JP2011162287A - 給電装置及びこれを備えたタイヤ式門型クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】フル電池ＲＴＧなどを実現することができる給電装置及びこれを備えたタイヤ式門型クレーンを提供する。
【解決手段】２つの蓄電池４５，４６を有し、２つの蓄電池４５，４６の１つ（蓄電池４５（又は蓄電池４６））によりＲＴＧ１８の負荷に電力を供給する給電装置であって、他の蓄電池４６（又は蓄電池４５）は蓄電池給電手段（非接触式給電システム等）へ接続して蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）の放電と前記充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）の充電とを同時に行うことを可能とし、且つ、放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）を充電可能状態に切り替えると同時に充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段（蓄電池切換スイッチ４７，４８、制御装置７７）を有して成る構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は給電装置及びこれを備えたタイヤ式門型クレーンに関する。

港湾のコンテナターミナルにおけるコンテナヤード（図１参照：詳細後述）では、タイヤ式門型クレーン（Rubber Tired Gantry Crane：以後、ＲＴＧとも称する）によってコンテナの荷役作業が行なわれている。ＲＴＧはタイヤを駆動する走行用電動機、コンテナの巻上げ巻下げ（昇降）を行なう巻上げ用電動機、トロリを横行させる横行用電動機などを、負荷として有している。

かかるＲＴＧには、近年盛んに製品化が進められているハイブリッドＲＴＧがある。
このハイブリッドＲＴＧでは、走行用や巻上げ用の電動機などの負荷への電力を供給するために発電装置（ディーゼルエンジン及び発電機）と蓄電池（２次電池）とが装備されているが、発電機のピークカット及び巻下げ時に発生する回生エネルギの回収を主たる目的として蓄電池が採用されている。これにより、発電機の負荷変動を小さくする事ができ、結果的に発電機のサイズダウンを図ることができるため、燃費改善の効果を得ている。
また、運転待機状態には、蓄電池だけで待機エネルギを担い、発電機を停止することによって、更に燃費を改善する方式も考案されている。

このようなハイブリッドＲＴＧ技術においては、図１０に示すように発電装置１が稼動しているときにあって、巻上げ用電動機２などの負荷の消費エネルギが低いとき又は負荷からの回生エネルギが発生しているときに充電し、図１１に示すように負荷の消費エネルギが高いとき又は発電装置１が停止しているときに放電するといった振る舞いが蓄電池３には期待されている。
つまり、この従来技術においては、充電と放電は同時に行われる必要がないため、蓄電池３は１つで構成されている。なお、図１０及び図１１において、４はＡＣ／ＤＣ変換を行うコンバータ５とＤＣ／ＡＣ変換を行うインバータ６とを組み合わせたインバータユニットである。

なお、従来のＲＴＧの給電装置について開示された先行技術文献としては、例えば次のものがある。
特開２００９−２４２０８８号公報 特開２００９−２３８１６号公報

上記のように構成された従来技術によるハイブリッドＲＴＧでは、発電装置１を負荷稼動エネルギ源の主としており、蓄電池３は発電装置１の補助として位置づけられていることから、発電装置１の極限までの小型化は適っておらず、結果として、燃費の改善率が理論的に６０％程度(実質的には４０％程度)に留まっている。

このようなことから、本願の発明者等は発電装置１を排除したクリーンな電動ＲＴＧとして、フル電池ＲＴＧの開発を目指している。フル電池ＲＴＧとは、負荷が要求する稼動エネルギの全てを蓄電池が担い、蓄電池だけで稼動できるＲＴＧである。
このために、蓄電池には、高出力でかつ圧倒的な持久力を持つものが要求されている。そして、この蓄電池の大幅な容量ＵＰに伴って、必然的に蓄電池の充電に必要な時間も長くなることから、いかにして効率的に充電するかという点が課題となっている。

従って本発明は上記の事情に鑑み、フル電池ＲＴＧなどを実現することができる給電装置及びこれを備えたタイヤ式門型クレーンを提供することを課題とする。

上記課題を解決する第１発明の給電装置は、搬送機械に設置され、複数の蓄電池を有し、前記複数の蓄電池の少なくとも１つにより前記搬送機械の負荷に電力を供給する給電装置であって、
他の蓄電池は蓄電池給電手段へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池の放電と前記充電可能状態の蓄電池の充電とを同時に行うことを可能とし、
且つ、前記放電状態の蓄電池を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段を、
有して成ることを特徴とする。

また、第２発明の給電装置は、第１発明の給電装置において、
前記蓄電池切替え手段は、残留容量検出手段によって検出される前記放電状態の蓄電池の残留容量が閾値以下になったときに前記蓄電池切替えを行なう、又は、一定時間毎に前記蓄電池切替えを行なう構成であることを特徴とする。

また、第３発明の給電装置は、第２発明の給電装置において、
前記蓄電池の残留容量閾値は、前記搬送機械の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量であること特徴とする。

また、第４発明の給電装置は、第１〜第３発明の何れか１つの給電装置において、
前記蓄電池給電手段は、非接触式給電システム、又は、接触式の地上給電設備、又は、前記搬送機械に搭載した発電設備であることを特徴とする。

また、第５発明のタイヤ式門型クレーンは、タイヤを駆動する走行用電動機と、被搬送物の巻上げ巻下げを行なう巻上げ用電動機と、トロリを横行させる横行用電動機とを、負荷として有するタイヤ式門型クレーンにおいて、
第１〜第４発明の何れか１つの給電装置を備え、この給電装置における放電状態の蓄電池から前記負荷へ電力を供給する構成であることを特徴とする。

第１発明の給電装置によれば、搬送機械に設置され、複数の蓄電池を有し、前記複数の蓄電池の少なくとも１つにより前記搬送機械の負荷に電力を供給する給電装置であって、他の蓄電池は蓄電池給電手段へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池の放電と前記充電可能状態の蓄電池の充電とを同時に行うことを可能とし、且つ、前記放電状態の蓄電池を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段を有して成ることを特徴としており、充電と放電を同時に行うことができるため、搬送機械の負荷が要求する稼動エネルギ（電力）の全てを蓄電池が担い、蓄電池だけで稼動できる搬送機械（例えばフル電池ＲＴＧ）を実現することができる。
しかも、蓄電池給電手段は搬送機械の負荷が要求する稼動エネルギ（電力）の平均値に蓄電池エネルギのロスを考慮した（加えた）エネルギを充電可能状態の蓄電池に補給することができればよいため、蓄電池給電手段の大幅な小型化を図ることができる。

第２発明の給電装置によれば、第１発明の給電装置において、前記蓄電池切替え手段は、残留容量検出手段によって検出される前記放電状態の蓄電池の残留容量が閾値以下になったときに前記蓄電池切替えを行なう、又は、一定時間毎に前記蓄電池切替えを行なう構成であることを特徴としているため、容易に適切なタイミングで蓄電池切替えを行うことができる。

第３発明の給電装置によれば、第２発明の給電装置において、前記蓄電池の残留容量閾値は、前記搬送機械の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量であること特徴としているため、放電状態の蓄電池の残留容量が搬送機械の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量以下になったときに蓄電池切替えを行なうことができる。

第４発明の給電装置によれば、第１〜第３発明の何れか１つの給電装置において、前記蓄電池給電手段は、非接触式給電システム、又は、接触式の地上給電設備、又は、前記搬送機械に搭載した発電設備であることを特徴としているため、非接触式給電システム又は接触式の地上給電設備又は発電設備の大幅な小型化を図って、蓄電池だけで稼動できる搬送機械（例えばフル電池ＲＴＧ）を実現することができる。特に、大容量化が難しい非接触式給電システムを用いて、最も将来性が高いと考えられる非接触式地上給電フル電池ＲＴＧの実現を図ることができる。

第５発明のタイヤ式門型クレーンは、タイヤを駆動する走行用電動機と、被搬送物の巻上げ巻下げを行なう巻上げ用電動機と、トロリを横行させる横行用電動機とを、負荷として有するタイヤ式門型クレーンにおいて、第１〜第４発明の何れか１つの給電装置を備え、この給電装置における放電状態の蓄電池から前記負荷へ電力を供給する構成であることを特徴としているため、蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備等）の大幅な小型化を図って、蓄電池だけで稼動できるフル電池ＲＴＧを実現することができる。

本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンが適用される一般的なコンテナヤードの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンの拡大斜視図である。 本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。 本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。 本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンの給電装置の他の構成及びその充放電状態を示す図である。 本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンの給電装置の他の構成及びその充放電状態を示す図である。 参考例のタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。 参考例のタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。 タイヤ式門型クレーンのコンテナ荷役におけるエネルギ消費及びエネルギ発生の様子を示すチャートである。 従来のタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。 従来のタイヤ式門型クレーンの給電装置の構成及びその充放電状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。

まず、図１に基づき、本発明の実施の形態例に係るタイヤ式門型クレーンが適用される一般的なコンテナヤードの構成について説明する。
図１に示すように、港湾のコンテナターミナル１１の岸壁には、コンテナ船１２が係留される。このコンテナ船１２に積載されているコンテナ１３は、岸壁に設けられたガントリクレーン（Gantry Crane：以後、ＧＣとも称する）１４によって荷揚げされ、コンテナヤード１５内を自走する自動搬送台車（Automated Guided Vehicle：以後、ＡＧＶとも称する）１６へ積み替えられる。ＡＧＶ１６に積載されたコンテナ１３は、コンテナヤード１５の各コンテナ蔵置部１７へＡＧＶ１６によって搬送される。
そして、コンテナヤード１５の各コンテナ蔵置部１７には本実施の形態例のタイヤ式門型クレーン（ＲＴＧ）１８が配置されており、ＡＧＶ１６によって搬送されてきたコンテナ１３が、このＲＴＧ１８の荷役作業によってコンテナ蔵置部１７の所望の位置に置かれる。

一方、コンテナ船１２にコンテナ１３を積載する場合には、コンテナ蔵置部１７に置かれているコンテナ１３が、ＲＴＧ１８の荷役作業によってＡＧＶ１６へ積載される。ＡＧＶ１６に積載されたコンテナ１３は、ＧＣ１４までＡＧＶ１６によって搬送され、ＧＣ１４の荷役作業によってコンテナ船１２へ積み込まれる。

次に、図２に基づき、ＲＴＧ１８の概要について説明する。
図２に示すように、ＲＴＧ１８は、水平に延びた２本の梁２１Ａと、この梁２１Ａの両側に設けられた４本の脚部２１Ｂとを一体的に結合して成る門型のガントリ２１を有している。梁２１Ａ上にはトロリ２２が設けられる一方、各脚部２１Ａの下端部には台車２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄがそれぞれ取り付けられている。台車２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄには、タイヤ２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ及び走行用電動機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄが装備されている。

従って、ＲＴＧ１８は、走行用電動機２５Ａ〜２５Ｄによってタイヤ２４Ａ〜２４Ｄをそれぞれ回転駆動することにより、コンテナヤード１５のコンテナ蔵置部１７に敷設された給電ケーブル２６に沿って（即ち矢印Ａの如くコンテナ蔵置部１５の長手方向に沿って）走行することができる。なお、図示は省略するが、ＲＴＧ１８は、台車２３Ａ〜２３Ｄ（タイヤ２４Ａ〜２４Ｄ）を水平に９０度回動することも可能であり、これらを９０度回動させれば、矢印Ｂの如く給電ケーブル２６と直交する方向へ走行して別のコンテナ蔵置部１７へ移動することもできる。

一方、トロリ２２には巻上げ機２７、巻上げ用電動機２８及び横行用電動機２２が装備されている。巻上げ機２７には複数本のワイヤロープ３０が取り付けられており、これらのワイヤロープ３０の下端部にはコンテナ１３を吊持するためのスプレッダ３１が取り付けられている。従って、巻上げ用電動機２８の回転駆動によって巻上げ機２７が正転又は逆転すると、巻上げ機２７がワイヤロープ３０を巻き取る又は巻き戻すことにより、スプレッダ３１とともにコンテナ１３が巻上げ又は巻下げられる。
また、横行用電動機２９によってトロリ２２の駆動輪（図示省略）を回転駆動することにより、トロリ２２は矢印Ｃの如く梁２１Ａのレール（図示省略）に沿って梁２１Ａの長手方向へ横行する。

そして、ガントリ２１の支持台２１Ｃには給電装置３２が設置されており、この給電装置３２から、ＲＴＧ１８の電動機２５Ａ〜２５Ｂ，２８，２９などの負荷に対して電力が供給される。

次に、図３及び図４に基づき、給電装置３２の構成等について説明する。
図３及び図４に示すように、１次コイルである給電ケーブル２６は、充電盤４１、地上変圧器４２及び地上高圧盤４３を介して、電力系統（図示省略）に接続されている。一方、ＲＴＧ１８には二次コイルを有する非接触式の受電部４４が設けられている。この受電部４４は、ＲＴＧ１８が矢印Ａの如く給電ケーブル２６に沿って走行するとき、給電ケーブル２６に近接するように配設されている。

即ち、図３及び図４では蓄電池給電手段として、地上給電設備の非接触式給電システムが採用されている。
この非接触式給電システムでは、電力系統から地上高圧盤４３を介して供給される電力が、地上変圧器４２で６６００Ｖの高電圧から４４０Ｖの低電圧に変圧された後、充電盤４１で高周波に変化されて給電ケーブル２６に供給される。このため、給電ケーブル２６に近接している受電部４４では、給電ケーブル２６（１次コイル）と受電部４４（２次コイル）との間の電磁誘導作用によって交流電力が得られ、この交流電力を受電部４４の整流回路で整流することにより、直流電力に変換して出力する。

そして、この受電部４４から出力される直流電力（定電流定電圧制御された電力）が、給電装置３２の２つの蓄電池４５，４６の何れか一方に供給されて充電される。

蓄電池４５の負極側端子４５ａはアースされている。蓄電池４５の正極側端子４５ｂは、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａを介して受電部４４に接続され、且つ、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａを介して各インバータユニット４９，５０，５１，５２，５３，５４に接続されている。インバータユニット４９，５０，５１，５２，５３，５４はＡＣ／ＤＣ変換を行なうコンバータ５５，５６，５７，５８，５９，６０とインバータ６１，６２，６３，６４，６５，６６とをそれぞれ組み合わせたものであり、蓄電池４５の正極側端子４５ｂはインバータ６１，６２，６３，６４，６５，６６の直流（ＤＣ）側に接続されている。

蓄電池４６の負極側端子４６ａはアースされている。蓄電池４６の正極側端子４６ｂは、蓄電池切替えスイッチ４７の第２接点４７ｂを介して受電部４４に接続され、且つ、蓄電池切替えスイッチ４８の第２接点４８ｂを介して各インバータユニット４９，５０，５１，５２，５３，５４のインバータ６１，６２，６３，６４，６５，６６の直流（ＤＣ）側に接続されている。

インバータ６１の交流（ＡＣ）側は、電磁開閉器６７を介して、例えば容量が２２ｋＷの交流の横行用電動機２９に接続されている。インバータ６２，６３，６４，６５の交流（ＡＣ）側は、電磁開閉器６８，６９，７０，７１を介して、例えば容量が３０ｋＷの交流の走行用電動機２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄにそれぞれ接続されている。また、インバータ６４，６５の交流（ＡＣ）側は、電磁開閉器７２，７３を介して、例えば容量が１５０ｋＷの交流の巻上げ用電動機２８にも接続されている。
また、インバータ６６の交流（ＡＣ）側は、リアクトル７４及び変圧器７５を介して、ＲＴＧ１８に装備された空調装置や照明などの各種の補機７６に接続されている。

即ち、２つの蓄電池４５，４６は、蓄電池切替えスイッチ４６（接点４６ａ，４６ｂ）を介して、非接触式給電システム（受電部４４）に対し並列に接続され、且つ、蓄電池切替えスイッチ４７（接点４７ａ，４７ｂ）を介して、ＲＴＧ１８の負荷（電動機２５Ａ〜２５Ｄ，２８，２９、補機７６）に対し並列に接続されている。

また、蓄電池４５には残留容量検出器７８が設けられている。この残留容量検出器７８では、例えば蓄電池４５の端子電圧を監視することなどの検出原理により、蓄電池４５の残留容量を検出して、残留容量の検出信号を制御装置７７へ出力する。蓄電池４６には残留容量検出器７９が設けられている。この残留容量検出器７９では、例えば蓄電池４６の端子電圧を監視することなどの検出原理により、蓄電池４６の残留容量を検出して、残留容量の検出信号を制御装置７７へ出力する。なお、制御装置７７は蓄電池切替え専用のものでもよく、ＲＴＧ１８の全体的な制御を行なうものでもよい。

制御装置７７では、残留容量検出器７８，７９で検出する蓄電池４５，４６の残留容量に基づいて、蓄電池切替えスイッチ４７，４８へ蓄電池切替え指令信号を出力する。
蓄電池切替えスイッチ４７では、制御装置７７からの蓄電池切替え指令信号に基づいて、第１接点４７ａ及び第２接点４７ｂの開閉動作を行うことにより、非接触式給電システム（受電部４４）へ接続する蓄電池を、蓄電池４５から蓄電池４６へ切り替える、又は、蓄電池４６から蓄電池４５へ切り替える。
同時に、蓄電池切替えスイッチ４８では、制御装置７７からの蓄電池切替え指令信号に基づいて、第１接点４８ａ及び第２接点４８ｂの開閉動作を行うことにより、ＲＴＧ１８の負荷（電動機２５Ａ〜２５Ｄ，２８，２９及び補機７６）へ接続する蓄電池を、蓄電池４５から蓄電池４６へ切り替える、又は、蓄電池４６から蓄電池４５へ切り替える。

図３及び図４に基づき、この制御装置７７による蓄電池切替え制御について詳述する。

図３には、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａが開き、第２接点４７ｂが閉じて、蓄電池４６が非接触式給電システム（受電部４４）へ接続される一方、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａが閉じ、第２接点４８ｂが開いて、蓄電池４５がＲＴＧ１８の負荷（電動機２５Ａ〜２５Ｄ，２８，２９及び補機７６）へ接続されているときの状態を示している。
このときには、図３中に矢印Ｄで示すように蓄電池４５は放電状態となり、ＲＴＧ１８の負荷へ電力を供給する、或いは、巻上げ用電動機２８などの負荷から電力の回生があったときには当該回生電力が充電される一方、図３中に矢印Ｅで示すように蓄電池４６は充電可能状態となり、非接触式給電システムからの供給電力によって充電される。
かかる状態において、蓄電池４６の残留容量は増加する一方、蓄電池４５の残留容量は徐々に低下する。そして、制御装置７７では、残留容量検出器７８によって検出される蓄電池４５の残留容量と閾値とを比較し、前記残留容量が前記閾値以下になったと判定すると、蓄電池切替えスイッチ４７，４８に対して蓄電池切替え指令信号を出力する。

その結果、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａが閉じて、第２接点４７ｂが開くことにより、非接触式給電システムへ接続される蓄電池が、蓄電池４６から蓄電池４５へ切り替わる。同時に、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａが開いて、第２接点４８ｂが閉じることにより、ＲＴＧ１８の負荷へ接続される蓄電池が、蓄電池４５から蓄電池４６へ切り替わる。

このときの状態を図４に示している。このとき、図４中に矢印Ｆで示すように蓄電池４６は放電状態となり、ＲＴＧ１８の負荷へ電力を供給し、また、巻上げ用電動機２８などの負荷から電力の回生があったときには当該回生電力が充電される一方、図４中に矢印Ｇで示すように蓄電池４５は充電可能状態となり、非接触式給電システムからの供給電力が充電される。
かかる状態において、蓄電池４５の残留容量は増加する一方、蓄電池４６の残留容量は徐々に低下する。そして、制御装置７７では、残留容量検出器７９によって検出される蓄電池４６の残留容量と閾値とを比較し、前記残留容量が前記閾値以下になったと判定すると、蓄電池切替えスイッチ４７，４８に対して蓄電池切替え指令信号を出力する。

その結果、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａが開いて、第２接点４７ｂが閉じることにより、非接触式給電システムへ接続される蓄電池が、蓄電池４５から蓄電池４６へ切り替わる。同時に、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａが閉じて、第２接点４８ｂが開くことにより、ＲＴＧ１８の負荷へ接続される蓄電池が、蓄電池４６から蓄電池４６へ切り替わる。即ち、前述の図３の状態となる。なお、前記蓄電池４５，４６の残留容量閾値は、例えば、ＲＴＧ１８の１作業単位（コンテナ荷役の１サイクル：詳細後述）を完了させるだけの給電が可能な残留容量とする。

以後、このような蓄電池切替えが繰り返され、常時、充電と放電を同時に行うことができる状態となる。
つまり、蓄電池切換スイッチ４７，４８及び制御装置７７は蓄電池切替え手段を構成しており、この蓄電池切替え手段では、放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）を充電可能状態に切り替えると同時に充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう。
なお、このような蓄電池切替えは、電力を充電（貯蔵）した蓄電池４５（又は蓄電池４６）を、放電によって残留容量が低下した蓄電池４６（又蓄電池４５）と切り替えることから、バンク切り替えとも称している。

また、上記では残留容量の検出信号に基づいて蓄電池切替えを行う場合について説明したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば、制御装置７７から一定時間毎に蓄電池切替えスイッチ４７，４８へ蓄電池切換指令信号を出力し、この蓄電池切換指令信号に基づいて蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａ及び第２接点４７ｂの開閉状態を切り替え、且つ、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａ及び第２接点４８ｂの開閉状態を切り替えることにより、前記一定時間毎に、非接触式給電システムへ接続する蓄電池（即ち充電可能状態の蓄電池）を、蓄電池４５（又は蓄電池４６）から蓄電池４６（又は蓄電池４５）へ切り替え、且つ、ＲＴＧ１８の負荷へ接続する蓄電池（即ち放電状態の蓄電池）を、蓄電池４６（又は蓄電池４５）から蓄電池４５（又は蓄電池４６）へ切り替えるようにしてもよい。

また、非接触式給電システムとしては、エアギャップを介して電磁誘導作用を生じるものに限らず、鉄心が介してトランス結合するものや、マイクロ波送電方式のものなど、適宜のものを用いることができる。
また、必ずしも非接触式給電システムに限定するものではなく、図示は省略するが、接触式の地上給電設備（例えばパンタグラフ式のものなど）を蓄電池給電手段として用いてもよい。この場合にも、蓄電池４５，４６のバンク切り替え方式については非接触式給電システムを用いた場合と同様である。

更には、図５及び図６に示すように、ＲＴＧ１８に発電設備９１を搭載することにより（即ちハイブリッドＲＴＧとすることにより）、この発電設備９１を蓄電池給電手段として用いてもよい。発電設備９１はディーゼルエンジンなどのエンジンと、このエンジンの回転駆動によって発電する発電機とを備えたものである。発電設備９１の発電電力はコンバータ９２によってＡＣ／ＤＣ変換される。そして、このコンバータ９２から出力される直流電力（定電流定電圧制御された電力）が、給電装置３２の２つの蓄電池４５，４６の何れか一方に供給されて充電される。この場合にも、蓄電池４５，４６のバンク切り替え方式については非接触式給電システムを用いた場合と同様である。

図５には、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａが開き、第２接点４７ｂが閉じて、蓄電池４６が発電設備９１へ接続される一方、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａが閉じ、第２接点４８ｂが開いて、蓄電池４５がＲＴＧ１８の負荷へ接続されているときの状態を示している。このときには、図５中に矢印Ｌで示すように蓄電池４５は放電状態となり、ＲＴＧ１８の負荷へ電力を供給する、或いは、巻上げ用電動機２８など負荷から電力の回生があったときには当該回生電力が充電される一方、図５中に矢印Ｍで示すように蓄電池４６は充電可能状態となり、発電設備９１からの供給電力によって充電される。
図６には、蓄電池切替えスイッチ４７の第１接点４７ａが閉じ、第２接点４７ｂが開いて、蓄電池４５が発電設備９１へ接続される一方、蓄電池切替えスイッチ４８の第１接点４８ａが開き、第２接点４８ｂが閉じて、蓄電池４６がＲＴＧ１８の負荷へ接続されているときの状態を示している。このときには、図６中に矢印Ｎで示すように蓄電池４６は放電状態となり、ＲＴＧ１８の負荷へ電力を供給する、或いは、巻上げ用電動機２８など負荷から電力の回生があったときには当該回生電力が充電される一方、図６中に矢印Ｏで示すように蓄電池４５は充電可能状態となり、発電設備９１からの供給電力によって充電される。

以上のように、本実施の形態例の給電装置３２によれば、２つの蓄電池４５，４６を有し、２つの蓄電池４５，４６の１つ（蓄電池４５（又は蓄電池４６））によりＲＴＧ１８の負荷に電力を供給する給電装置であって、他の蓄電池４６（又は蓄電池４５）は蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備９１）へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）の放電と前記充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）の充電とを同時に行うことを可能とし、且つ、前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段（蓄電池切換スイッチ４７，４８、制御装置７７）を有して成ることを特徴としており、充電と放電を同時に行うことができるため、ＲＴＧ１８の負荷が要求する稼動エネルギ（電力）の全てを蓄電池が担い、蓄電池だけで稼動できるフル電池ＲＴＧを実現することができる。
しかも、蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備９１）はＲＴＧ１８の負荷が要求する稼動エネルギ（電力）の平均値に蓄電池エネルギのロスを考慮した（加えた）エネルギを充電可能状態の蓄電池に補給することができればよいため、蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備９１）の大幅な小型化を図ることができる。特に、大容量化が難しい非接触式給電システムを用いて、最も将来性が高いと考えられる非接触式地上給電フル電池ＲＴＧ１８の実現を図ることができる。

また、本実施の形態例の給電装置３２によれば、前記蓄電池切替え手段は、残留容量検出器７８，７９によって検出される前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）の残留容量が閾値以下になったときに前記蓄電池切替えを行なう、又は、一定時間毎に前記蓄電池切替えを行なう構成であることを特徴としているため、容易に適切なタイミングで蓄電池切替えを行うことができる。

また、本実施の形態例の給電装置３２によれば、蓄電池４５，４６の残留容量閾値は、ＲＴＧ１８の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量であること特徴としているため、放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）の残留容量がＲＴＧ１８の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量以下になったときに蓄電池切替えを行なうことができる。

ここで、本発明の効果を図７〜図９に基づいて更に詳述する。
従来技術であるハイブリッドＲＴＧの回路構成をそのまま応用すると、図７及び図８の参考例のように1つの蓄電池８１で回路が構成されることから、この蓄電池８１において充電と放電を同時に行うことはできない。
即ち、図７に矢印Ｈ，Ｉで示すように、地上給電設備（非接触式給電システム）は、蓄電池８１を充電しているときには、負荷稼動エネルギをも賄う必要がある。また、図８に矢印Ｊ，Ｋで示すように、蓄電池８１が放電しているときは、地上給電設備（非接触式給電システム）のエネルギは行き場がないか、若しくは、負荷の稼動用エネルギとして充当されるため、地上給電設備（非接触式給電システム）としてのエネルギ供給は負荷の状況や蓄電池８１の状態に依存して変動する。
このため、ピーク電力を保証する大容量の地上給電設備（非接触式給電システム）が必要となり、実用化への大きな妨げとなっている。
これに対して、本実施の形態例の給電装置３２では、上記の如く、２つの蓄電池４５，４６を有し、２つの蓄電池４５，４６の１つ（蓄電池４５（又は蓄電池４６））によりＲＴＧ１８の負荷に電力し、他の蓄電池４６（又は蓄電池４５）は蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備９１）へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）の放電と前記充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）の充電とを同時に行うことを可能とし、且つ、前記放電状態の蓄電池４５（又は蓄電池４６）を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池４６（又は蓄電池４５）を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう方式としたことにより、非接触式給電システムの大幅な小型化を図ることができ、非接触式給電システムを用いた地上給電が実現可能となる。

図９にはＲＴＧ１８のコンテナ荷役におけるエネルギ消費（図９の正側の電力）、エネルギ発生（図９の負側の電力）の様子を示す。図９において、ａ部は巻下げ直前に一旦、制動状態において巻上げ用電動機２８でスプレッダ３１の巻上げ動作を行なったときのエネルギ消費、ｂ部は巻上げ用電動機２８でスプレッダ３１の巻下げたときのエネルギ発生（回生電力）、ｃ部は巻上げ用電動機２８でコンテナ１３を巻上げたときのエネルギ消費、ｄ部は横行用電動機２９でトロリ２２を横行させたときのエネルギ消費、ｅ部は巻上げ用電動機２８でコンテナ１３の巻下げたときのエネルギ消費（回生電力）、ｆは巻上げ用電動機２８でスプレッダ３１の巻上げたときのエネルギ消費、ｇ部は走行用電動機２５Ａ〜２５ＤでＲＴＧ１８を走行させたときのエネルギ消費であり、ａ部〜ｇ部までがコンテナ荷役の１サイクル（１作業単位）である。

図９に示すように、負荷が要求するエネルギ消費は最大で３００ｋＷ超に達するが、コンテナ荷役１サイクルで平均してみると、３０ｋＷ程度のエネルギ消費に過ぎないことが分かる。このコンテナ巻上げ巻下げ巻下げや、定常周期的に発生する横行及び走行に必要なエネルギ（３０ｋＷ）に、各蓄電池４５，４６のエネルギロスを考慮しても、おおよそ４５ｋＷ程度のエネルギを定常的に補給する事ができれば、エネルギの需給はバランスすると想定される。従って、蓄電池４５，４６は一時的に３００ｋＷ超のピーク電力を放電する必要があるが、平均的には３０ｋＷ程度の電力を放電すればよい。

このため、本実施の形態例の給電装置３２では、負荷の消費エネルギの平均（３０ｋＷ程度）に加えて、蓄電池４５，４６のエネルギロスを考慮した電力（４５ｋＷ程度）を定常的に補給できる（即ち一定した低電力で蓄電池４５，４６を充電できる）蓄電池給電手段（非接触式給電システム、接触式の地上給電設備、発電設備９１）があれば、稼動エネルギを十分に賄うことが可能となる。
この結果、現在、給電容量や設備費用の面から実用化が困難とされている非接触式給電システムにおいても、フル電池ＲＴＧ１８の実現が可能になる。この非接触式地上給電フル電池ＲＴＧ１８の実現が最も将来性が高いと考えられるが、勿論、これだけではなく、小型の発電設備９１を搭載した究極のハイブリッドＲＴＧ１８や、小容量地上給電式電動ＲＴＧ１８の実現も可能になる。

なお、上記では２つの蓄電池４５，４６を用いる場合について説明したが、これに限定するものではなく、３つ以上の蓄電池を用いてもよい。３つ以上の蓄電池を用いた場合でも、複数（３つ以上）の蓄電池の少なくとも１つによりＲＴＧの負荷に電力を供給する給電装置であって、他の蓄電池は蓄電池給電手段へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池の放電と前記充電可能状態の蓄電池の充電とを同時に行うことを可能とし、且つ、前記放電状態の蓄電池を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段を有して成る構成とすればよい。

また、上記では地上給電設備（非接触式給電システム）から給電する場合、ＲＴＧ１８が移動するコンテナ蔵置部１７全体に亘って給電ケーブルを敷設しているが、これに限定するものではなく、地上給電設備（非接触式給電システム）の充電ポイントを、荷役ポイントに対応した数だけ（例えば１００荷役ポイントに対して１０充電ポイント）、コンテナ蔵置部１７に設けてもよい。
また、本発明の給電装置はＲＴＧに適用して有用なものであるが、ＲＴＧ以外の搬送機械（例えば所定のエリア内を移動するＡＧＶなど）にも適用することができる。

本発明は給電装置及びこれを備えたタイヤ式門型クレーンに関するものであり、特に非接触式給電システムを用いた非接触式給電フル電池ＲＴＧを実現する場合などに適用して有用なものである。

１１ コンテナターミナル
１２ コンテナ船
１３ コンテナ
１４ ガントリクレーン（ＧＣ）
１５ コンテナヤード
１６ 自動搬送台車（ＡＧＶ）
１７ コンテナ蔵置部
１８ タイヤ式門型クレーン（ＲＴＧ）
２１ ガントリ
２１Ａ 梁
２１Ｂ 脚部
２１Ｃ 支持台
２２ トロリ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ 台車
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ タイヤ
２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｄ 走行用電動機
２６ 給電ケーブル
２７ 巻上げ機
２８ 巻上げ用電動機
２９ 横行用電動機
３０ ワイヤロープ
３１ スプレッダ
３２ 給電装置
４１ 充電盤
４２ 地上変圧器
４３ 地上高圧盤
４４ 受電部
４５，４６ 蓄電池
４７ 蓄電池切替えスイッチ
４７ａ 第１接点
４７ｂ 第２接点
４８ 蓄電池切替えスイッチ
４８ａ 第１接点
４８ｂ 第２接点
４９，５０，５１，５２，５３，５４ インバータユニット
５５，５６，５７，５８，５９，６０ コンバータ
６１，６２，６３，６４，６５，６６ インバータ
６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３ 電磁開閉器
７４ リアクトル
７５ 変圧器
７６ 補機
７７ 制御装置
８１ 蓄電池
９１ 給電装置
９２ コンバータ

Claims (5)

1. 搬送機械に設置され、複数の蓄電池を有し、前記複数の蓄電池の少なくとも１つにより前記搬送機械の負荷に電力を供給する給電装置であって、
   他の蓄電池は蓄電池給電手段へ接続して前記蓄電池給電手段からの供給電力を充電する充電可能状態であり、前記放電状態の蓄電池の放電と前記充電可能状態の蓄電池の充電とを同時に行うことを可能とし、
   且つ、前記放電状態の蓄電池を充電可能状態に切り替えると同時に前記充電可能状態の蓄電池を放電状態に切り替える蓄電池切替えを、繰り返し行なう蓄電池切替え手段を、
   有して成ることを特徴とする給電装置。
2. 請求項１に記載の給電装置において、
   前記蓄電池切替え手段は、残留容量検出手段によって検出される前記放電状態の蓄電池の残留容量が閾値以下になったときに前記蓄電池切替えを行なう、又は、一定時間毎に前記蓄電池切替えを行なう構成であることを特徴とする給電装置。
3. 請求項２に記載の給電装置において、
   前記蓄電池の残留容量閾値は、前記搬送機械の１作業単位を完了させるだけの給電が可能な残留容量であること特徴とする給電装置。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の給電装置において、
   前記蓄電池給電手段は、非接触式給電システム、又は、接触式の地上給電設備、又は、前記搬送機械に搭載した発電設備であることを特徴とする給電装置。
5. タイヤを駆動する走行用電動機と、被搬送物の巻上げ巻下げを行なう巻上げ用電動機と、トロリを横行させる横行用電動機とを、負荷として有するタイヤ式門型クレーンにおいて、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の給電装置を備え、この給電装置における放電状態の蓄電池から前記負荷へ電力を供給する構成であることを特徴とするタイヤ式門型クレーン。

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