JP6026336B2 - コンテナターミナル、コンテナターミナルの制御方法及び門型クレーン - Google Patents

Description

本発明は、港湾や内陸地においてコンテナの荷役等を行うコンテナターミナル、コンテナターミナルの制御方法及びこのコンテナターミナルに配備される門型クレーンに関するものである。

従来、港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーンや門型クレーンによって、船舶及びトレーラ間のコンテナ荷役を行っている。図３に、港湾におけるコンテナターミナルの概略図を示す。

コンテナターミナル１Ｘでは、まず、船舶２より運搬されてきたコンテナ３が、岸壁クレーン４によりトレーラ５に搭載される。トレーラ５により運搬されたコンテナ３は、門型クレーン６Ｘによって、蔵置レーン７に一時的に蔵置される。この蔵置レーン７に載置されたコンテナ３は、再び門型クレーン６Ｘによって、外来シャーシに搭載され、コンテナターミナル１Ｘの外部に運搬される。また、コンテナターミナル１Ｘでは、外来シャーシにより持ち込まれたコンテナ３を、上記と逆の手順で、船舶２に積み込む作業を行っている。

このコンテナターミナル１Ｘの岸壁クレーン４等は、電力会社から供給される電力により作動している。例えば、門型クレーン６Ｘは、電源ケーブル等の電線１０を介して給電を受けたり、電車のように剛体線１１から集電子を介して給電を受けたりするように構成されている（例えば特許文献１参照）。なお、コンテナターミナル１Ｘの中には、リーファコンテナ（冷凍コンテナ）を蔵置し、電力を供給するリーファ用レーンを有するものもある。

図４に、コンテナターミナル１Ｘに供給される電力の様子を示す。コンテナターミナル１Ｘは、電力会社等から例えば１１０００〜７７０００Ｖの電圧を有する電力（外部電力）の供給を受ける。コンテナターミナル１Ｘは、この外部供給電力を、特高変電所で例えば２２００〜６６００Ｖの電圧まで降圧し、岸壁クレーン４に供給する。また、コンテナターミナル１Ｘは、特高変電所に接続した変圧器で例えば４４０Ｖの電圧まで降圧し、門型クレーン６Ｘやリーファエリアに蔵置されたリーファコンテナに供給する。

次に、門型クレーン６Ｘの詳細について説明する。図５に、コンテナの荷役作業等を行う通常時における門型クレーン６Ｘへの給電の様子を示す。図３を参照して説明したように、門型クレーン６Ｘは、スイッチ１２により接続された電線１０又は剛体線１１等から、交流電流を供給される。門型クレーン６Ｘは、この交流電流を、整流回路で直流電流に変換する。その後、門型クレーン６Ｘは、この直流電流を、インバータで周波数及び電圧を調整した交流に変換し、駆動装置であるモータに供給する（外部電力制御）。この構成により、門型クレーン６Ｘは、外部電力を動力として、コンテナの荷役作業を行うことができる。ここで、矢印は、電気の流れる方向を示している。また、交流電流が流れる交流ラインは二重線で示し、直流電流が流れる直流ラインは一本の直線で示している。

次に、門型クレーン６Ｘのレーンチェンジについて説明する。特許文献１にも記載されているように、門型クレーン６Ｘは、作業効率を向上するために、他の蔵置レーンへ移動し、荷役作業を行えるよう構成されている。門型クレーン６Ｘは、このレーンチェンジの際に、蔵置レーン７の長手方向（図３左右方向）に対して直交する方向（図３上下方向）に走行するため、電線１０等から電力を得られない。そのため、門型クレーン６Ｘの中に
は、ディーゼル発電機セット（以下、ＤＧセット）を有するデュアル電源門型クレーンと呼ばれるものがある。

図６に、レーンチェンジ時における門型クレーン６Ｘへの給電の様子を示す。門型クレーン６Ｘは、レーンチェンジ時に、ＤＧセットの運転を開始して発電を行い、スイッチ１２をＤＧセットに接続し、ＤＧセットからモータへ給電する（自家発電力制御）。この構成により、門型クレーン６Ｘは、レーンチェンジを行うことができる。

一方で、近年、大規模な自然災害や事故が発生した場合であっても、コンテナターミナルの機能を維持することが求められている。例えば、大地震等に伴う津波が発生した場合、同時に停電が発生すると、岸壁クレーンを安全な位置に退避させることができない。これに対して、ＤＧセットを有する門型クレーン（デュアル電源門型クレーン）と岸壁クレーンを電源ケーブルで接続し、ＤＧセットで発電した電力により、岸壁クレーンを待避運転させること、即ち、コンテナを吊っている最中であれば、そのコンテナを下した後に、安全な走行待避位置まで走行させることが検討されている。また、同様の方法により、災害発生後における岸壁クレーンの早期復旧を実現し、必要な物資等の荷役を実現することが検討されている。更に、デュアル電源門型クレーンとリーファコンテナを電源ケーブルで接続し、リーファコンテナの冷却機能を維持することが検討されている。

上記のコンテナターミナルの制御方法によって、このコンテナターミナルは、災害発生時には、岸壁クレーンを災害から守り、災害発生後には、停電等が継続している場合であっても、岸壁クレーンを荷役可能な状態にできる可能性がある。また、リーファコンテナの冷却機能を維持し、リーファコンテナ内の積荷を保護することができる可能性がある。

しかし、上記のコンテナターミナルの制御方法は、いくつかの問題点を有している。第１に、門型クレーンから岸壁クレーンへ電力を供給することが困難であるという問題を有している。これは、門型クレーンと岸壁クレーンを接続する電源ケーブルが、太いものとなり、この電源ケーブルの接続作業自体が困難なためである。具体的には、この電源ケーブルは、直径が例えば５０〜１５０ｍｍであり、長さは数１０ｍ程度となる。このような電源ケーブルを、人力で運搬し、岸壁クレーンと門型クレーンにそれぞれ接続することは困難となる。なお、上記よりも細く、長い電源ケーブルは、門型クレーンから送電する電力の電圧降下が大きくなるため、採用できない。

また、電源ケーブルが太く且つ短いため、岸壁クレーンを走行させる際は、門型クレーンが追走しなければならず、迅速な走行が困難となる。更に、このとき、門型クレーンを走行させるための電力も必要となるため、ＤＧセットの発電容量の大容量化が必要となる。

第２に、非常時に給電が行えない可能性があるという問題を有している。これは、地震等により、門型クレーンの走行路が破壊された場合や、津波により運ばれた漂流物が走行路を閉塞した場合は、門型クレーンが岸壁クレーンやリーファコンテナに接近できず、給電が不可能となるからである。

第３に、このコンテナターミナルの制御方法を実現するためには莫大なコストがかかるという問題を有している。これは、門型クレーンに搭載されたＤＧセットを、発電容量の大きなものに交換しなければならないからである。門型クレーンのレーンチェンジの際に必要となる電力に比べ、岸壁クレーンの走行に必要となる電力の方が、遥かに大きいためである。具体的には、レーンチェンジ時に必要な電力を供給する従来のＤＧセットの発電容量は、１００〜２００ＫＷ程度であるが、岸壁クレーンを作動させるために必要なＤＧセットの発電容量は、５００ＫＷを超えてしまう。

特開２０１０−２７５０５７号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、ＤＧセットを備えたデュアル電源門型クレーンを有するコンテナターミナルにおいて、災害等に伴い外部電力の供給が途絶えた非常時であっても、岸壁クレーンやリーファコンテナ等のコンテナターミナル内の機器に電力を供給できるコンテナターミナル、コンテナターミナルの制御方法及び門型クレーンを提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係るコンテナターミナルは、コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから電力の供給を受けるデュアル電源門型クレーンを備えたコンテナターミナルにおいて、前記デュアル電源門型クレーンが、前記送電網または前記ディーゼル発電機セットから供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、前記直流電流を交流電流に変換する駆動用インバータと、前記駆動用インバータに接続されるモータと、前記整流回路と前記駆動用インバータとの間の直流ラインに一端を接続される送電用インバータとを備えていて、非常給電制御時に前記デュアル電源門型クレーンが、前記ディーゼル発電機セットから前記整流回路および前記送電用インバータを介して前記コンテナターミナルの前記送電網に電力を供給する構成を有していることを特徴とする。

この構成により、停電等により外部電力の供給が途絶えた非常時であっても、送電網に接続された岸壁クレーンやリーファコンテナ等の機器に容易に電力を供給することが可能となる。これは、デュアル電源門型クレーンのディーゼル発電機セットで発電した電力を、送電用インバータで電圧及び位相を調整して既存の送電網に供給できるからである。そのため、従来、必要であったデュアル電源門型クレーンの移動や、電源ケーブルの連結作業等が不要となる。

複数のデュアル電源門型クレーンを備えていて、複数のデュアル電源門型クレーンにそれぞれ設置される送電用インバータが、送電網に供給する交流電流の位相を同調させる同調機構を備えている構成にすることができる。

この構成により、停電等により外部電力の供給が途絶えた非常時であっても、送電網に接続された機器に容易に電力を供給できるコンテナターミナルを、低コストで提供することができる。これは、ディーゼル発電機セットの発電容量が小さい場合であっても、複数のディーゼル発電機セットから交流電流の位相を同調させて大容量の電力として送電網に供給できるからである。

上記の目的を達成するための本発明に係るデュアル電源門型クレーンは、コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから電力の供給を受けるデュアル電源門型クレーンにおいて、前記送電網または前記ディーゼル発電機セットから供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、前記直流電流を交流電流に変換する駆動用インバータと、前記駆動用インバータに接続されるモータと、前記整流回路と前記駆動用インバータとの間の直流ラインに一端を接続される送電用インバータとを備えていて、非常給電制御時に、前記ディーゼル発電機セットから前記整流回路および前記送電用インバータを介して前記コンテナターミナルの前記送電網に電力を供給する構成を有していることを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。

上記の目的を達成するための本発明に係るコンテナターミナルの制御方法は、コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから整流回路を介して電力の供給を受ける複数のデュアル電源門型クレーンを備えたコンテナターミナルの制御方法であって、前記ディーゼル発電機セットを起動して発電された交流電流を前記整流回路で直流電流に変換して送電用インバータに送るステップと、複数の前記デュアル電源門型クレーンにそれぞれ設置されている複数の前記送電用インバータが、供給される直流電流を交流電流に変換するとともにこの交流電流の位相を同調させるステップと、前記送電用インバータが同調させた交流電流を前記送電網に供給するステップとを有することを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。

本発明に係るコンテナターミナル及びコンテナターミナルの制御方法によれば、災害等に伴い外部電力の供給が途絶えた非常時であっても、岸壁クレーンやリーファコンテナ等のコンテナターミナル内の機器に電力を供給できるコンテナターミナル、コンテナターミナルの制御方法及び門型クレーンを提供することができる。

本発明に係る実施の形態のコンテナターミナル及び門型クレーンを示した図である。 本発明に係る実施の形態のコンテナターミナル及び門型クレーンを示した図である。 従来のコンテナターミナルの概略図である。 コンテナターミナルに供給される電力の電圧を示した図である。 外部電力制御時における従来の門型クレーンを示した図である。 自家発電力制御時における従来の門型クレーンを示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態のコンテナターミナルについて、図面を参照しながら説明する。本発明の実施の形態のコンテナターミナルは、複数のデュアル電源門型クレーン（以下、単に門型クレーン６ともいう）を有している。図１に、この門型クレーン６の電源回路の概略図を示す。このデュアル電源門型クレーン６は、従来の門型クレーンと同様に、ディーゼル発電機セット（ＤＧセット）と、ＤＧセット又は送電網を形成する電線等から供給された交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路から供給される直流電流を交流電流に変換する駆動用インバータと、駆動用インバータから供給される交流電流により駆動するモータと、を有している。更に、門型クレーン６は、送電用インバータ２０を有している。

この送電用インバータ２０は、一方を直流電流が流れる場所、即ち整流回路と駆動用インバータの間の直流ラインに接続されており、他方を電線又は剛体線との接触及び離間を制御する送電用スイッチ１３に接続されている。ここで、矢印は、電気の流れる方向を示している。また、交流電流が流れる交流ラインは二重線で示し、直流電流が流れる直流ラインは一本の直線で示している。

次に、コンテナターミナル１及び門型クレーンの制御方法について説明する。コンテナ
の荷役等を行う通常時における門型クレーン６は、従来と同様、スイッチ１２を介して電線又は剛体線から外部電力の供給を受ける（外部電力制御）。また、レーンチェンジ時における門型クレーン６も、従来と同様、スイッチ１２を介してＤＧセットから電力の供給を受ける（自家発電力制御）。この構成により、門型クレーン６は、従来と同様の機能を維持することができる。なお、上記の外部電力制御の際、及び自家発電力制御の際は、送電用インバータの送電用スイッチ１３は、いずれの端子にも接触していない。

次に、災害等に伴い外部電力の供給が途絶えた非常時におけるコンテナターミナル１及び門型クレーン６の制御について説明する。図２に、非常時における門型クレーン６の電源回路の概略図を示す。非常時における門型クレーン６は、スイッチ１２をＤＧセットに接続し、インバータ用スイッチ１３を電線等に接続する。

門型クレーンは、ＤＧセットで発電された交流電流を、整流回路を介して送電用インバータ２０に直流電流として供給する。送電用インバータ２０は、供給された直流電流を、電圧及び位相を調整された交流電流として電線等のコンテナターミナルの送電網に供給する（非常給電制御）。

上記の構成により、コンテナターミナル１は、停電等により外部電力の供給が途絶えた非常時であっても、送電網に接続された岸壁クレーンやリーファコンテナ等の機器に容易に電力を供給することが可能となる。これは、デュアル電源門型クレーンのディーゼル発電機セットで発電した電力を、送電用インバータで電圧及び位相を調整して既存の送電網に供給できるからである。そのため、従来、必要であったデュアル電源門型クレーンの移動や、電源ケーブルの連結作業等が不要となる。

なお、コンテナターミナルは、複数の門型クレーンから同時に送電網に対して給電されるように構成することが望ましい。具体的には、送電用インバータが、同調機構を有しており、複数の送電用インバータが、同調機構により、送電網に供給する交流電流の位相を同調させる構成を有することが望ましい。この構成により、コンテナターミナルは、複数の門型クレーンから送電網に対して同時に電力の供給を受けることができるからである。

この同調機構は、例えば、複数の送電用インバータにそれぞれ設置された通信装置で構成することができる。この通信装置により、それぞれの送電用インバータは、出力するする交流電流に関する情報を共有し、この情報に基づき位相を同調させた交流電流を出力することができる。

また、同調機構は、例えば、複数の送電用インバータにそれぞれ設置された検知装置で構成することができる。この検知装置により、それぞれの送電用インバータは、電線等を流れる交流電流の波長や電圧等に関する情報を取得できる。この情報に基づき、送電用インバータは、交流電流の位相をリアルタイムで同調させ、出力することができる。なお、同調機構は、上記の構成に限られない。同調機構は、電線等の送電網に対して、複数のデュアル電源門型クレーンから同調させた交流電流を供給する構成を有していればよい。

上記の構成により、非常時に送電網に接続された機器への給電が可能なコンテナターミナルを、低コストで提供することができる。これは、それぞれの門型クレーンのＤＧセットの発電容量が小さい場合であっても、送電網に供給される電力を大容量化することができるからである。つまり、従来の門型クレーンのＤＧセットを大容量化することなく、同調機構を有する送電用インバータの設置のみで、上記のコンテナターミナルを実現できるからである。他の実施例として、上記の構成に比べコストは増加するが、同調機構を有する送電用インバータの代わりに、同調機構を備えた特殊なＤＧセットを採用することもできる。

１ コンテナターミナル
２０ 送電用インバータ

Claims (4)

1. コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから電力の供給を受けるデュアル電源門型クレーンを備えたコンテナターミナルにおいて、
   前記デュアル電源門型クレーンが、前記送電網または前記ディーゼル発電機セットから供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、前記直流電流を交流電流に変換する駆動用インバータと、前記駆動用インバータに接続されるモータと、前記整流回路と前記駆動用インバータとの間の直流ラインに一端を接続される送電用インバータとを備えていて、
   非常給電制御時に前記デュアル電源門型クレーンが、前記ディーゼル発電機セットから前記整流回路および前記送電用インバータを介して前記コンテナターミナルの前記送電網に電力を供給する構成を有していることを特徴とするコンテナターミナル。
2. 複数の前記デュアル電源門型クレーンを備えていて、
   複数の前記デュアル電源門型クレーンにそれぞれ設置される前記送電用インバータが、前記送電網に供給する交流電流の位相を同調させる同調機構を備えている請求項１に記載のコンテナターミナル。
3. コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから電力の供給を受けるデュアル電源門型クレーンにおいて、
   前記送電網または前記ディーゼル発電機セットから供給される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、前記直流電流を交流電流に変換する駆動用インバータと、前記駆動用インバータに接続されるモータと、前記整流回路と前記駆動用インバータとの間の直流ラインに一端を接続される送電用インバータとを備えていて、
   非常給電制御時に、前記ディーゼル発電機セットから前記整流回路および前記送電用インバータを介して前記コンテナターミナルの前記送電網に電力を供給する構成を有していることを特徴とするデュアル電源門型クレーン。
4. コンテナターミナルの送電網又は自己に搭載されたディーゼル発電機セットから整流回路を介して電力の供給を受ける複数のデュアル電源門型クレーンを備えたコンテナターミナルの制御方法であって、
   前記ディーゼル発電機セットを起動して発電された交流電流を前記整流回路で直流電流
   に変換して送電用インバータに送るステップと、
   複数の前記デュアル電源門型クレーンにそれぞれ設置されている複数の前記送電用インバータが、供給される直流電流を交流電流に変換するとともにこの交流電流の位相を同調させるステップと、
   前記送電用インバータが同調させた交流電流を前記送電網に供給するステップとを有することを特徴とするコンテナターミナルの制御方法。

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