(57)【要約】【課題】艦船に特有の課題を解決したバルブコントロールシステムを提供する。【解決手段】無線方式の操作端末(23)と、バルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット(22)により構成されており、駆動ユニット(22)は、艦内電源のうち制御電源(8)から整流された直流電力により充電されるリチウムイオンバッテリー(25)を備えたＤＣ電源部(22B)と、ＤＣ電源部からの電力供給により駆動されるバルブ開閉用の直流電動機(24)を備えた駆動部(22A)と、前記電力供給を制御する制御部(22C)から成るユニットを構成し、前記制御部(22C)は、前記操作端末(23)からの無線指令により作動させられる無線送受信ユニット(26)を備え、前記ＤＣ電源部(22B)は、バッテリー(25)の満充電量１００％に対して、充電手段(35)によるバッテリーの充電量を３０％以上で８０％以下に制御すると共に充電と放電をくり返す充電コントローラー(30)を備えている。【選択図】図４
2018176997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流の動力電源と制御電源を備える艦内電源を配備した艦船に関して、バルブ毎にバルブ開閉用の電動機を設けたバルブ駆動ユニットの多数を船内に配置し、前記電動機をリモートコントロールするように構成した艦船用バルブコントロールシステムにおいて、
無線方式の操作端末(23)と、バルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット(22)により構成されており、
前記独立型の駆動ユニット(22)は、艦内電源のうち前記制御電源(8)から整流された直流電力により充電されるバッテリー(25)を備えたＤＣ電源部(22B)と、該ＤＣ電源部からの電力供給により駆動されるバルブ開閉用の直流電動機(24)を備えた駆動部(22A)と、前記電力供給を制御する制御部(22C)から成るユニットを構成し、
前記制御部(22C)は、前記操作端末(23)からの無線指令により作動させられる無線送受信ユニット(26)を備えて成ることを特徴とする艦船用バルブコントロールシステム。
【請求項２】
前記無線送受信ユニット(26)は、操作端末(23)から正転指令を受けたとき直流電動機(24)を正転させることによりバルブ(21)を開放させると共に、操作端末に向けて開表示信号を送信し、操作端末(23)から逆転指令を受けたとき直流電動機(24)を逆転させることによりバルブ(21)を閉止させると共に、操作端末に向けて閉表示信号を送信するように構成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の艦船用バルブコントロールシステム。
【請求項３】
前記ＤＣ電源部(22B)は、リチウムイオン電池から成る前記バッテリー(25)と、制御電源から入力された交流電力を直流電力に整流するコンバータ(29)と、前記直流電力によりバッテリーを充電する充電手段(35)を備えた充電コントローラー(30)を設けており、
前記充電コントローラー(30)は、バッテリー(25)の満充電量１００％に対して、前記充電手段(35)によるバッテリーの充電量を３０％以上で８０％以下に制御すると共に充電と放電をくり返すように構成されて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の艦船用バルブコントロールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、艦船におけるバルブの開閉をリモートコントロールするためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
艦船は、例えば、バラストライン、ビルジライン、燃料ライン又は消火ライン等に配置された多数のバルブのうち、非常時ないし緊急時に開閉が要求されるものについては、バルブ毎にバルブ開閉用の電動機を備えたバルブ駆動ユニットを設け、リモートコントロールを可能にするように構成されている。
【０００３】
この点に関する従来技術を図面に基づいて説明すると、図１に示すように、非常時ないし緊急時に開閉が要求される多数のバルブ１は、バルブ毎に電動機２を備えた駆動ユニット３を設けている。駆動ユニット３の電動機２は、起動盤４から電力供給を受け、該起動盤４の電力供給を制御する制御盤５を操作することにより、リモートコントロールされる。
【０００４】
前記駆動ユニット３の電動機２や、起動盤４及び制御盤５は、艦内発電機から供給される交流の艦内電源６を電源としている。艦内電源６の定格交流電圧は、ＡＣ４４０ＶとＡＣ１１５Ｖの２種類があり、４４０Ｖは動力電源７として使用され、１１５Ｖは制御電源８として使用される。
【０００５】
このため、駆動ユニット３の電動機２は、交流電動機とされており、この際、駆動ユニット３の電源は、艦内電源６のうち動力電源７を使用しなければならない。その理由は、交流電動機２の始動時に定格電流の５〜７倍の始動電流が流れると大きな電圧降下が生じるため、制御電源８を使用している場合は同一系統に接続されている制御機器への供給電圧が低下し、制御機器の作動に影響を及ぼすおそれがあるからである。
【０００６】
図２に示すように、駆動ユニット３は、交流電動機２の駆動により減速機９を介してバルブ１を開閉するように構成され、バルブの全開時及び全閉時に交流電動機２を停止させるリミットスイッチ１０を備えており、前記減速機９を人力で駆動可能とする手動操作機構１１を設けている。
【０００７】
起動盤４は、上述の理由で動力電源７の４４０Ｖを受電するが、駆動ユニット３の交流電動機２が定格電圧１１５Ｖとされているので、ＡＣ４４０Ｖ／１１５Ｖとするためのトランス１２を設けており、該トランス１２から出力される電力は、機側操作スイッチ１３のＯＮ／ＯＦＦを介してマグネットスイッチ１４に入力される。マグネットスイッチ１４は、駆動ユニット３の交流電動機２に対して電力を供給することにより正転・逆転を指令すると共に、異常電流を検出したとき電力供給を停止することにより交流電動機２の焼損を防止する。尚、補助機能として、バルブ１の開閉状態を表示する開・閉ランプ１５が備えられている。
【０００８】
前記起動盤４の機側操作スイッチ１３とは別に、切換スイッチ１６を介して、制御盤５に遠隔操作スイッチ１７が設けられている。切換スイッチ１６は、常時はＯＦＦ状態とされ、機側スイッチ１３を優先的に使用することによりマグネットスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを行うが、切換スイッチ１６をＯＮ状態にすれば、制御盤５の遠隔操作スイッチ１７を使用することによりマグネットスイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦを行うことが可能である。
【０００９】
以上の構成により、各バルブ１に設けた駆動ユニット３は、起動盤４の機側操作スイッチ１３の他、制御盤５の遠隔操作スイッチ１７によりリモートコントロールが可能とされている。しかしながら、艦船は、被弾時や機器トラブル発生時に電源使用不能（ブラックアウト）の状態になるため、上述のように各駆動ユニット３に手動操作機構１１が設けられており、人力でバルブ１の開閉を行うことができるようにされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第２６１４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来技術は、艦内電源６からの電力供給が正常な状態においては、リモートコントロールによる迅速なバルブ１の開閉が可能であり、艦内電源６が使用不能なブラックアウトの状態となったときは、手動操作機構９があるので、艦船の被害を最小限にとどめることができる優れた機能を有している。
【００１２】
しかしながら、艦船に配置される機器のコンパクト化の要請や、少子化が加速度的に進み、乗員の定員削減あるいは女子の採用等が求められる労務関係の要請等に鑑みると、解決すべき多くの課題がある。
【００１３】
コンパクト化の要請について、艦船の船内は、例えば、乗員のベッド側部にまで機器が配置される程に、多くの機器が満載されているため、各機器のコンパクト化の要求が極めて高い。この点に関して、従来技術の場合、駆動ユニット３の周辺に配置される起動盤４は、使用される電気品が接点式であるため、各機器間の配線を含めると、バルブ１と駆動ユニット３の組み合わせよりも大型化しているのが現状であり、コンパクト化の制約となっている。例えば、呼び径１００Ａの場合、起動盤４は、駆動ユニット３とバルブ１の組み合わせの３．２倍の容積を必要としている。
【００１４】
労務関係の要請について、従来技術の場合、少人数の乗員により、多数の駆動ユニット３を起動盤４の機側操作スイッチ１３により作動させることは困難であり、特に最も重要な課題として、非常時ないし緊急時に艦内電源６のブラックアウト状態が発生すると、多数のバルブ１を駆動ユニット３の手動操作機構１１により開閉させなければならないため、問題が深刻化することになる。この際、手動操作機構１１の操作は重労働を強いるので、これを女性の乗員に行わせることは酷となる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決し、コンパクト化と労務関係の要請に応えることが可能な艦船用バルブコントロールシステムを提供するものである。
【００１６】
そこで、本発明が手段として構成したところは、交流の動力電源と制御電源を備える艦内電源を配備した艦船に関して、バルブ毎にバルブ開閉用の電動機を設けたバルブ駆動ユニットの多数を船内に配置し、前記電動機をリモートコントロールするように構成した艦船用バルブコントロールシステムにおいて、無線方式の操作端末と、バルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニットにより構成されており、前記独立型の駆動ユニットは、艦内電源のうち前記制御電源から整流された直流電力により充電されるバッテリーを備えたＤＣ電源部と、該ＤＣ電源部からの電力供給により駆動されるバルブ開閉用の直流電動機を備えた駆動部と、前記電力供給を制御する制御部から成るユニットを構成し、前記制御部は、前記操作端末からの無線指令により作動させられる無線送受信ユニットを備えて成る点にある。
【００１７】
前記無線送受信ユニットは、操作端末から正転指令を受けたとき直流電動機を正転させることによりバルブを開放させると共に、操作端末に向けて開表示信号を送信し、操作端末から逆転指令を受けたとき直流電動機を逆転させることによりバルブ閉止させると共に、操作端末に向けて閉表示信号を送信するように構成することが好ましい。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、前記ＤＣ電源部は、リチウムイオン電池から成る前記バッテリーと、制御電源から入力された交流電力を直流電力に整流するコンバータと、前記直流電力によりバッテリーを充電する充電手段を備えた充電コントローラーを設けており、前記充電コントローラーは、バッテリーの満充電量１００％に対して、前記充電手段によるバッテリーの充電量を３０％以上で８０％以下に制御すると共に充電と放電をくり返すように構成されている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バルブ毎にバッテリー２５により自律的に駆動される独立型の駆動ユニット２２を設け、操作端末機２３によりバルブ２１の開閉を可能とするように構成しているので、ブラックアウトによる非常事態が発生した場合でも、離れた場所に設置された多数のバルブ２１を簡単容易に開閉することができる。
【００２０】
この際、自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット２２は、バッテリー２５により直流電動機２４を駆動する構成であり、必要とされる電源は、バッテリーを充電するだけの目的であるため、艦内電源６における動力電源７（ＡＣ４４０Ｖ）と制御電源８（ＡＣ１１５Ｖ）のうち、制御電源８を使用することが可能であり、このため、従来技術のようなトランスを含む大型の起動盤を必要とせず、全体をコンパクトに構成することができ、艦船に求められる機器のコンパクト化の要求に好適に応えることが可能である。しかも、操作端末２３は、汎用性のあるタブレット型の端末機を使用することが可能であるから、比較的簡単なソフトウエアを作成するだけで容易に実施できる。
【００２１】
そして、バッテリー２５は、リチウムイオン電池を使用し、充電コントローラー３０により、満充電量１００％に対して常に充電量が３０％以上で８０％以下となるように制御されているので、ブラックアウトによる非常事態の発生から艦内電源が復旧するまでの間、必要な電力を備蓄した十分な期間が与えられ、その期間中は、ブラックアウトの状態のままでも、バルブ開閉可能な態勢が確保されるので、優れた艦船用バルブコントロールシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の艦船用バルブコントロールシステムの全体を示す概略図である。
【図２】従来の艦船用バルブコントロールシステムにおける艦内電源と起動盤と制御盤とバルブ駆動ユニットの関係を示す概略図である。
【図３】本発明の艦船用バルブコントロールシステムの全体を示す概略図である。
【図４】本発明の１実施形態に係る艦船用バルブコントロールシステムにおける艦内電源と独立型の駆動ユニットと操作端末の関係を示す概略図である。
【図５】前記操作端末を示す外観図と独立型の駆動ユニットの内部構造を示す断面図である。
【図６】本発明のバッテリーを構成するリチウムイオン電池に関して、（Ａ）は好ましくない過充電状態を示す図、（Ｂ）は好ましくない過放電状態を示す図、（Ｃ）は好ましくない固定式による充電状態を示す図、（Ｄ）は好ましい充電・放電くり返し式による充電状態を示す図である。
【図７】バッテリーの充電から次回の充電開始までの間に関して、（Ａ）は充電状態が８０％のときにブラックアウトが発生した場合の作用を示す図、（Ｂ）は充電状態が５５％のときにブラックアウトが発生した場合の作用を示す図、（Ｃ）は充電状態が３０％のときにブラックアウトが発生した場合の作用を示す図である。
【図８】充電コントローラーの１例を示しており、（Ａ）は充電コントローラーの構成を示すブロック図、（Ｂ）は充電制御の方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【００２４】
図３及び図４に示すように、本発明の艦船用バルブコントロールシステムは、非常時ないし緊急時に開閉が要求される多数のバルブ２１に関してバルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット２２と、無線方式の操作端末２３により構成されている。
【００２５】
独立型の駆動ユニット２２（以下、単に「駆動ユニット２２」という。）は、バルブ２１を開閉するための直流電動機２４を備えた駆動部２２Ａと、バッテリー２５を備えたＤＣ電源部２２Ｂと、前記操作端末２３により遠隔操作される無線送受信ユニット２６を備えた制御部２２Ｃにより構成されている。
【００２６】
駆動ユニット２２の主要な特徴は、従来技術のような大型の制御盤を必要とせずコンパクトであるから上述したコンパクト化の課題を解決できること、ブラックアウトが発生した非常事態でも操作端末２３からの操作により自律的に駆動可能な独立型とされているので上述した労務関係の課題を解決できること、更に、操作端末２３として汎用のタブレット型の端末機が使用可能であるから比較的簡単なソフトウエアを作成するだけで容易に実施できること等にある。
【００２７】
このような自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット２２を提供するためには、バッテリー２５は、リチウムイオン電池を使用することが好ましい。リチウムイオン電池は、平成９年前後から自動車用や携帯端末及びパソコン用として提供され、現在では大量生産されているので安価に調達できる。特に、（１）自己放電が極めて少ない（１ケ月あたりの放電量は全充電量の２〜８％程度である）、（２）小型軽量でエネルギー密度が大きい、（３）メモリ効果が小さいという利点がある。従って、艦船の使用形態に適している。即ち、艦船のバルブ駆動は１〜２回／月であり使用頻度が少ない。しかも、バルブ開閉のための電動機の駆動は１５秒以下のように短時間であり、消費電力が小さいため、自己放電が小さいリチウムイオン電池によれば、年６回程度の充電を行えば、システムを正常に機能させることができる。
【００２８】
図４に示すように、駆動ユニット２２の駆動部２２Ａは、直流電動機２４の駆動により減速機２７を介してバルブ２１を開閉するように構成され、バルブの全開時及び全閉時に直流電動機２４を停止させるリミットスイッチ２８を備えている。この際、駆動ユニット２２は、自律的に駆動可能な独立型であるため、従来技術のような手動操作機構を設ける必要はなく、この点においてもコンパクト化の要請に応えることができる。
【００２９】
ＤＣ電源部２２Ｂは、従来技術に関して説明した艦内電源６における交流の動力電源７（ＡＣ４４０Ｖ）と制御電源８（ＡＣ１１５Ｖ）のうち、制御電源８を電源として使用している。前記駆動部２２Ａの直流電動機２４は、ＤＣ電源部２２Ｂのバッテリー２５で駆動させられるので、従来技術の交流電動機のように始動時の電圧降下による艦内電源への影響はなく、あくまでも、ＤＣ電源部２２Ｂが必要とする電源は、バッテリー２５の充電だけが目的であるから、従来技術のように動力電源７を使用する必要はなく、制御電源８の使用が可能となっている。
【００３０】
ＤＣ電源部２２Ｂには、入力された制御電源８の交流電力を直流電力に整流するコンバータ２９と、整流された直流電力により前記リチウムイオン電池から成るバッテリー２５を充電するための充電コントローラー３０が設けられている。
【００３１】
制御部２２Ｃは、バッテリー２５の直流電力により直流電動機２４を駆動させるための無接点リレー３１を設けており、前記無線送受信ユニット２６により無接点リレー３１を作動させるように構成している。
【００３２】
そこで、操作端末機２３から指令信号を送信すると、これを受信した無線送受信ユニット２６が無接点リレー３１を作動させ、直流電動機２４を正転又は逆転することによりバルブ２１を開放又は閉止する。この際、バルブの全開又は全閉によりＯＮ／ＯＦＦするリミットスイッチ２８の作動状態を検知する検知手段を設け、該検知信号を無線送受信ユニット２６から操作端末機２３に向けて開／閉表示信号として送信し、操作端末機２３に開状態又は閉状態を表示させるように構成することが好ましい。
【００３３】
図５に示すように、駆動ユニット２２は、バルブ２１の軸上にハウジングを取付けることによりバルブ２１に組み付けられ、該ハウジングの内部において、減速機２７を介して直流電動機２４を搭載し、該直流電動機２４に並設した状態で、コンバータ２９・充電コントローラー３０・バッテリー２５や、無接点リレー３１・無線送受信ユニット２６を搭載することにより、極めてコンパクトなユニットを構成している。
【００３４】
図６は、バッテリー２５の充電状態のモードを示している。バッテリーは、図６（Ａ）に示す過充電状態や、図６（Ｂ）に示す過放電状態にされると、寿命が短くなる。従って、全容量（満充電量）に対して数十％の充電量を維持するようにコントロールすることが好ましく、そのための充電方式として、図６（Ｃ）に示す固定式や、図６（Ｄ）に示す充電・放電くり返し式が知られているが、艦船用バルブコントロールシステムを提供する本発明の特殊性に鑑みると、バッテリー寿命が長くなる充電・放電くり返し式を採用することが好ましい。固定式の場合、図６（Ｃ）に示すように８０％の充電量を維持すると、バッテリーの温度上昇の問題があるので好ましくない。これに対して、充電・放電くり返し式の場合、バッテリーの温度上昇の問題がないと共に、バッテリー寿命を長く保持することができる。更に、この場合、図６（Ｄ）に示すように、充電量の上限値を８０％に設定し、放電による充電量の下限値を３０％に設定することにより、充電と放電をくり返すように構成すれば、充電時間を比較的長時間の２４時間とすることにより温度上昇を回避することができ、前回の充電から次回の充電開始までの間に２ケ月の長期間が与えられるので、その期間中は、駆動部２２Ａの直流電動機２４を駆動するための十分な電力が確保され、艦船用バルブコントロールシステムのための充電方式として最適な結果が得られる。
【００３５】
図７に示すように、艦船用バルブコントロールシステムのためのバッテリーの条件として、駆動部２２Ａの直流電動機２４を駆動するためには、常時、最低１５％の充電量が確保されている必要があるところ、図７（Ａ）に示すように、充電量８０％の時点でブラックアウトが発生した場合、放電により充電量が１５％に減少するまで２．５ケ月の長期間が与えられる。また、図７（Ｂ）に示すように、充電量が５５％の時点でブラックアウトが発生した場合、放電により充電量が１５％に減少するまで１．５ケ月の期間が与えられる。更に、最悪の事態として、次の充電開始直前とされた充電量が３０％の時点でブラックアウトが発生した場合でも、放電により充電量が１５％に減少するまで０．５ケ月の期間が与えられる。従って、ブラックアウト発生から艦内電源が復旧するまでの間、最長で２．５ケ月、最短でも０．５ケ月の期間が与えられ、その期間中は、ブラックアウトの状態のままでも、バルブ開閉可能な態勢が確保される。
【００３６】
図８は、上述のようなバッテリーの充電量を３０％以上で８０％以下に制御するための充電コントローラー３０の構成と、その作用を示している。
【００３７】
図８（Ａ）に示すように、充電コントローラー３０は、バッテリー２５の電圧に基づいて充電量を測定するための充電量測定手段３２と、測定値を閾値と比較することにより充電量が何％であるかを判定する充電量判定手段３３と、充電量判定手段３３の判定結果に基づいて充電指令を発する充電指令手段３４と、充電指令手段３４の指令を受けることによりバッテリー２５を充電する充電手段３５を備えている。本発明において、前記充電量判定手段３３には、充電量３０％以上かつ８０％以下の値が閾値として設定されている。
【００３８】
充電コントローラー３０は、作動中、図８（Ｂ）に示すように、前記充電量測定手段３２がバッテリー２５の電圧に基づいて充電量を測定開始する（ステップＳ１）。充電測定手段３２の測定値は、前記充電量判定手段３３により、充電量が３０％以上かどうかを判定される（ステップＳ２）。３０％未満（即ちＮＯ）と判定したときは、前記充電指令手段３４を介して充電手段３５によりバッテリー２５を充電する。３０％以上（即ちＹＥＳ）と判定されたときは、引き続き、前記充電量判定手段３３により、充電量が８０％以上かどうかを判定される（ステップＳ３）。８０％未満（即ちＮＯ）と判定したときは、前記充電指令手段３４を介して充電手段３５によりバッテリー２５を充電する。８０％以上（即ちＹＥＳ）と判定されたときは、前記充電指令手段３４を介して充電手段３５による充電を停止させ、測定を終了する（ステップＳ４）。
【００３９】
前記を繰り返すことにより、バッテリー２５は、常時、充電量の上限値が８０％で下限値が３０％とされた状態を維持し、放電等により充電量が３０％未満になると、直ちに次の充電を開始させられる。従って、バッテリー２５の寿命を短命化させないように保護しながら、常に必要な電力を確保しているので、いかなる時にブラックアウトの非常事態が発生しても、操作端末機２３により駆動ユニット２２を駆動することができ、バルブ２１の開閉を可能にする。
【００４０】
この際、充電コントローラー３０によるバッテリー２５の監視結果を無線送受信ユニット２６から操作端末機２３に送信するように構成しておけば、バッテリー２５の蓄電容量の変化をモニターすることにより交換時期等の確認が可能になり、保守管理が容易になる。或いは、例えば、バッテリー２５の充電量が８０％から３０％まで減少する放電時間が正常な状態の２ケ月から１ケ月に短くなったときは、交換時期の到来を示すアラームを発するように構成しても良い。
【符号の説明】
【００４１】
６  艦内電源
７  動力電源
８  制御電源
２１  バルブ
２２  独立型の駆動ユニット
２２Ａ  駆動部
２２Ｂ  ＤＣ電源部
２２Ｃ  制御部
２３  操作端末
２４  直流電動機
２５  バッテリー
２６  無線送受信ユニット
２７  減速機
２８  リミットスイッチ
２９  コンバータ
３０  充電コントローラー
３１  無接点リレー
３２  充電量測定手段
３３  充電量判定手段
３４  充電指令手段
３５  充電手段
【図１】
2018176997.tif 000003
【図２】
2018176997.tif 000004
【図３】
2018176997.tif 000005
【図４】
2018176997.tif 000006
【図５】
2018176997.tif 000007
【図６】
2018176997.tif 000008
【図７】
2018176997.tif 000009
【図８】
2018176997.tif 000010