JP2008247569A

JP2008247569A - コンテナ用クレーン

Info

Publication number: JP2008247569A
Application number: JP2007092344A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kashiwasuga; 信哉栢菅; Hidekazu Harada; 秀和原田; Shoji Kawaguchi; 昌治川口; Soji Sato; 宗史佐藤
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】コンテナを短時間で吊り上げる作業をした場合でも、電力供給装置のディーゼルエンジンからの黒煙の発生を防止することができるコンテナ用クレーンを提供する。
【解決手段】ディーゼルエンジン３により発電機４を駆動する電力供給装置１において、コンバータ部７とインバータ部８の間に、蓄電池１０の正極を電流切換手段９を介して接続し、その電流切換手段９が電動モータ５の状態に応じて前記蓄電池１０に充放電させるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は輸送用コンテナの積み替えを行うコンテナ用クレーンに関し、詳しくはコンテナ用クレーン各部の電動モータに電力を供給するディーゼルエンジン発電機から黒煙が発生しないようにしたコンテナ用クレーンに関する。

近年、物流の合理化のためにコンテナを用いた輸送が盛んに行われており、埠頭などに設けられたコンテナヤードなどにおいては、大型のコンテナ用クレーンを用いてのコンテナの積み替え作業が頻繁に行われている。コンテナ用クレーンの代表的なものとして、図６及び７に示すようなトランスファークレーンと呼ばれるものがある。このコンテナ用クレーン２０は、２本の脚部２１とそれらの上部に渡されたガーダ２２からなる門型（橋型）の形状を有しており、コンテナ２３と結合するスプレッダ２４をヘッドブロック２５を介してワイヤ２６により巻き上げ又は巻き下げする回転ドラム２７を備えたトロリー２８が、ガーダ２２上に横行可能に載置されている。これらの回転ドラム２７やトロリー２８などは、起動と停止を頻繁に繰り返すため大型の電動モータにより駆動されており、その電力は片方の脚部２１に設置された電力供給装置２９から供給されるようになっている。（特許文献１を参照。）

電力供給装置２９は、図８に示すように、回転軸３０により機械的に直結されたディーゼルエンジン３１と発電機３２から主に構成されている。このディーゼルエンジン３０は、発電機３１が電動モータに所定の周波数及び電圧（例えば、６０Ｈｚ、ＡＣ４４０Ｖ）の電力を供給するように、一定の回転速度（例えば、１８００ｒｐｍ）で運転されている。

ところでコンテナ用クレーンの荷役作業は、図９に示すようにＡ地点からＢ地点への移動を例にとると、待機状態からのコンテナ２３の吊り上げ（図９中のＸ）、吊り上げたコンテナ２３の横行（図９中のＹ）、及びコンテナ２３の吊り下げ（図９中のＺ）の主に３つの工程から構成される。これらの工程のうちで、コンテナ２３の吊り上げ工程と横行工程における電動モータの出力を詳細にみると、図１０に実線で示すように、荷役作業中に大きく変動することが分かる。

ここで、上述した電動モータの供給電力及びそれに伴うディーゼルエンジンの回転速度は、電動モータの出力が最大となる巻上加速時に合わせて設定されている。そのため、電動モータの出力に応じて発電機の駆動回転数を調整して電力を供給することにより、ディーゼルエンジンの燃費を向上することが検討されている。

しかしながら、特にコンテナの吊り上げ工程においては、作業時間を短縮するために約２〜３秒間の極めて短時間でコンテナを吊り上げるような運転操作が行われているため、ディーゼルエンジンの回転速度を急速に増やして電動モータの出力を増加させる必要がある。そのため、コンテナの吊り上げ工程では、図１０に斜線で示すように、ディーゼルエンジンにおける燃焼噴射量がエンジンの出力増加に対して過剰となるため、不完全燃焼による黒煙が発生して周辺環境を汚染してしまうという問題があった。
特開２００３−１３７４９３号公報

本発明の目的は、コンテナを短時間で吊り上げる作業をした場合でも、電力供給装置のディーゼルエンジンからの黒煙の発生を防止することができるコンテナ用クレーンを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、ワイヤを介してコンテナを巻き上げ又は巻き下げする電動モータと、ディーゼルエンジンにより回転駆動される発電機とを備え、前記発電機と前記電動モータとをコンバータとインバータとを介して接続したコンテナ用クレーンにおいて、前記コンバータと前記インバータとの間に、蓄電池の正極を電流切換手段を介して接続し、前記電流切換手段が前記電動モータの状態に応じて前記蓄電池に充放電させるように構成したことを特徴とするコンテナ用クレーンである。

この電流切換手段は、前記電動モータが前記コンテナを巻き上げる時には前記蓄電池が放電するように電流の流れる向きを切り換え、前記電動モータが前記コンテナを巻き下げる時には前記蓄電池が充電するように電流の流れる向きを切り換えるようにすることが望ましい。

また、前記蓄電池の電圧と前記インバータの電圧とを比較して、前記蓄電池の電圧が高い場合には前記電流切換手段により前記蓄電池が放電するように電流の流れる向きを切り換え、前記蓄電池の電圧が低い場合には前記電流切換手段により前記蓄電池が充電するように電流の流れる向きを切り換える制御手段を備えてもよい。

本発明によれば、ワイヤを介してコンテナを巻き上げ又は巻き下げする電動モータと、ディーゼルエンジンにより回転駆動される発電機とを備え、前記発電機と前記電動モータとをコンバータとインバータとを介して接続したコンテナ用クレーンにおいて、前記コンバータと前記インバータとの間に、蓄電池の正極を電流切換手段を介して接続し、前記電流切換手段が前記電動モータの状態に応じて前記蓄電池に充放電させるように構成したので、コンテナを短時間で吊り上げる作業をした場合でも、電動モータの出力の一部を蓄電池から放電される電力で負担するので、電力供給装置のディーゼルエンジンの回転速度を燃料噴射量が適正になるまで低下させてディーゼルエンジンからの黒煙の発生を防止することができる

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

本発明のコンテナ用クレーンの電力供給装置の実施形態を図１に示す。

この電力供給装置１は、回転軸２により直結されたディーゼルエンジン３と発電機４、及びその発電機４に電気的に接続され電動モータ５に電力を供給するインバータ６を備えている。インバータ６は内部にコンバータ部７とインバータ部８を有しており、その間には電流切換手段９を介して蓄電池１０の正極が接続されている。

ディーゼルエンジン３は、例えば７００〜１８００ｒｐｍの範囲で回転速度を変化させることができ、例えばドイツ社製のＢＦシリーズなどが用いられている。発電機４は、回転軸２を通じてディーゼルエンジン３により回転駆動され、所定の回転速度（例えば、１８００ｒｐｍ）のときに、電動モータ５の最大出力に対応する交流電力（例えば、周波数６０Ｈｚ、ＡＣ４４０Ｖ）を供給することができる性能を有し、例えばニューエイジ社製の交流発電機などが用いられている。

インバータ６は、発電機４からの交流電力の電圧（例えば、４４０Ｖ）をコンバータ部７で直流電圧（例えば、６００Ｖ）に変換した後に、インバータ部８において周波数変換することにより電動モータ５の出力を制御するものである。電流切換手段９は、蓄電池１０に流れる電流の向きを変えるものであり、例えば６００Ｖのような高電圧に耐えるようにチョッパ等を用いることが望ましい。また、この電流切換手段９に接続する蓄電池１０は、複数台の鉛電池を直列に接続して構成することが望ましい。

このような構成の電力供給装置の作用を以下に示す。

コンテナの吊り上げ工程においては、図２に示すように、蓄電池１０から電流が流れるように電流切換手段９により電流の向きを切り換える。これにより、蓄電池１０から放電された直流電力１１が、コンバータ部７で変換された発電機４からの直流電力１２とともにインバータ部８から電動モータ５へ供給されることになる。このため、図３に斜線で示すような電動モータ５の出力の一部を蓄電池１０から放電される電力が負担するため、発電機４の発電量を減らすことができるので、ディーゼルエンジン３の回転速度を燃料噴射量が適正となるレベルまで低下させることができる。それにより、コンテナ吊り上げ時におけるディーゼルエンジン３の出力は、図３に実線ａで示す傾きとなり、噴射された燃料が完全燃焼するため黒煙の発生を防止することができる。

コンテナの吊り下げ工程では、図４に示すように、蓄電池１０へ電流が流れるように電流切換手段９により電流の向きを切り換える。これにより、電動モータ５で発生した回生電力がインバータ部８を通じて蓄電池１０へ流れるので、蓄電池１０を充電することができる。この蓄電池１０に充電された電力は、次のコンテナの吊り上げ工程において使用されることになる。

上記における電力切換手段の切り換え操作は、クレーンの運転手によるコンテナの吊り上げ又は吊り下げ作業と機械的又は電気的に連動させるのが望ましい。

本発明のコンテナ用クレーンの電力供給装置の別の実施形態を図５に示す。

この実施形態では、蓄電池１０とインバータ６との間に電圧計１４を設けるとともに、その電圧計１４の測定結果に基づいて電流切換手段９を操作する制御装置１５を備えている。制御装置１５と電圧計１４及び電流切換装置９は、有線又は無線により接続されている。

このような構成の電力供給装置の作用を以下に示す。

電圧計１４が、蓄電池１０の電圧よりもインバータ６の電圧が低くなったことを検知した場合には、制御装置１５はコンテナの吊り上げ工程であると判断し、電流切換手段９を操作して蓄電池１０が放電する向きに電流を流す。また、電圧計１４が、蓄電池１０の電圧よりもインバータ６の電圧が高くなったことを検知した場合には、制御装置１５はコンテナの吊り下げ工程であると判断し、電流切換手段９を操作して蓄電池１０が充電する向きに電流を流す。

このように構成することにより、外部から操作することなく電流切換手段を機能させることができるため、コンテナ吊り上げ時の黒鉛の発生防止に加えて、電力供給装置の信頼性の向上と構造の簡素化を図ることができる。

本発明の実施形態からなるコンテナ用クレーンの電力供給装置の構成図である。コンテナの吊り上げ時における電力供給装置の作用の説明図である。本発明を用いた場合における電動モータの出力変化図である。コンテナの吊り下げ時における電力供給装置の作用の説明図である。本発明の別の実施形態からなるコンテナ用クレーンの電力供給装置の構成図である。コンテナ用クレーンの構造を示す正面図である。コンテナ用クレーンの構造を示す側面図である。コンテナ用クレーンのコンテナ荷役作業を説明する説明図である。コンテナ用クレーンの電力供給装置の構造を示す側面図である。コンテナの吊り上げ及び横行工程における電動モータの出力変化を示したグラフである。

符号の説明

１電力供給装置
２回転軸
３ディーゼルエンジン
４発電機
５電動モータ
６インバータ
７コンバータ部
８インバータ部
９電流切換手段
１０蓄電池
１１蓄電池の放電電流
１２発電機の発電電流
１３回生電流
１４電圧計
１５制御装置

Claims

ワイヤを介してコンテナを巻き上げ又は巻き下げする電動モータと、ディーゼルエンジンにより回転駆動される発電機とを備え、前記発電機と前記電動モータとをコンバータとインバータとを介して接続したコンテナ用クレーンにおいて、
前記コンバータと前記インバータとの間に、蓄電池の正極を電流切換手段を介して接続し、前記電流切換手段が前記電動モータの状態に応じて前記蓄電池に充放電させるように構成したコンテナ用クレーン。
前記電流切換手段が、前記電動モータが前記コンテナを巻き上げる時には前記蓄電池が放電するように電流の流れる向きを切り換え、前記電動モータが前記コンテナを巻き下げる時には前記蓄電池が充電するように電流の流れる向きを切り換える請求項１に記載のコンテナ用クレーン。
前記蓄電池の電圧と前記インバータの電圧とを比較して、前記蓄電池の電圧が高い場合には前記電流切換手段により前記蓄電池が放電するように電流の流れる向きを切り換え、前記蓄電池の電圧が低い場合には前記電流切換手段により前記蓄電池が充電するように電流の流れる向きを切り換える制御手段を備えた請求項１に記載のコンテナ用クレーン。