(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、
前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、
前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、
前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、
前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
ことを特徴とするクレーン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクレーン装置において、
前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなることを特徴とするクレーン装置。
【請求項３】
コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、
前記給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する複数の地上側三相変圧器と
を備え、
前記地上側三相変圧器のうち、対をなす２つの地上側三相変圧器の一方は、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として出力する第１の三相変圧器からなり、前記対をなす２つの地上側三相変圧器の他方は、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として出力する第２の三相変圧器からなり、
前記クレーン装置は、
地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、
前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、
前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、
前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、
前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
ことを特徴とするコンテナヤード。
【請求項４】
請求項３に記載のコンテナヤードにおいて、
前記地上側三相変圧器の一方が、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなる場合、前記地上側三相変圧器の他方は、それぞれΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなることを特徴とするコンテナヤード。
【請求項５】
共通母線へ供給された直流電力に基づいて電動機を駆動することにより、コンテナの巻上げ下げを行うクレーン装置で用いられる給電方法であって、
第１の三相全波整流器が、地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給するステップと、
クレーン側三相変圧器が、前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するステップと、
第２の三相全波整流器が、前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給するステップとを備え、
前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
ことを特徴とする給電方法。
【請求項６】
請求項５に記載の給電方法において、
前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなることを特徴とすることを特徴とする給電方法。
【請求項７】
コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する複数の地上側三相変圧器とを備えるコンテナヤードで用いられる給電方式であって、
前記地上側三相変圧器のうち、対をなす２つの地上側三相変圧器の一方が、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として出力するステップと、
前記対をなす２つの地上側三相変圧器の他方が、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として出力するステップとを備え、
前記クレーン装置は、
地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、
前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、
前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、
前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、
前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させる
ことを特徴とする給電方法。
【請求項８】
請求項７に記載の給電方法において、
前記地上側三相変圧器の一方が、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなる場合、前記地上側三相変圧器の他方は、それぞれΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなることを特徴とする給電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーンに沿って延設した給電線を介して給電された電力により、コンテナの荷役を行うクレーン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、クレーン装置を用いて、船舶やトレーラーに対するコンテナの積み降ろしなどの荷役を行うコンテナヤードには、地上の電力設備から、レーンに沿って延設した給電線を介してクレーン装置へ給電する、いわゆる電動化方式のコンテナヤードがある（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
図１１は、一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。
コンテナヤード１００は、港の埠頭７Ａに面して設けられており、埠頭７Ａに配置されたコンテナクレーン７Ｃにより、船舶７Ｂに対するコンテナ９の積み降ろしが行われる。
また、これらコンテナヤード１００は、その配置位置や使用目的に応じて、埠頭７Ａに沿って複数の荷役領域、すなわちバース７０に分割されている。
【０００４】
各バース７０には、コンテナ９の載置場所として、コンテナ９の長手方向に沿って伸延する平面視長方形状のエリアからなるレーン７２が複数設けられており、レーン７２内を当該レーン７２の長手方向Ｘにクレーン装置１０が走行することにより、レーン７２内に載置されているコンテナ９が効率よく仕分けされる。なお、図１１では、コンテナ９が岸壁と平行する方向に載置されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、岸壁と直交する方向に載置されているケースもある。
【０００５】
各レーン７２には、クレーン装置１０に対して電力を供給する三相変圧器７が設けられており、レーン７２に沿って延設されている給電線８を介して、三相変圧器７から電力がクレーン装置１０へ供給される。給電線８は、支柱に架設されたトロリー線（バスバー）からなり、クレーン装置１０に搭載する集電装置を給電線８と電気的に接触させることにより、クレーン装置１０が三相変圧器７から電力を集電するものとなっている。また、バース７０ごとに、商用電源を受電変圧する受電設備７１が設けられており、受電設備７１で得られた動作電源が、当該バース７０内の各三相変圧器７へ供給される。
【０００６】
なお、給電線８は、トロリー線に限定されるものではなく、一般的なケーブルリールやケーブルリールキャリアを用いてもよい。また、図９では、隣接する２つのレーン７２の隣接端に給電線８が隣り合わせに延設されている例が示されているが、これに限定されるものではなく、レーン７２ごとに、同一端に給電線８が個別に延設されているケースもある。
【０００７】
コンテナヤード１００には、道路Ｌ側にゲートＧが設けられており、トレーラー７５はこのゲートＧを通過してコンテナ９の搬入・搬出を行う。
レーン７２には、トレーラー７５の通路が設けられており、この通路に停車したトレーラー７５に対して、クレーン装置１０によるコンテナ９の積み降ろしが行われる。
クレーン装置１０は、レーン７２ごとに対応付けて配置してもよいが、他のレーン７２へ移動させることにより効率よく荷役を行うことができる。このような場合、レーン７２の端部に隣接して設けられているターンレーン７４において、長手方向Ｘと直交する直角方向Ｙへクレーン装置１０を直角走行させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−０２３８１７号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】「高調波抑制対策技術指針」（電気技術指針  高調波編）、ＪＥＡＧ 9702-1995、社団法人日本電気協会、電気技術基準調査委員会、平成7年12月25日第3刷発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような電動化方式のコンテナヤードでは、各クレーン装置１０にインバータを搭載し、三相変圧器７から給電線８を介して供給された電力を、三相全波整流器で交直流変換して得られた直流電力から、さらにインバータで直交流変換して交流電動機からなる巻上電動機や走行電動機を駆動し、あるいは、この直流電力をさらに電圧変換して得られた駆動用直流電力で直流電動機からなる巻上電動機や走行電動機を駆動するものとなっている。
このような三相全波整流器では、交直流変換の際、商用電力の基本波より周波数の高い高調波が発生することが知られている。したがって、クレーン装置１０から給電線８および三相変圧器７を介して商用電力系統へ、このような高調波が高いレベルで漏洩した場合、商用電力系統の電力を利用している他の電気機器に対して悪影響を及ぼす可能性がある。
【００１１】
このため、コンテナヤードでは、三相変圧器７やその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタを設けるなど、高調波対策が必要となる。しかしながら、このような高調波抑制設備は、非常に高価な製品が多く、またコンテナヤードなどの大電力対応のものはさらに高価となるため、初期投資が大きな負担となるという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができるクレーン装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしたものである。
【００１３】
この際、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなるものとしてもよい。
【００１４】
また、本発明にかかるコンテナヤードは、コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する複数の地上側三相変圧器とを備え、前記地上側三相変圧器のうち、対をなす２つの地上側三相変圧器の一方は、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として出力する第１の三相変圧器からなり、前記対をなす２つの地上側三相変圧器の他方は、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として出力する第２の三相変圧器からなり、前記クレーン装置は、地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしたものである。
【００１５】
この際、前記地上側三相変圧器の一方が、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなる場合、前記地上側三相変圧器の他方は、それぞれΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなるようにしてもよい。
【００１６】
また、本発明にかかる給電方法は、共通母線へ供給された直流電力に基づいて電動機を駆動することにより、コンテナの巻上げ下げを行うクレーン装置で用いられる給電方法であって、第１の三相全波整流器が、地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給するステップと、クレーン側三相変圧器が、前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するステップと、第２の三相全波整流器が、前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給するステップとを備え、前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしたものである。
【００１７】
この際、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明にかかる他の給電方法は、コンテナの載置場所に延設されて、前記コンテナの荷役を行うクレーン装置へ動作電力を給電する給電線と、前記給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する複数の地上側三相変圧器とを備えるコンテナヤードで用いられる給電方式であって、前記地上側三相変圧器のうち、対をなす２つの地上側三相変圧器の一方が、前記電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を前記動作電力として出力するステップと、前記対をなす２つの地上側三相変圧器の他方が、前記電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を前記動作電力として出力するステップとを備え、前記クレーン装置は、地上電源設備の地上側三相変圧器から供給された第１の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を共通母線へ供給する第１の三相全波整流器と、前記地上側三相変圧器に対し前記第１の三相全波整流器と並列的に接続されて、前記第１の三相交流電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を出力するクレーン側三相変圧器と、前記クレーン側三相変圧器から出力された前記第２の三相交流電力を全波整流し、得られた直流電力を前記共通母線へ供給する第２の三相全波整流器と、前記第１および第２の三相全波整流器から前記共通母線へ供給された直流電力に基づき駆動してコンテナの巻上下を行う電動機とを備え、前記クレーン側三相変圧器は、前記第１の三相全波整流器から発生した第１の高調波を含む前記第１の三相交流電力上に対して、前記第２の三相全波整流器から前記第２の三相交流電力上に発生した、前記第１の三相交流電力と前記第２の三相交流電力との間の電圧位相差に起因して前記第１の高調波とは位相がずれた第２の高調波を漏洩させることにより、前記第１の三相交流電力上においてこれら第１の高調波と第２の高調波のレベルを互いの位相の違いにより低減させるようにしてもよい。
【００１９】
この際、前記地上側三相変圧器の一方が、Δ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の三相変圧器からなる場合、前記地上側三相変圧器の他方は、それぞれΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がΔ−Δ結線方式またはＹ−Δ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はΔ−Ｙ結線方式からなり、前記クレーン側三相変圧器と直列に接続される前記地上側三相変圧器がＹ−Ｙ結線方式またはΔ−Ｙ結線方式である場合、当該クレーン側三相変圧器はＹ−Δ結線方式からなるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、三相変圧器の一次側において、三相全波整流器での全波整流に応じて発生する基本波の５次高調波および７次高調波が、互いの位相が逆位相となるため、互いに打ち消し合うことになる。したがって、結果として、地上設備の三相変圧器側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００２１】
このため、コンテナヤードにおいて、三相変圧器やその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタなどの、非常に高価な設備を設ける場合と比較して、三相変圧器をクレーン装置に追加するだけで、高調波対策を行うことができる。また、このような三相変圧器は、一般的なものでよく、また１つのクレーン装置で使用する電力を賄う容量を持つ、比較的小規模のもので十分であるため、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができる。これにより、コンテナヤードの初期投資を大幅に軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。
【図４】Δ−Ｙ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。
【図７】Ｙ−Δ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。
【図８】第３の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
【図１１】一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置１０について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
このクレーン装置１０は、コンテナヤードのレーンに沿って延設した給電線８を介して給電された変圧器（電源装置）７からの電力により、各種電動機を駆動してコンテナなどの荷物の積み降ろしや、コンテナヤード内での走行などの各種クレーン動作を行うクレーン装置である。
【００２５】
クレーン装置１０には、主な構成として、接続装置１、三相変圧器２、三相全波整流器（第１の三相全波整流器）２１、三相全波整流器（第２の三相全波整流器）２２、主巻電動機３０、走行電動機３１，３２、横行電動機３３、インバータ（ＩＮＶ）４１，４２，４３，４４、コントローラ５、および共通母線Ｂが設けられている。
【００２６】
接続装置１は、クレーン装置１０の外側に取り付けられて、給電線８と電気的に接続することにより、三相変圧器７からの三相交流電力を受電する機能を有している。
三相変圧器２は、Δ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の三相変圧器からなり、接続装置１で受電された三相交流電力（第１の三相交流電力）１１Ａを、当該三相交流電力１１Ａに対してπ／６だけ電圧位相のずれた三相交流電力（第２の三相交流電力）１１Ｂを出力する機能を有している。
【００２７】
三相全波整流器２１は、ダイオードなどの半導体整流素子からなり、接続装置１からの三相交流電力１１Ａを直流電力１２Ａに変換して共通母線Ｂへ出力する機能を有している。
三相全波整流器２２は、ダイオードなどの半導体整流素子からなり、三相変圧器２からの三相交流電力１１Ｂを直流電力１２Ｂに変換して共通母線Ｂへ出力する機能を有している。
【００２８】
主巻電動機３０は、コンテナの昇降を行うための交流電動機である。
走行電動機３１，３２は、レーンの延設方向に沿ってクレーン装置１０を走行させるための交流電動機である。この走行電動機３１，３２は、異なるレーンへレーン替えする際に、レーンの延設方向と交差する方向に、クレーン装置１０を直角走行させる場合にも用いられる。
横行電動機３３は、クレーン装置１０の上部に設けられたトロリーを、レーンの延設方向と交差する方向に横行させるための交流電動機である。
【００２９】
インバータ４１は、三相全波整流器２１，２２から共通母線Ｂへ出力された直流電力を交流電力に変換した後、電磁接触器ＭＣを介して主巻電動機３０または走行電動機３１へ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４２は、三相全波整流器２１，２２から共通母線Ｂへ出力された直流電力を交流電力に変換した後、電磁接触器ＭＣを介して主巻電動機３０または走行電動機３２へ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００３０】
インバータ４３は、三相全波整流器２１，２２から共通母線Ｂへ出力された直流電力を交流電力に変換した後、横行電動機３３へ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。なお、横行電動機３３については、２機（２ＷＤ）や４機（４ＷＤ）の場合があり、これに合わせてインバータ４３の搭載数も増減する。
インバータ４４は、三相全波整流器２１，２２から共通母線Ｂへ出力された直流電力を交流電力に変換して照明装置、空調装置、あるいはコントローラ５などの制御装置を含む各種補機設備の電源として供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００３１】
蓄電装置４５は、キャパシタやリチウムイオン電池からなり、共通母線Ｂ上の直流電力の一部を蓄電し、コンテナ巻上時などの大電力消費時や、レーン替え時などの給電線８から接続装置１が離脱して地上給電が停止した際に、蓄電した直流電力を共通母線Ｂへ供給する機能を有している。なお、必要に応じて、共通母線Ｂと蓄電装置４５との間に、チョッパ（昇圧装置）を設置して、電流制御を行うようにしてもよい。
【００３２】
コントローラ５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置１０全体を制御するための各種機能を有している。
【００３３】
コントローラ５の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者の指令入力５Ａに基づいて、各種のコマンド５Ｂをやり取りすることによりインバータ４１〜４４や電磁接触器ＭＣを制御して、コンテナの昇降、架台の走行、横行などの運転を制御するクレーン運転機能がある。
【００３４】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図２−図４を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置１０の動作について説明する。図２は、第１の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示すブロック図である。図３は、第１の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。図４は、Δ−Ｙ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。
【００３５】
本実施の形態にかかるクレーン装置１０では、図２および図３に示すように、地上設備である三相変圧器７から給電線８を介して供給された三相交流電力が、三相変圧器２と三相全波整流器２１へ分配される。
図３の例では、三相変圧器７としてΔ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられており、三相変圧器２としてΔ−Ｙ結線方式の三相変圧器が用いられている。また、三相全波整流器２１，２２は、整流素子としてダイオードを用いた三相全波整流ブリッジ回路から構成されている。
【００３６】
三相全波整流器２１の正側出力端子＋は、三相全波整流器２２の正側出力端子＋と接続された後、直流リアクタンスＬを介して、平滑コンデンサＣの正側端子と接続されている。
また、三相全波整流器２１の負側出力端子−は、三相全波整流器２２の負側出力端子−と接続された後、平滑コンデンサＣの負側端子と接続されている。これら平滑コンデンサＣの正側端子と負側端子に、共通母線Ｂの正側配線Ｂ＋および負側配線Ｂ−が接続されている。
【００３７】
三相交流を変圧する三相変圧器には、一次側および二次側の巻線に関するΔ（デルタ）結線およびＹ（スター）結線の２種類の結線方式の組合せ、すなわちΔ−Δ、Δ−Ｙ、Ｙ−Δ、およびＹ−Ｙの４種類の結線方式が存在する。
【００３８】
Δ結線は、三相各相を相電圧が加わる向きに接続し閉回路とする結線であり、３つの巻線の端部がリング状に直列接続され、これら３つの接続点に三相各相がそれぞれ接続される。
Ｙ結線は、三相各相をその一端の中性点で接続する結線であり、３つの巻線の一方が中性点に共通接続され、３つの巻線の他端に三相各相がそれぞれ接続される。
【００３９】
これら４種類の三相変圧器のうち、Δ−Δ結線方式およびＹ−Ｙ結線方式については、一次側および二次側で結線方式が同じであることから、一次側および二次側で電圧位相にずれは生じない。一方、Δ−Ｙ結線方式は、図４に示すように、一次側に比較して、二次側の電圧位相がπ／６だけ進みを生じる。
【００４０】
通常、三相交流を三相全波整流器で全波整流した場合、得られる直流電圧波形に基本波の１／６周期のリップルが発生し、三相全波整流器に入力される交流電流波形には、５次高調波および７次高調波を主として、これ以上の高次高調波がそれぞれ発生する。これら交流電流波形上の高調波は、一般に、次数が高くなるにつれてそのレベルが小さくなる傾向を有している。具体的には、基本波に対する各高調波成分の含有率は、５次高調波が１７．５％、７次高調波が１１．０％、１１次高調波が４．５％、１３次高調波が３．０％となる。したがって、比較的レベルの大きい５次高調波および７次高調波を低減することが、効果的な高調波対策となる。
【００４１】
ここで、図２および図３に示すように、三相全波整流器２１の一次側と二次側に対して、三相変圧器２と三相全波整流器２２の直列回路を並列的に接続した場合、三相全波整流器２１へ入力される三相交流電力１１Ａに対して、基本波のπ／６の位相差を持つ交流電力１１Ｂが三相全波整流器２２へ入力されることになる。
【００４２】
このため、例えば非特許文献１の８８頁−９１頁「（２）キャンセル効果」欄や同じく１０８頁−１２０頁「３．２．１多パルス化」欄に記載されているように、三相変圧器２からの５次高調波および７次高調波と、三相全波整流器２１からの５次高調波および７次高調波とは、互いに逆位相となるため、三相変圧器２の一次側で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、三相変圧器７側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００４３】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、三相全波整流器２１で、地上電源設備から供給された三相交流電力１１Ａを全波整流し、得られた直流電力１２Ａを共通母線Ｂへ供給し、Δ−Ｙ結線方式の三相変圧器２で、三相交流電力１１Ａに対して電圧位相がπ／６だけずれた三相交流電力１１Ｂを出力し、三相全波整流器２２で、三相変圧器２から出力された三相交流電力１１Ｂを全波整流し、得られた直流電力１２Ｂを共通母線Ｂへ供給するようにしたものである。
【００４４】
これにより、三相変圧器２の一次側において、三相全波整流器での全波整流に応じて発生する基本波の５次高調波および７次高調波が、互いの位相が逆位相となるため、互いに打ち消し合うことになる。したがって、結果として、地上設備の三相変圧器７側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００４５】
このため、コンテナヤードにおいて、三相変圧器７やその上位の受電設備に、商用電力系統へ漏洩する高調波を抑制するＰＷＭコンバータや高周波フィルタなどの、非常に高価な設備を設ける場合と比較して、三相変圧器２をクレーン装置１０に追加するだけで、高調波対策を行うことができる。また、このような三相変圧器は、一般的なものでよく、また１つのクレーン装置で使用する電力を賄う容量を持つ、比較的小規模のもので十分であるため、低いコストで効果的に高調波対策を行うことができる。これにより、コンテナヤードの初期投資を大幅に軽減することが可能となる。
【００４６】
また、本実施の形態によれば、三相全波整流器２１，２２の出力が、並列的に共通母線Ｂへ供給されるため、三相全波整流器２１，２２に流れる電流の大きさがほぼ等しくなる。したがって、三相全波整流器２１，２２で派生する高調波のレベルもほぼ等しくなるため、極めて効果的に高調波を低減することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、三相全波整流器２１，２２について高調波対策を行う場合、一方の三相全波整流器２１に対しては、給電線８からの電源電力と電圧位相が同相の交流電力を供給する場合、地上の給電線８と比較してクレーン装置１０内では電力供給用の線路長が短く、当該交流電力の供給への影響が少ないことに着目し、給電線８からの電源電力をそのまま三相全波整流器２１へ供給するようにしたので、Δ−Δ結線方式やＹ−Ｙ結線方式からなる同相の三相変圧器を省くことができ、クレーン装置１０の回路規模を削減することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態では、地上設備である三相変圧器７として、Δ−Δ結線方式の三相変圧器を用いた場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、Δ−Ｙ、Ｙ−Δ、Ｙ−Ｙなど、他の結線方式の三相変圧器を用いてもよい。三相変圧器７の結線方式と、三相変圧器２の結線方式との間で、特別な関係はない。
【００４９】
また、本実施の形態では、クレーン装置１０において、共通母線Ｂ上の直流電力をインバータ４１〜４３で変換して得られた交流電力で、交流電動機からなる電動機３０〜３３をそれぞれ駆動する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。共通母線Ｂ上の直流電力をインバータ４１〜４３で変換して得られた直流電力で、直流電動機からなる電動機３０〜３３を駆動する場合にも、前述と同様にして本実施の形態を適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【００５０】
［第２の実施の形態］
次に、図５−図７を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかるクレーン装置１０について説明する。図５は、第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示すブロック図である。図６は、第２の実施の形態にかかるクレーン装置の電力系統を示す回路図である。図７は、Ｙ−Δ結線方式変圧器における電圧位相を示す説明図である。
【００５１】
第１の実施の形態では、三相変圧器２として、Δ−Ｙ結線方式の三相変圧器を用いた場合を例として説明した。本実施の形態では、三相変圧器２として、Ｙ−Δ結線方式の三相変圧器を用いた場合について説明する。
【００５２】
本実施の形態にかかるクレーン装置１０では、図５および図６に示すように、地上設備である三相変圧器７から給電線８を介して供給された三相交流電力が、三相変圧器２と三相全波整流器２１へ分配される。
図６の例では、三相変圧器７としてΔ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられており、三相変圧器２としてＹ−Δ結線方式の三相変圧器が用いられている。また、三相全波整流器２１，２２は、整流素子としてダイオードを用いた三相全波整流ブリッジ回路から構成されている。
【００５３】
三相全波整流器２１の正側出力端子＋は、三相全波整流器２２の正側出力端子＋と接続された後、直流リアクタンスＬを介して、平滑コンデンサＣの正側端子と接続されている。
また、三相全波整流器２１の負側出力端子−は、三相全波整流器２２の負側出力端子−と接続された後、平滑コンデンサＣの負側端子と接続されている。これら平滑コンデンサＣの正側端子と負側端子に、共通母線Ｂの正側配線Ｂ＋および負側配線Ｂ−が接続されている。
【００５４】
Ｙ−Δ結線方式は、図７に示すように、一次側に比較して、二次側の電圧位相がπ／６だけ遅れを生じる。これにより、図５および図６に示すように、三相全波整流器２１の一次側と二次側に対して、三相変圧器２と三相全波整流器２２の直列回路を並列的に接続した場合、三相全波整流器２１へ入力される三相交流電力１１Ａに対して、基本波のπ／６の位相差を持つ交流電力１１Ｂが三相全波整流器２２へ入力されることになる。
【００５５】
このため、第１の実施の形態と同様の原理により、三相変圧器２からの５次高調波および７次高調波と、三相全波整流器２１からの５次高調波および７次高調波とは、互いに逆位相となるため、三相変圧器２の一次側で互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、三相変圧器７側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００５６】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、第１の実施の形態のうち、三相変圧器２としてＹ−Δ結線方式の三相変圧器を用いるようにしたので、三相変圧器２の一次側において、三相全波整流器２１，２２での全波整流に応じて発生する基本波の５次高調波および７次高調波が、互いの位相が逆位相となるため、互いに打ち消し合うことになる。したがって、結果として、三相変圧器７側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになり、第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５７】
［第３の実施の形態］
次に、図８を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるコンテナヤードについて説明する。図８は、第３の実施の形態にかかるコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
【００５８】
第１および第２の実施の形態では、クレーン装置１０内に電圧位相をずらす三相変圧器を設けて、三相変圧器７側への高調波の漏洩を抑制する場合について説明した。本実施の形態では、コンテナヤード１００に設置されている地上設備である三相変圧器７で、電圧位相をずらすことにより高調波対策を行う場合について説明する。
【００５９】
図８の場合、隣接するレーン７２のそれぞれに設けられている２つの三相変圧器７が対をなしており、それぞれ給電線８Ｂを介して受電設備７１に接続されている。また、受電設備７１には、給電線８Ａを介して商用電力が変電所から供給されている。
【００６０】
本実施の形態において、対をなすこれら２つの三相変圧器７の一方は、受電設備７１からの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８へ出力する、例えばΔ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の第１の三相変圧器からなる。
また、対をなす２つの三相変圧器７の他方は、受電設備７１からの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８へ出力する、例えばΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の第２の三相変圧器からなる。
【００６１】
これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波と、他方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波とは、これら三相変圧器７の一次側の給電線８Ｂで互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、受電設備７１側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００６２】
また、このような対をなす２つの三相変圧器７は、２つのレーン７２に設けられたものに限定されるものではない。図９は、第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
ここでは、１つのレーン７２を分割して設けた２つのブロック７２Ａ，７２Ｂごとに、三相変圧器７が設けられている。この構成によれば、レーン７２の中央から給電線８へ動作電力を給電できるので、三相変圧器７からクレーン装置１０までの給電線８の距離を平均的に短縮できるため、給電線８での電力損失を抑制できる。
【００６３】
このような構成では、ブロック７２Ａ，７２Ｂごとに設けた三相変圧器７が対をなすものとみなすことができる。このため、例えばブロック７２Ａの三相変圧器７を、受電設備７１からの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８へ出力する、例えばΔ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の第１の三相変圧器とする。また、ブロック７２Ｂの三相変圧器７を、受電設備７１からの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８へ出力する、例えばΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の第２の三相変圧器とする。
【００６４】
これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波と、他方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波とは、これら三相変圧器７の一次側の給電線８Ｂで互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、受電設備７１側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００６５】
また、レーン７２に設けられた三相変圧器７に限定されるものではない。図１０は、第３の実施の形態にかかる他のコンテナヤードの給電構成を示すブロック図である。
ここでは、コンテナヤード１００を分割して設けた２つのバース７０ごとに、受電設備７１が設けられている。これら受電設備７１には、変電設備７１Ａから給電線８Ａを介して高圧給電される電源電力を降圧するための三相変圧器が内蔵されている。
【００６６】
このため、一方の受電設備７１の三相変圧器を、変電設備７１Ａからの電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８Ｂへ出力する、例えばΔ−Δ結線方式またはＹ−Ｙ結線方式の第１の三相変圧器とする。また、他方の受電設備７１の三相変圧器を、変電設備７１Ａからの電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を生成し、動作電力として給電線８Ｂへ出力する、例えばΔ−Ｙ結線方式またはＹ−Δ結線方式の第２の三相変圧器とする。
【００６７】
これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の受電設備７１の給電線８Ｂに接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波と、他方の受電設備７１の給電線８Ｂに接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波とは、これら受電設備７１の一次側の給電線８Ａで互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、変電設備７１Ａ側、すなわち商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００６８】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、コンテナヤード１００内の給電線ごとに設けられて、上位電源設備から供給された電源電力を変圧し、得られた動作電力を当該給電線へ供給する三相変圧器７のうち、対をなす２つの三相変圧器７の一方で、電源電力と同相の電圧位相からなる第１の三相交流電力を動作電力として出力し、対をなす２つの三相変圧器７の他方で、電源電力に対して電圧位相がπ／６だけずれた第２の三相交流電力を動作電力として出力するようにしたものである。
【００６９】
これにより、第１の実施の形態と同様の原理により、一方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波と、他方の三相変圧器７の給電線８に接続されたクレーン装置１０から発生した５次高調波および７次高調波とが、これら三相変圧器７の一次側の給電線８Ｂで互いに打ち消し合って、そのレベルが低減する。これにより、結果として、商用電力系統へ漏洩する高調波が抑制されることになる。
【００７０】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１０…クレーン装置、１…接続装置、１１Ａ…三相交流電力（第１の三相交流電力）、１１Ｂ…三相交流電力（第２の三相交流電力）、１２Ａ，１２Ｂ…直流電力、２…三相変圧器、２１…三相全波整流器（第１の三相全波整流器）、２２…三相全波整流器（第２の三相全波整流器）、３０…主巻電動機、３１，３２…走行電動機、３３…横行電動機、４１〜４４…インバータ（ＩＮＶ）、４５…蓄電装置、５…コントローラ、５Ａ…指令入力、５Ｂ…コマンド、７…三相変圧器（電源装置）、１００…コンテナヤード、７０…バース、７１…受電設備、７２…レーン、７２Ａ，７２Ｂ…ブロック、７４…ターンレーン、８，８Ａ，８Ｂ…給電線、９…コンテナ、Ｂ…共通母線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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