａ〜５４ａの回転数及びトルクを制御するためのものである。本実施形態では、４つの船舶機械５１〜５４に対して２つのインバータ３１，３２を設けるようにしたが、これに限定されず、２つ以上であればよい。

８つのコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２は、それぞれ周知の電磁接触器であり、インバータ３１，３２と電動モータ５１ａ〜５４ａとの間の接続をそれぞれオン／オフするためのものである。

４つの船舶機械５１〜５４は、例えばウィンドラス、ムアリングウィンチ、ランプウィンチ等の各種ウィンチ、ハッチ、又は貨物運搬用クレーン等の船舶に設けられた機械であり、それぞれ電動モータ５１ａ〜５４ａを駆動源としている。本実施形態では、各船舶機械５１〜５４はそれぞれ１つの電動モータ５１ａ〜５４ａを有する。

図２に示すように、制御装置２０は、制御部２１、コントローラ制御部２２、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５、コンタクタ制御部２６、及び表示部２７から構成されている。

制御部２１は、ＣＰＵ及びＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ等を備えた周知のＰＬＣ（Programmable Logic Controler）であり、コントローラ制御部２２、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５、コンタクタ制御部２６、及び表示部２７が接続しており、入力された信号、及び自己のメモリにあらかじめ記憶されたプログラムに基づいて、制御信号を出力している。

コントローラ制御部２２は、コントローラ１１〜１４から入力される信号を制御部２１に出力するとともに、制御部２１から入力される制御信号をコントローラ１１〜１４に出力している。本実施形態においてコントローラ１１〜１４から入力される信号は、コントローラ１１〜１４の起動ボタンが押下されたときに出力する起動信号、コントローラ１１〜１４に備わる異常検出機能が異常なしのときに出力する正常信号、操作対象の船舶機械５１〜５４における電動モータ５１ａ〜５４ａの回転方向を指示する正方向信号と負方向信号、及び電動モータ５１ａ〜５４ａの回転数及びトルクを指示する駆動量信号である。

電動モータ温度入力部２３は、各電動モータ５１ａ〜５４ａに設けられ、各電動モータ５１ａ〜５４ａの温度を測定するサーミスタ５１ａ１〜５４ａ１から入力される温度信号を制御部２１に出力している。

電動モータ回転数入力部２４は、各電動モータ５１ａ〜５４ａに設けられ、各電動モータ５１ａ〜５４ａの回転数を検出するロータリエンコーダ５１ａ２〜５４ａ２から入力される回転数信号を制御部２１に出力している。

インバータ制御部２５は、インバータ３１，３２から入力される信号を制御部２１に出力するとともに、制御部２１から入力される制御信号をインバータ３１，３２に出力している。本実施形態においてインバータ３１，３２から入力される信号は、インバータ３１，３２の作動時に出力する通電信号、インバータ３１，３２に備わり、電流、電圧、電磁ブレーキ等の異常を検出する異常検出機能が異常なしのときに出力する正常信号、及びインバータ３１，３２に備わるブレーキ抵抗の温度を検出する温度センサがブレーキ抵抗のオーバーヒートを検出したときの過熱信号である。

コンタクタ制御部２６は、コンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２から入力される信号を制御部２１に出力するとともに、制御部２１から入力される制御信号をコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２に出力している。本実施形態においてコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２から入力される信号は、接点融着の発生を検出するためオン／オフを切り替える際に接続される補助接点により出力する入力側補助接点信号及び出力側補助接点信号である。

表示部２７は、制御部２１から入力される制御信号に基づいて、船舶機械駆動システムの所定箇所における異常又は警告を表示している。

図３に示すように、船舶機械駆動システムが起動すると、制御部２１はコントローラ制御部２２から入力される起動信号に基づいて、何れかのコントローラ１１〜１４が新たに起動したか否かを判定し（ステップＳ１１）、何れかのコントローラ１１〜１４が新たに起動するまでステップＳ１１の処理を行う。

ステップＳ１１の判定の結果、何れかのコントローラ１１〜１４が新たに起動した場合、制御部２１はコントローラ制御部２２から入力される正常信号に基づいて、起動したコントローラ１１〜１４が正常か否かを判定する（ステップＳ１２）。

ステップＳ１２の判定の結果、起動したコントローラ１１〜１４が正常である場合、制御部２１は電動モータ温度入力部２３から入力される温度信号に基づいて、起動したコントローラ１１〜１４の操作対象の船舶機械５１〜５４における電動モータ５１ａ〜５４ａの温度が適正か否かを、自己のメモリにあらかじめ記憶された閾値と比較して判定する（ステップＳ１３）。このように、コントローラが正常か否か、及び電動モータの温度が適正か否かを判定することにより、コントローラが使用可能か否かが検知される。

ステップＳ１２の判定の結果、起動したコントローラ１１〜１４が正常でない場合、又はステップＳ１３の判定の結果、対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの温度が適正でない場合、制御部２１は起動したコントローラ１１〜１４の使用不能ランプを点灯させ、起動したコントローラ１１〜１４を使用不能にするとともに、起動したコントローラ１１〜１４の異常、又は対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの温度異常を表示部２７に表示させ（ステップＳ１４）、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理を再度行う。これにより、使用不能なコントローラの原因を表示することができ、原因となる箇所の修理、交換等の対応を迅速に行うことができる。なお、コントローラ１１〜１４の使用不能の原因が解消されると、制御部２１は使用不能だったコントローラ１１〜１４の使用不能ランプを消灯させ、当該コントローラ１１〜１４は起動可能になる。

ステップＳ１３の判定の結果、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの温度が適正である場合、制御部２１は対応する電動モータ５１ａ〜５４ａを制御するインバータ３１，３２を決定するため、自己のメモリに記憶する未選択のインバータ３１，３２の数（初期値は船舶機械駆動システムに設けたインバータ３１，３２の数）から「１」減算して、複数のインバータ３１，３２の中から何れかのインバータ３１，３２を選択する（ステップＳ１５）。なお、インバータ３１，３２を選択する方法・手段は問わず、常に所定のインバータ、例えばインバータ３１（又はインバータ３２）であったり、ランダムであってもよい。

次いで、制御部２１はインバータ制御部２５から入力される通電信号に基づいて、選択したインバータ３１，３２が未使用か否かを判定する（ステップＳ１６）。

ステップＳ１６の判定の結果、選択したインバータ３１，３２が未使用である場合、制御部２１はインバータ制御部２５から入力される正常信号及び過熱信号に基づいて、選択されたインバータ３１，３２が正常か否かを判定する（ステップＳ１７）。

ステップＳ１７の判定の結果、選択したインバータ３１，３２が正常である場合、制御部２１はコンタクタ制御部２６から入力される入力側補助接点信号及び出力側補助接点信号に基づいて、選択したインバータ３１，３２と起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａとの間を接続するコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が正常か否かを判定する（ステップＳ１８）。このように、インバータ３１，３２が未使用か否か、インバータ３１，３２が正常か否か、及びコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が正常か否かを判定することにより、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの制御に選択したインバータ３１，３２が使用可能か否かが検知される。

ステップＳ１８の判定の結果、該当するコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が正常である場合、制御部２１は選択したインバータ３１，３２をインバータ制御部２５を介して起動するとともに、コンタクタ制御部２６を介して該当するコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２の接続をオンにして、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａを制御するインバータ３１，３２を決定する（ステップＳ１９）。このように、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの制御に使用するインバータが複数のインバータ３１，３２の中から決定されるので、複数のインバータを複数の電動モータで共用することが可能となるとともに、一のインバータが故障した場合でも、他のインバータが電動モータ５１ａ〜５４ａを制御することが可能となる。また、選択したインバータ３１，３２が使用可能か否かの検知結果に基づいてインバータ３１，３２が決定されるので、起動したコントローラに対応する電動モータの制御に使用可能なインバータのみを決定することができる。

同時に、制御部２１はコントローラ制御部２２を介して起動したコントローラ１１〜１４の使用可能ランプを点灯させ、起動したコントローラ１１〜１４を使用可能にするとともに（ステップＳ２０）、起動したコントローラ１１〜１４からコントローラ制御部２２を介して入力される正方向信号、負方向信号、及び駆動量信号と、対応する電動モータ５１ａ〜５４ａに設けられるロータリエンコーダ５１ａ２〜５４ａ２から電動モータ回転数入力部２４を介して入力される回転数とに基づいて、ステップＳ１９の処理で決定したインバータ３１，３２に制御信号を出力し、決定されたインバータ３１，３２は電動モータ５１ａ〜５４ａを制御して船舶機械５１〜５４を駆動する（ステップＳ２１）。

また、ステップＳ１６の判定の結果、選択したインバータ３１，３２が未使用でない場合、ステップＳ１７の判定の結果、選択したインバータ３１，３２が正常でない場合、又はステップＳ１８の判定の結果、該当するコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が正常でない場合、すわなち選択したインバータ３１，３２が使用不能の場合、制御部２１は自己のメモリに記憶する未選択のインバータ３１，３２の数が「０」か否か、すなわち全てのインバータ３１，３２が使用不能か否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２の判定の結果、全てのインバータ３１，３２が使用不能ではない場合、すなわち使用可能か否かの判定をしていない未選択のインバータ３１，３２がある場合、制御部２１は、ステップＳ１５の処理において先に選択したインバータ３１，３２以外のインバータ３１，３２の中から何れかのインバータ３１、３２を選択して、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を再度行う。

ステップＳ２２の判定の結果、全てのインバータ３１，３２が使用不能である場合、制御部２１は起動したコントローラ１１〜１４の使用不能ランプを点灯させ、起動したコントローラ１１〜１４を使用不能にするとともに、一部若しくは全部のインバータ３１，３２が使用中である旨の警告、一部若しくは全部のインバータ３１，３２の異常、又は該当するコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２の異常を表示部２７に表示させる（ステップＳ２３）。これにより、使用不能なコントローラ１１〜１４の原因を表示することができ、原因となる箇所の修理、交換等の対応を迅速に行うことができる。なお、コントローラ１１〜１４の使用不能の原因が解消されると、制御部２１は使用不能だったコントローラ１１〜１４の使用不能ランプを消灯させ、当該コントローラ１１〜１４は起動可能になる。

ステップＳ２０又はステップＳ２３の処理後、制御部２１は船舶機械駆動システムが停止するまでステップＳ１１〜ステップＳ２３の処理を繰り返し行う。

このように、本実施形態によれば、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの制御に使用するインバータが複数のインバータ３１，３２の中から決定されるので、複数のインバータを複数の電動モータで共用することが可能となるとともに、一のインバータが故障した場合でも、他のインバータが電動モータ５１ａ〜５４ａを制御することが可能となるから、共用することによりインバータの数を船舶機械の数よりも少なくすることができ、設備コストを低減することができるとともに、全てのインバータが使用不能にならない限り船舶機械を駆動することができ、船舶機械の可用性を向上することができる。

また、インバータ３１，３２が未使用か否か、インバータ３１，３２が正常か否か、及びコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２が正常か否かを判定することにより、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａの制御に選択したインバータ３１，３２が使用可能か否かが検知され、選択したインバータ３１，３２が使用可能か否かの検知結果に基づいてインバータ３１，３２が決定されるので、起動したコントローラに対応する電動モータの制御に使用可能なインバータのみを決定することができるから、決定したインバータが使用不能であるため再度インバータを決定し直す必要がなく、船舶機械を迅速に駆動することができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

図４乃至図６は本発明の第２実施形態を示すもので、図４は船舶機械駆動システムの概略構成図、図５は図４に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図、図６は図４に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャートである。

第２実施形態と第１実施形態との相違点は、各電動モータにあらかじめ所定のインバータが初期設定として割り当てられており、割り当てられたインバータに基づいて電動モータの制御に使用するインバータを決定するようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、図４及び図５に示すように、インバータ３１，３２に加え、インバータ３３が設けられており、コンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２に加え、インバータ３３と電動モータ５１ａ〜５４ａとの間の接続をそれぞれオン／オフするコンタクタ４１３，４２３，４３３，４４３が設けられている。

また、制御部２１Ａのメモリには、各電動モータ５１ａ〜５４ａにあらかじめ初期設定として割り当てられたインバータ３１〜３３が記憶されており、本実施形態では１番目の電動モータ５１ａにはインバータ３１、２番目の電動モータ５２ａと４番目の電動モータ５４ａにはインバータ３２、３番目の電動モータ５３ａにはインバータ３３が割り当てられている。

図６に示すように、第１実施形態と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を行った後、制御部２１Ａは自己のメモリに記憶する未選択のインバータ３１〜３３の数（初期値は船舶機械駆動システムに設けたインバータ３１〜３３の数）から「１」減算して、起動したコントローラ１１〜１４に対応する電動モータ５１ａ〜５４ａに割り当てられたインバータ３１〜３３を選択する（ステップＳ２４）。なお、以下の説明において特に記載がない限り、新たにコントローラ１４が起動し、ステップＳ２４の処理において電動モータ５４ａに割り当てられたインバータ３２が選択されたものとして説明する。

ステップＳ２４の処理後、第１実施形態と同様に、制御部２１Ａはインバータ３２が未使用か否か、インバータ３２が正常か否か、及びインバータ３２と電動モータ５４ａとの間を接続するコンタクタ４４２が正常か否かを判定する（ステップＳ１６〜ステップＳ１８）。

ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３２が未使用かつ正常、及びコンタクタ４４２が正常の場合、制御部２１Ａは選択したインバータ３２をインバータ制御部２５Ａを介して起動するとともに、コンタクタ制御部２６Ａを介してコンタクタ４４２の接続をオンにして、起動したコントローラ１２に対応する電動モータ５４ａを制御するインバータ３２を決定する（ステップＳ１９）。これにより、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはない。

その後、第１実施形態と同様に、制御部２１ＡはステップＳ２１及びステップＳ２２の処理を行い、船舶機械駆動システムが停止するまでステップＳ１１〜ステップＳ２５の処理を繰り返し行う。

ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３２が未使用かつ正常、及びコンタクタ４２２が正常以外の場合、第１実施形態と同様に、制御部２１Ａは全てのインバータ３１〜３３が使用不能か否かを判定し（ステップＳ２２）、全てのインバータ３１〜３３が使用不能の場合、第１実施形態と同様に、ステップＳ２３の処理を行い、船舶機械駆動システムが停止するまでステップＳ１１〜ステップＳ２５の処理を繰り返し行う。

ステップＳ２２の判定の結果、全てのインバータ３１〜３３が使用不能以外の場合、すなわち使用可能か否かの判定をしていない未選択のインバータ３１〜３３がある場合、制御部２１Ａは複数のインバータ３１〜３３における所定の順番に基づいてインバータ３１〜３３を選択し（ステップＳ２５）、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を再度行う。本実施形態では、所定の順番としてインバータ３１、インバータ３２、インバータ３３、インバータ３１、…の順番が制御部２１Ａのメモリにあらかじめ記憶されており、ステップＳ２４の処理において選択されたインバータ３２の次のインバータ３３が選択され、ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３３が未使用かつ正常、及びコンタクタ４２３が正常の場合、ステップ１９の処理において制御部２１Ａはインバータ３３を起動するとともに、コンタクタ４２３の接続をオンにして、起動したコントローラ１４に対応する電動モータ５４ａを制御するインバータ３３を決定する。これにより、割り当てられたインバータが使用不能なときに、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはない。

なお、本実施形態では、１番目の電動モータ５１ａにはインバータ３１、２番目の電動モータ５２ａと４番目の電動モータ５４ａにはインバータ３２、３番目の電動モータ５３ａにはインバータ３３を割り当てるようしたが、これに限定されず、例えば各電動モータ５１ａ〜５４ａの過去の稼動時間の実績に基づいてインバータ３１〜３３を割り当てるようにしてもよい。これにより、各インバータ３１〜３３の使用時間が均等になるように使用することが可能となる。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、各電動モータ５１ａ〜５４ａに割り当てられたインバータ３１〜３３に基づいて、起動したコントローラ１４に対応する電動モータ５４ａを制御するインバータ３２を決定するので、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはないから、各インバータ３１〜３３をほぼ均等に使用することができ、インバータの寿命をのばすことができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

また、電動モータ５４ａに割り当てられたインバータ３２が使用不能なときに、複数のインバータ３１〜３３における所定の順番に基づいて、起動したコントローラ１４に対応する電動モータ５４ａを制御するインバータ３２を決定するので、割り当てられたインバータが使用不能なときに、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはないから、割り当てられたインバータ３１〜３３が使用不能なときでも各インバータ３１〜３３をほぼ均等に使用することができ、インバータの寿命を更にのばすことができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

さらに、各電動モータ５１ａ〜５４ａの過去の稼動時間の実績に基づいてインバータ３１〜３３を割り当てることにより、各インバータ３１〜３３の使用時間が均等になるように使用することが可能となるから、インバータの寿命を更にのばすことができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

図７乃至図９は本発明の第３実施形態を示すもので、図７は船舶機械駆動システムの概略構成図、図８は図７に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図、図９は図７に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャートである。

第３実施形態と第１実施形態との相違点は、過去に決定され使用されたインバータが記憶され、記憶されたインバータに基づいて初期設定としてインバータが選択され、選択されたインバータに基づいて電動モータの制御に使用するインバータを決定するようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、図７及び図８に示すように、インバータ３１，３２に加え、インバータ３３が設けられており、コンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２に加え、インバータ３３と電動モータ５１ａ〜５４ａとの間の接続をそれぞれオン／オフするコンタクタ４１３，４２３，４３３，４４３が設けられている。

また、制御部２１Ｂにはコントローラ制御部２２、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５Ｂ、コンタクタ制御部２６Ｂ、及び表示部２７に加え、記憶部２８が接続している。

記憶部２８は、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な記憶素子等から構成されており、過去に使用されたインバータ３１〜３３を複数の使用履歴２８ａとして記憶しており、制御部２１Ｂから入力される制御信号に基づいて所定の使用履歴２８ａを出力している。

図９に示すように、第１実施形態と同様にステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を行った後、制御部２１Ｂは自己のメモリに記憶する未選択のインバータ３１〜３３の数（初期値は船舶機械駆動システムに設けたインバータ３１〜３３の数）から「１」減算し、記憶部２８から読み込んだ使用履歴２８ａに基づいて初期設定としてインバータ３１〜３３を選択する（ステップＳ２６）。本実施形態では、読み込んだ使用履歴２８ａからインバータ３１〜３３ごとの使用回数を算出して使用回数の最も少ないインバータ３１〜３３を選択する。なお、以下の説明において特に記載がない限り、新たにコントローラ１１が起動し、ステップＳ２６の処理においてインバータ３３が選択されたものとして説明する。

ステップＳ２６の処理後、第１実施形態と同様に、制御部２１Ｂはインバータ３３が未使用か否か、インバータ３３が正常か否か、及びインバータ３３と電動モータ５１ａとの間を接続するコンタクタ４１３が正常か否かを判定する（ステップＳ１６〜ステップＳ１８）。

ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３３が未使用かつ正常、及びコンタクタ４１３が正常の場合、制御部２１Ｂは選択したインバータ３３をインバータ制御部２５Ｂを介して起動するとともに、コンタクタ制御部２６Ｂを介して該当するコンタクタ４１３の接続をオンにし、さらに、使用履歴２８ａとしてインバータ３３を記憶部２８に記憶して、起動したコントローラ１１に対応する電動モータ５１ａを制御するインバータ３３を決定する（ステップＳ２７）。これにより、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはない。

その後、第１実施形態と同様に、制御部２１ＢはステップＳ２１及びステップＳ２２の処理を行い、船舶機械駆動システムが停止するまでステップＳ１１〜ステップＳ２８の処理を繰り返し行う。

ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３３が未使用かつ正常、及びコンタクタ４１３が正常以外の場合、第１実施形態と同様に、制御部２１Ｂは全てのインバータ３１〜３３が使用不能か否かを判定し（ステップＳ２２）、全てのインバータ３１〜３３が使用不能の場合、第１実施形態と同様に、ステップＳ２３の処理を行い、船舶機械駆動システムが停止するまでステップＳ１１〜ステップＳ２８の処理を繰り返し行う。

ステップＳ２２の判定の結果、全てのインバータ３１〜３３が使用不能以外の場合、すなわち使用可能か否かの判定をしていない未選択のインバータ３１〜３３がある場合、制御部２１Ｂは複数のインバータ３１〜３３における所定の順番に基づいてインバータ３１〜３３を選択し（ステップＳ２８）、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を再度行う。本実施形態では、所定の順番としてインバータ３３、インバータ３２、インバータ３１、インバータ３３、…の順番が制御部２１Ｂのメモリにあらかじめ記憶されており、ステップＳ２６の処理において選択されたインバータ３３の次のインバータ３２が選択され、ステップＳ１６〜ステップＳ１８の判定の結果、インバータ３２が未使用かつ正常、及びコンタクタ４１２が正常の場合、ステップ２７の処理において制御部２１Ｂはインバータ３２を起動するとともに、コンタクタ４１２の接続をオンにし、さらに使用履歴２８ａとしてインバータ３２を記憶部２８に記憶して、起動したコントローラ１１に対応する電動モータ５１ａを制御するインバータ３２を決定する。これにより、使用履歴２８ａに基づいて選択したインバータが使用不能なときに、何れのコントローラ１１〜１４を起動した場合でも常に特定のインバータ、例えば第１のインバータ３１だけが集中的に使用されるようなことはない。

なお、本実施形態では、使用履歴２８ａからインバータ３１〜３３ごとの使用回数を算出して使用回数の最も少ないインバータ３１〜３３を初期設定として選択するようしたが、これに限定されず、最後に使用履歴２８ａとして記憶されたインバータ３１〜３３と所定の順番とに基づいて、例えば直前に使用され、使用履歴２８ａとして記憶されたインバータ３１に対して次のインバータであるインバータ３３を選択するようにしてもよい。また、例えば駆動した船舶機械５１〜５４を停止してインバータ３１〜３３の使用を終了する際に、制御部２１Ｂは決定して使用したインバータ３１〜３３とその使用時間とを使用履歴２８ａとして記憶部２８に記憶するようにし、使用履歴２８ａからインバータ３１〜３３ごとの合計使用時間を算出して合計使用時間の最も少ないインバータ３１〜３３を初期設定として選択するようにしてもよい。これにより、各インバータ３１〜３３の使用時間が均等になるように使用することが可能となる。

このように、本実施形態によれば、過去に決定され使用されたインバータ３１〜３３に基づいて、起動したコントローラ１１に対応する電動モータ５１ａを制御するインバータ３１〜３３を決定する場合でも、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１０乃至図１２は本発明の第４実施形態を示すもので、図１０は船舶機械駆動システムの概略構成図、図１１は図１０に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図、図１２は図１０に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャートである。

第４実施形態と第１実施形態との相違点は、各船舶機械が互いに同時に使用されない複数のグループに分けられており、複数のグループから決定されたグループに属する電動モータの制御に使用するインバータを決定するようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、図１０及び図１１に示すように、船舶機械５１〜５４に加え、電動モータ５５ａを有する船舶機械５５が設けられており、電動モータ５５ａにはサーミスタ５５ａ１及びロータリエンコーダ５５ａ２が設けられている。また、コントローラ１１〜１４に加え、船舶機械５５を操作するためのコントローラ１５が設けられている。さらに、コンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２に加え、インバータ３１，３２と電動モータ５５ａとの間の接続をそれぞれオン／オフするコンタクタ４５１，４５２が設けられている。

船舶機械５１〜５５は、互いに同時に駆動されない２つのグループ５０Ａ，５０Ｂに分けられており、グループ５０Ａには船舶機械５１〜５３が属しており、グループ５０Ｂには船舶機械５４，５５が属している。

インバータ３１，３２とコンタクタ４１１，４１２，４２１，４２２，４３１，４３２，４４１，４４２，４５１，４５２との間には、切替スイッチ６０が設けられており、制御部２１Ｃから入力される制御信号に基づいて、インバータ３１，３２とグループ５１Ａとの間を接続可能にし（図において上側の接点に接続）、又はインバータ３１，３２とグループ５１Ｂとの間を接続可能にしている（図において下側の接点に接続）。

図１２に示すように、船舶機械駆動システムが起動すると、制御部２１Ｃは、全てのインバータ３１，３２が停止している状態で、例えば何れかのコントローラ１１〜１３が起動したときに、図１に示したように切替スイッチ６０を上側の接点に接続させ、複数のグループ５０Ａ，５０Ｂの中から制御対象となるグループ５０Ａを決定する（ステップＳ２９）。なお、何れかのインバータ３１，３２が起動しているときは、制御部２１ＣはステップＳ２９の処理において何も行わない。従って、例えばグループ５０Ａに属する船舶機械５１〜５３を駆動しているときにコントローラ１４，１５の起動ボタンが押下された場合、切替スイッチ６０は切り替わらず、コントローラ１４，１５を起動してグループ５０Ｂに属する船舶機械５４，５５を駆動することはできない。

その後、第１実施形態と同様に、制御部２１ＣはステップＳ１２〜ステップＳ２３の処理を行い、船舶機械駆動システムが停止するまでステップ２９及びステップＳ３０とステップＳ１２〜ステップＳ２３の処理を繰り返し行う。

このように、複数のグループ５０Ａ，５０Ｂの中から制御対象となるグループ５０Ａを決定し、決定されたグループ５０Ａに属する電動モータ５１ａ〜５３ａの制御に使用するインバータを複数のインバータ３１，３２の中から決定することにより、設置するインバータの数を各グループに属する電動モータのうちの最大数以下にすることができる。

なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に２つのインバータ３１，３２が設けられているが、これは同時に駆動する船舶機械５１〜５５の数、すなわち同時に制御する電動モータ５１ａ〜５５ａの数だけ設けられている。これにより、設置するインバータの数を最少にすることができる。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、複数のグループ５０Ａ，５０Ｂの中から制御対象となるグループ５０Ａを決定し、決定されたグループ５０Ａに属する電動モータ５１ａ〜５３ａの制御に使用するインバータを複数のインバータ３１，３２の中から決定することにより、設置するインバータの数を各グループに属する電動モータのうちの最大数以下にすることができるから、設備コストを更に低減することができる。

また、インバータ３１，３２が同時に制御する電動モータ５１ａ〜５５ａの数だけ設けられているので、設置するインバータの数を最少にすることができるから、設備コストを更に低減することができる。

図１３及び図１４は本発明の第５実施形態を示すもので、図１３は船舶機械駆動システムの概略構成図、図１４は図１３に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図である。

第５実施形態と第１実施形態との相違点は、インバータと電動モータとを直接に接続可能にしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、図１３に示すように、各インバータ３１，３２及び各電動モータ５１ａ〜５４ａには端子３１ａ，３２ａ，５１ａ３〜５４ａ３が設けられており、操作員が任意に端子３１ａ，３２ａ及び端子５１ａ３〜５４ａ３にケーブルプラグを挿入することで、インバータ３１，３２と電動モータ５１ａ〜５４ａとの間が直接に接続可能になっている。

図１４に示すように、制御装置２０Ｄは、制御部２１Ｄ、コントローラ制御部２２Ｄ、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５Ｄ、コンタクタ制御部２６、及び表示部２７に加え、バイパス部２９から構成されている。

本実施形態において、インバータ制御部２５Ｄにはインバータ３１，３２から通電信号、正常信号、及び過熱信号に加え、インバータ３１，３２と電動モータ５１ａ〜５４ａとの間が端子３１ａ，３２ａ及び端子５１ａ３〜５４ａ３によって接続されたときに出力する直接接続信号が入力されており、制御部２１Ｄはインバータ制御部２５Ｄから直接接続信号が入力されると、端子３１ａ，３２ａ及び端子５１ａ３〜５４ａ３によってインバータ３１，３２と接続された電動モータ５１ａ〜５４ａに対応するコントローラ１１〜１４からコントローラ制御部２２Ｄに入力される信号を、図において破線で示すようにバイパス部２９に出力させる。

バイパス部２９は、コントローラ制御部２２Ｄから入力される信号に基づいて端子によって電動モータと接続されたインバータを駆動する制御信号を、図において破線で示すようにインバータ制御部２５Ｄに出力する。これにより、制御部２１Ｄを介することなく船舶機械５１〜５４を駆動することができる。このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、インバータ３１，３２と電動モータ５１ａ〜５４ａとを直接に接続し、コントローラ１１〜１４から入力された信号に基づいてバイパス部２９がインバータ３１，３２を駆動するので、制御部２１Ｄを介することなく船舶機械５１〜５４を駆動することができるから、制御部が故障した場合でも船舶機械を駆動することができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

図１５は本発明の第６実施形態を示すもので、同図は船舶機械駆動システムにおける制御装置の制御系構成を示すブロック図である。

第６実施形態と第１実施形態との相違点は、ウィンドラスの巻き上げ時に電動モータの回転数を数分の１以下に減少させるようにしたことである。なお、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表し、その説明を省略する。

すなわち、図１５に示すように、制御装置２０Ｅは、制御部２１Ｅ、コントローラ制御部２２Ｅ、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５Ｅ、コンタクタ制御部２６、及び表示部２７に加え、演算部３０から構成されており、制御部２１Ｅにはコントローラ制御部２２Ｅ、電動モータ温度入力部２３、電動モータ回転数入力部２４、インバータ制御部２５Ｅ、コンタクタ制御部２６、及び表示部２７に加え、演算部３０及び近接センサ６１が接続している。

コントローラ制御部２２Ｅはコントローラ１１〜１４から入力される信号のうち駆動量信号を演算部３０に出力しており、演算部３０はそのまま制御信号としてインバータ制御部２５Ｅに出力している。

近接センサ６１は船舶機械駆動システムを備える船舶の船体に設けらており、船舶機械であるウィンドラスが駆動する碇が所定距離、例えば１５メートル以下に近づくと、碇を検知して近接信号を制御部２１Ｅに出力している。

制御部２１Ｅは近接センサ６１から近接信号が入力されると図において破線で示すように演算部３０に制御信号を出力し、演算部３０はコントローラ制御部２２Ｅから入力される駆動量信号を所定数分の１、例えば３分の１に減少してインバータ制御部２５Ｅに出力する。これにより、例えば最大１５００回転の電動モータの回転数が５００回転以下になり、船舶機械の動作を遅くすることができる。

本実施形態では、近接信号が入力されると駆動量信号を所定数分の１以下にするようにしたが、これに限定されず、例えば距離センサを設けて距離信号を出力し、距離信号に応じて段階的に駆動量信号を減少させるようにしてもよい。また、ウィンドラスが駆動する碇が所定距離以下に近づく場合に限定されず、ランプウィンチが開閉するランプドアが所定距離以下に近づいたときにランプウィンチを駆動する電動モータの回転数を減少させるようにしてもよい。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果に加え、ウィンドラスが駆動する碇が所定距離以下に近づいたときに、ウィンドラスを駆動する電動モータの回転数を３分の１以下に減少させるので、例えば最大１５００回転の電動モータの回転数が５００回転以下になり、船舶機械の動作を遅くすることができるから、例えば急速な動作により碇が船体に衝突して船舶機械であるウィンドラスが故障する危険を防止することができ、船舶機械の可用性を更に向上することができる。

なお、本発明の構成は、前述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

船舶機械駆動システムの概略構成図 図１に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図 図１に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャート 船舶機械駆動システムの概略構成図 図４に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図 図４に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャート 船舶機械駆動システムの概略構成図 図７に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図 図７に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャート 船舶機械駆動システムの概略構成図 図１０に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図 図１０に示した船舶機械駆動システムの駆動動作を示すフローチャート 船舶機械駆動システムの概略構成図 図１３に示した制御装置の制御系構成を示すブロック図 船舶機械駆動システムにおける制御装置の制御系構成を示すブロック図

符号の説明

２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…制御装置、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ…制御部、２８…記憶部、２９…バイパス部、３０…演算部、３１，３２，３３…インバータ、３１ａ，３２ａ，５１ａ３，５２ａ３，５３ａ３，５４ａ３…端子、５１，５２，５３，５４，５５…船舶機械、５１ａ，５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ…電動モータ。

Claims (11)

1. 各々駆動源として電動モータを有する複数の船舶機械を備え、１つの電動モータに対して１つのインバータを電気的に接続して該電動モータを有する船舶機械を駆動する船舶機械駆動システムにおいて、
   前記複数の船舶機械の電動モータのうちの何れかと接続されて前記電動モータを制御するために設けられ、同時に使用される電動モータの最大数と同数のインバータと、
   全ての前記インバータと全ての前記電動モータとの間に各インバータと各電動モータとの間の電気的接続を開閉するために設けられた複数のコンタクタと、
   各インバータ及び該インバータと駆動対象となる船舶機械の電動モータとの電気的接続を開閉する前記コンタクタが該電動モータの制御に使用可能か否かを検知する使用可否検知手段と、
   各船舶機械の駆動開始を指示するためのコントローラと、
   前記コントローラによって駆動対象となる船舶機械の駆動開始が指示されたときに、前記駆動対象となる船舶機械の電動モータを制御するために使用するインバータを前記使用可否検知手段の検知結果に基づいて前記複数のインバータの中から決定するインバータ決定手段とを備え、
   前記コントローラによって前記駆動対象となる船舶機械の駆動開始が指示されたときに、前記インバータ決定手段によって決定されたインバータと前記駆動対象となる船舶機械の電動モータとを前記コンタクタを介して接続し、該インバータからの供給電力によって前記駆動対象となる船舶機械を駆動する
   ことを特徴とする船舶機械駆動システム。
2. 前記使用可否検知手段の検知結果に基づいて、使用不可であるインバータ及びコンタクタの状態を表示する表示手段を備えている
   ことを特徴とする請求項１に記載の船舶機械制御システム。
3. 前記各電動モータに所定のインバータが初期設定として割り当てられており、
   前記インバータ決定手段が、前記駆動対象となる船舶機械の電動モータの制御に使用するインバータを該電動モータに割り当てられたインバータに基づいて決定する割当決定手段を有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶機械駆動システム。
4. 前記駆動対象となる船舶機械の電動モータに割り当てられたインバータが使用不能なときに、該電動モータの制御に使用するインバータを複数のインバータにおける所定の順番に基づいて決定する手段を前記割当決定手段が有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の船舶機械駆動システム。
5. 前記インバータ決定手段が、前記電動モータの制御に使用するインバータを、各電動モータの過去の稼働時間の実績に基づいて各電動モータに割り当てる手段を有する
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の船舶機械駆動システム。
6. 前記インバータ決定手段により決定されたインバータを記憶する記憶手段を備え、
   前記記憶手段により記憶されたインバータに基づいて初期設定としてインバータを選択し、選択したインバータに基づいて前記駆動対象となる船舶機械の電動モータの制御に使用するインバータを決定する記憶決定手段を前記インバータ決定手段が有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の船舶機械駆動システム。
7. 前記駆動対象となる船舶機械の電動モータの制御に使用するインバータを、選択したインバータと複数のインバータにおける所定の順番とに基づいて決定する手段を前記記憶決定手段が有する
   ことを特徴とする請求項６に記載の船舶機械駆動システム。
8. 前記インバータ決定手段により決定されたインバータと該インバータの使用時間とを記憶する手段を前記記憶手段が有し、
   前記記憶手段により記憶されたインバータの使用時間に基づいて初期設定としてインバータを選択し、選択したインバータに基づいて前記駆動対象となる船舶機械の電動モータの制御に使用するインバータを決定する手段を前記記憶決定手段が有する
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の船舶機械駆動システム。
9. 前記各電動モータが、同時に使用されることがある電動モータを同じグループとして、互いに同時に使用されない複数のグループに分けられており、
   複数のグループの中から制御対象となるグループを決定するグループ決定手段を備え、
   インバータ決定手段が、グループ決定手段により決定されたグループに属する所定の電動モータの制御に使用するインバータを複数のインバータの中から決定する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の船舶機械駆動システム。
10. 前記各インバータは発生した交流電力を出力する出力端子を有し、
    前記各電動モータは駆動電力を入力する入力端子を有し、
    所定のインバータの出力端子と所定の電動モータの出力端子とを導電線によって直接接続可能である
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の船舶機械駆動システム。
11. 前記所定の電動モータの回転数を該電動モータの最大回転数の所定数分の１以下に減少させる手段を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の船舶機械駆動システム。

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