JP5936964B2

JP5936964B2 - 連続アンローダ

Info

Publication number: JP5936964B2
Application number: JP2012198468A
Authority: JP
Inventors: 政樹河原林
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Material Handling Systems Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP2014051382A

Description

本発明は、バケットエレベータ式の連続アンローダに関するものである。

従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載のアンローダが知られている。このアンローダは、岸壁の上面に敷設された走行レール上を走行可能な本体部を備えており、この本体部は、岸壁の上面に立設された２つの脚部と、これらを橋渡すように設けられたクレーンガーダとを備えている。また、クレーンガーダから海側に張り出すようにブームが設けられている。この種の連続アンローダでは、電源から送られた電力をコンバータ及びインバータを介してモータに送り、モータの駆動により本体部の走行やブームの旋回が行われるようになっている。

特開２０１１−２１３４６１号公報

この種の連続アンローダは、ブレーキによって本体部やブームが制動される際に、インバータによって運動エネルギーが電気エネルギーに変換される。インバータには制動抵抗が接続されており、本体部やブームが制動されると、この制動抵抗によって上記の電気エネルギーが熱エネルギーに変換されて大気に放出される。また、連続アンローダの重量は非常に大きいため大気に放出される熱エネルギーも大きく、エネルギー効率が低く制動時のエネルギーを有効利用できていないという問題がある。

この問題に鑑み、本発明はエネルギー効率を向上させた連続アンローダを提供することを目的とする。

本発明の連続アンローダは、対象物を掻き取って積載する複数のバケットと、複数のバケットを保持する無端チェーンとを有し、対象物を連続的に搬送するバケットエレベータを備えたバケットエレベータ式の連続アンローダであって、電源に接続されたコンバータと、コンバータに接続されたインバータと、インバータに接続された負荷モータと、を備え、コンバータとインバータとは直流母線を介して接続されており、コンバータは、負荷モータの制動動作によって発生するエネルギーからエネルギー回生を行い、負荷モータは、無端チェーンを駆動し周回させるモータであり、無端チェーンは、対象物を搬送する際に正方向に周回し、コンバータは、無端チェーンが逆方向に回転したときに、エネルギー回生を行うことを特徴とする。

このようなコンバータを備えた構成によれば、負荷モータの制動動作によって発生するエネルギーが電気エネルギーに変換されてエネルギー回生が行われる。よって、ブレーキによって制動動作が行われる際にエネルギーが熱として大気に放出されることがなくなり、上記のエネルギーは電気エネルギーに回生されるため、エネルギー効率を向上させることができる。また、チェーンが逆方向に周回したときの制動動作を用いてエネルギー回生を行うため、逆回転時のエネルギーを有効利用してエネルギー効率を高めることができる。

本発明に係る別の連続アンローダは、対象物を掻き取って積載する複数のバケットと、複数のバケットを保持する無端チェーンとを有し、対象物を連続的に搬送するバケットエレベータを備えたバケットエレベータ式の連続アンローダであって、岸壁の上面に設置可能な本体部と、本体部に対して旋回可能に設けられバケットエレベータが設けられたブームと、電源に接続されたコンバータと、コンバータに接続されたインバータと、インバータに接続された負荷モータと、を備え、コンバータとインバータとは直流母線を介して接続されており、コンバータは、負荷モータの制動動作によって発生するエネルギーからエネルギー回生を行い、負荷モータは、ブームを旋回させるモータであることを特徴とする。また、連続アンローダは、岸壁の上面を走行可能なガーダを備え、ガーダを走行させる負荷モータを更に備えてもよい。

本発明によれば、エネルギー効率を向上させた連続アンローダを提供することができる。

本発明の実施形態に係る連続アンローダを示す図である。図１の連続アンローダのバケットエレベータ上部を一部破断斜視図である。図１の連続アンローダにおける電気系統の構成を示すブロック図である。図１の連続アンローダにおける時間経過と消費エネルギーとの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る連続アンローダの実施形態について詳細に説明する。

図１及び図２に示すバケットエレベータ式の船舶用連続アンローダ（ＣＳＵ）１は、船舶の船倉１０３からバラ荷Ｍ（例えば、コークスや鉱石等）を連続的に陸揚げする装置である。連続アンローダ１は、岸壁１０１と平行に敷設された２本のレール３ａにより、当該岸壁１０１に沿って走行可能なガーダ２を備えている。ガーダ２は、岸壁１０１の上面に設置可能な本体部である。ガーダ２の上には、旋回フレーム５が旋回可能に支持され、その旋回フレーム５から横方向に突設されたブーム７の先端部にバケットエレベータ９が支持されている。バケットエレベータ９は、バランシングレバー１２及びカウンタウエイト１３によって、ブーム７の起伏角度に関係なく鉛直を保持するようになっている。

連続アンローダ１は、ブーム７の起伏角度を調整するためのシリンダ１５を備えている。このシリンダ１５を伸ばすとブーム７は上向きとなってバケットエレベータ９が上昇し、シリンダ１５を縮めるとブーム７は下向きとなってバケットエレベータ９が下降するようになっている。

バケットエレベータ９は、その下部に設けられた側面掘削方式の掻き取り部１１により、船倉１０３内のバラ荷Ｍを連続的に掘削し掻き取ると共に、掻き取ったバラ荷Ｍを上方に搬送するものである。

バケットエレベータ９は、エレベータシャフト２１を構成するエレベータ本体２３と、エレベータ本体２３に対して周回運動するチェーンバケット２９とを備えている。チェーンバケット２９は、無端状に連結された一対のローラチェーン（無端チェーン）２５と、当該一対のチェーン２５に両持ち支持された複数のバケット２７と、を備えている。具体的には、２本のチェーン２５は、図１の紙面に直交する方向に並設されており、各バケット２７は、図２に示されるように、２本のチェーン２５の間に吊り下げられるようにして当該チェーン２５，２５に所定の取付具を介し取付けられている。

更に、バケットエレベータ９は、チェーン２５が架け渡される駆動ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、チェーン２５をガイドする転向ローラ３３と、を備えている。駆動ローラ３１ａはバケットエレベータ９の最上部９ａに設けられ、駆動ローラ３１ｂは掻き取り部１１の前部に設けられ、駆動ローラ３１ｃは掻き取り部１１の後部に設けられている。転向ローラ３３は、駆動ローラ３１ａのやや下方に位置する従動ローラであり、チェーン２５をガイドすると共にチェーン２５の進行方向を転換する。また、駆動ローラ３１ｂと駆動ローラ３１ｃとの間にはシリンダ３５が介装され、このシリンダ３５を伸縮することで両駆動ローラ３１ｂ，３１ｃの配設軸間距離を変化させて、チェーンバケット２９の移動周回軌跡を変えられるようになっている。なお、チェーン２５が２本存在することに対応して、駆動ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと転向ローラ３３も、各々２個ずつ存在し、図１の紙面に直交する方向に並設されている。

駆動ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃがチェーン２５を駆動することで、チェーン２５が、エレベータ本体２３に対し所定の軌跡で矢印Ｗ方向（正方向）に周回運動し、チェーンバケット２９は、バケットエレベータ９の最上部９ａと掻き取り部１１との間を移動周回しながら循環する。

チェーンバケット２９のバケット２７は、図２に示すように、その開口部２７ａを上に向けた姿勢で上昇する。そして、バケットエレベータ９の最上部９ａでは、駆動ローラ３１ａを通過するときにチェーン２５が上向きから下向きに方向転換し、バケット２７の開口部２７ａが下向きに転回する。このように下向きになったバケット２７の開口部２７ａの下方に排出用シュート３６が形成されている。この排出用シュート３６の下端は、バケットエレベータ９の外周に配設された回転フィーダ３７に接続されている。

回転フィーダ３７は、排出用シュート３６から搬出されるバラ荷Ｍをブーム７側に搬送するものである。ブーム７には、図１に示すように、ブームコンベヤ３９が配置され、このブームコンベヤ３９は、回転フィーダ３７から乗り換えたバラ荷Ｍをホッパ４１に供給するようになっている。そのホッパ４１の下方には機内のベルトフィーダ４３や機内コンベヤ４５が配置されている。

この連続アンローダ１を用いたバラ荷（対象物）Ｍの陸揚げは、以下のように行われる。バケットエレベータ９の下端部の掻き取り部１１を船倉１０３内に挿し入れて、チェーン２５を図中矢印Ｗの方向に周回させる。そうすると、掻き取り部１１に位置するバケット２７が、連続的にコークスや鉱石等のバラ荷Ｍの掘削及び掻き取りを行う。そして、これらのバケット２７に掻き取られ積載されたバラ荷Ｍは、チェーン２５の上昇に伴ってバケットエレベータ９の最上部９ａまで鉛直上方に搬送される。

その後、バケット２７が駆動ローラ３１ａの位置を通過し、当該バケット２７が転回することで、バラ荷Ｍがバケット２７から落下する。バケット２７から落下したバラ荷Ｍは、排出用シュート３６内に落ち込んで回転フィーダ３７側に搬出され、更にブームコンベヤ３９に乗り継いでホッパ４１に搬送される。更に、バラ荷Ｍは、ベルトフィーダ４３及び機内コンベヤ４５を介して地上側設備４９に搬出される。以上のような動作が、複数のバケット２７を用いて繰り返し行われることで、船倉１０３内のバラ荷Ｍは連続的に陸揚げされる。

ところで、連続アンローダ１は、駆動ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを駆動するバケット用モータ（不図示）と、旋回フレーム５を旋回する旋回モータ（不図示）と、ガーダ２を走行する走行モータ（不図示）と、ブームコンベヤ３９を駆動するブームコンベヤ用モータ（不図示）とを備えている。バケット用モータ、旋回モータ、走行モータ、及びブームコンベヤ用モータは、図３に示す電源システム７０の電源７１から電力を得て動作する。以下では、バケット用モータ、旋回モータ、及び走行モータを負荷モータ７５、ブームコンベヤ用モータをモータ８５として説明する。

電源システム７０は、上述した電源７１と、コンバータ７２と、インバータ７３と、負荷モータ７５と、動力スイッチ８２と、モータ８５とを備えている。電源７１は、商用電源であり、交流電力をコンバータ７２に供給する。コンバータ７２は、電源７１から供給された交流電力を直流電力に変換する。コンバータ７２とインバータ７３とは直流母線Ｌを介して接続されており、コンバータ７２が変換した直流電力は直流母線Ｌを介してインバータ７３に供給される。インバータ７３は、コンバータ７２からの直流電力を所定の周波数の交流電力に変換してこの交流電力を負荷モータ７５に供給する。負荷モータ７５はインバータ７３からの交流電力によって作動し、負荷モータ７５の作動によって、例えば駆動ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの駆動、旋回フレーム５の旋回、及びガーダ２の走行が行われる。

また、電源７１は、動力スイッチ８２を介して、モータ８５に交流電力を供給する。動力スイッチ８２は、接触器であり、外部からのスイッチ操作によりＯＮ／ＯＦＦされるようになっている。動力スイッチ８２がＯＦＦ状態のときは電源７１からモータ８５への交流電力は遮断され、動力スイッチ８２がＯＮ状態のときは電源７１からモータ８５へ交流電力が供給される。モータ８５は電源７１からの交流電力によって作動し、モータ８５の作動によって、例えばブームコンベヤ３９の駆動が行われる。

ところで、連続アンローダ１では、ブレーキ（不図示）によって、バケット２７の移動、旋回フレーム５の旋回、あるいはガーダ２の走行が制動される際に、その制動時のエネルギーが電気エネルギーに変換される。また、従来の連続アンローダでは、インバータに制動抵抗が接続されており、上記の制動動作がなされると、この制動抵抗によって電気エネルギーがさらに熱エネルギーに変換されて大気に放出される。

連続アンローダの重量は非常に大きいため大気に放出される熱エネルギーの量も非常に大きく、従来の連続アンローダでは、エネルギー効率が低い上に制動時のエネルギーを有効利用できていないという問題がある。さらに、従来の連続アンローダでは、例えば強風発生時等における意図しないブームの旋回等を防止するために大量の電気エネルギーが必要であると共に、制動時に大量に熱エネルギーが発生する場合に備えて冷却装置を設ける必要があり、また、大量の電気エネルギーを受けて制動抵抗に悪影響を及ぼすおそれがある、といった問題もある。

そこで、本実施形態の連続アンローダ１では、負荷モータ７５の制動動作によって発生するエネルギーが電気エネルギーに変換されてエネルギー回生が行われる。具体的には、バケット２７の移動、旋回フレーム５の旋回、あるいはガーダ２の走行が制動されると、負荷モータ７５からインバータ７３及び直流母線Ｌを介してコンバータ７２に電気エネルギーが供給され、コンバータ７２は供給された電気エネルギーを動力スイッチ８２を介してモータ８５に供給する。

さらに、コンバータ７２は、バケット２７のバラ荷Ｍの払い出し等のために、バケット２７が重力等で矢印Ｗの逆方向に移動したときにもエネルギー回生を行う。このとき、モータ８５は、電源７１からの電力とコンバータ７２によって回生された電力を受けて作動する。このように動作するコンバータ７２としては、例えばＩＧＢＴコンバータ等が挙げられる。

本実施形態に係る連続アンローダ１では、上述の通りコンバータ７２が負荷モータ７５の制動動作によって発生したエネルギーからエネルギー回生を行う。よって、制動動作が行われる際にエネルギーが熱として大気に放出されることを抑制し、上記のエネルギーは電気エネルギーに回生されるため、電源７１から供給される電力の消費を抑えて、コスト削減と共にエネルギー効率を向上させることができる。さらに、一定量のバラ荷Ｍを揚げる際に必要なエネルギー量である原単位の向上を図ることもできる。

具体的には、例えば、図４に示すように、連続アンローダ全体で用いられる消費エネルギーをエネルギーＥ、制動開始時刻を時刻ｔ_１、制動終了時刻を時刻ｔ_２、従来の連続アンローダのエネルギー使用量を使用量Ｌ１、連続アンローダ１のエネルギー使用量を使用量Ｌ２とすると、時刻ｔ_１と時刻ｔ_２との間の時間における使用量Ｌ２は当該時間における使用量Ｌ１を下回ることとなり、連続アンローダ１では時刻ｔ_１と時刻ｔ_２との間のエネルギーＥを減らすことができる。

また、連続アンローダ１では、チェーン２５が逆方向に回転したときにもエネルギー回生を行うため、逆回転時のエネルギーを有効利用してエネルギー効率を高めることができる。

また、連続アンローダ１では、上述したように、負荷モータ７５の制動動作によって発生するエネルギーが変換されてエネルギー回生が行われるため、従来の連続アンローダで用いられていた制動抵抗が不要となり、制動抵抗による熱エネルギーの発生を抑制できる。よって、大量の熱エネルギーの放出がなくなると共に、熱エネルギーが大きい場合に必要となる冷却装置が不要になり、さらに、制動抵抗に悪影響を及ぼす、といった問題を回避することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。上記実施形態では、回生エネルギーを生じさせる駆動源である負荷モータ７５として、バケット用モータ、旋回モータ、及び走行モータを例示したが、回生エネルギーを生じさせる駆動源としてはこれらに限られず、例えば風によるブームの旋回を防ぐためのブレーキを用いることも可能である。この場合、強風発生時に大量の回生エネルギーを得ることができる。

また、上記実施形態では、回生エネルギーをブームコンベヤ用モータであるモータ８５に供給していたが、モータ８５に限られず、連続アンローダ１内の他の装置あるいは連続アンローダ１以外の他の機器に回生エネルギーを供給してもよい。さらに、蓄電器を設けて、回生エネルギーを蓄電させるようにしてもよい。

１…連続アンローダ、２…ガーダ（本体部）、７…ブーム、９…バケットエレベータ、２５…チェーン（無端チェーン）、２７…バケット、７１…電源、７２…コンバータ、７３…インバータ、７５…負荷モータ、Ｌ…直流母線、Ｍ…バラ荷（対象物）。

Claims

対象物を掻き取って積載する複数のバケットと、前記複数のバケットを保持する無端チェーンとを有し、前記対象物を連続的に搬送するバケットエレベータを備えたバケットエレベータ式の連続アンローダであって、
電源に接続されたコンバータと、
前記コンバータに接続されたインバータと、
前記インバータに接続された負荷モータと、を備え、
前記コンバータと前記インバータとは直流母線を介して接続されており、
前記コンバータは、前記負荷モータの制動動作によって発生するエネルギーからエネルギー回生を行い、
前記負荷モータは、前記無端チェーンを駆動し周回させるモータであり、
前記無端チェーンは、前記対象物を搬送する際に正方向に周回し、
前記コンバータは、前記無端チェーンが逆方向に回転したときに、前記エネルギー回生を行うことを特徴とする連続アンローダ。
対象物を掻き取って積載する複数のバケットと、前記複数のバケットを保持する無端チェーンとを有し、前記対象物を連続的に搬送するバケットエレベータを備えたバケットエレベータ式の連続アンローダであって、
岸壁の上面に設置可能な本体部と、
前記本体部に対して旋回可能に設けられ前記バケットエレベータが設けられたブームと、
電源に接続されたコンバータと、
前記コンバータに接続されたインバータと、
前記インバータに接続された負荷モータと、を備え、
前記コンバータと前記インバータとは直流母線を介して接続されており、
前記コンバータは、前記負荷モータの制動動作によって発生するエネルギーからエネルギー回生を行い、
前記負荷モータは、前記ブームを旋回させるモータであることを特徴とする連続アンローダ。
岸壁の上面を走行可能なガーダを備え、
前記ガーダを走行させる負荷モータを更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の連続アンローダ。