(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラブバケットを昇降させるクレーンであって、
前記グラブバケットに接続された第１ワイヤを巻き上げ、ないし繰り出すことで前記グラブバケットを昇降させる第１ウインチと、
前記第１ウインチが前記グラブバケットを上昇させる際、前記グラブバケットに接続された第２ワイヤを巻き上げることで前記グラブバケットを閉状態とする第２ウインチと、
前記第１ウインチが前記グラブバケットを上昇させる際、前記第１ウインチおよび前記第２ウインチに発電機および二次電池の少なくとも一方から電力を供給し、前記第１ウインチが前記グラブバケットを下降させる際、前記第１ウインチで発電された電力を前記二次電池に蓄電する電源装置と、を備え、
前記電源装置は、前記グラブバケットを閉状態で上昇させる際、前記第１ワイヤの巻き上げを加速させる加速期間において前記二次電池のみからの電力を前記第１ウインチに供給するとともに前記発電機のみからの電力を前記第２ウインチに供給し、前記第１ワイヤの巻き上げを定速とする定速期間において前記二次電池および前記発電機の両方からの電力を前記第１ウインチに供給するとともに前記発電機のみからの電力を前記第２ウインチに供給することを特徴とするクレーン。
【請求項２】
前記電源装置は、前記第１ウインチが前記グラブバケットを下降させる際、前記第２ウインチで発電された電力を前記二次電池に回生せず熱として散逸せしめることを特徴とする請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記第１ウインチおよび前記第２ウインチのうちの少なくともひとつが取り付けられる装置本体を移動させる移動機構をさらに備え、
前記電源装置は、前記移動機構が前記装置本体の移動を開始するときに前記移動機構に電力を供給し、前記移動機構が前記装置本体の移動を停止するときに前記移動機構で発電された電力を前記二次電池に蓄電することを特徴とする請求項１または２に記載のクレーン。
【請求項４】
グラブバケットと、
前記グラブバケットを昇降させるクレーンと、を備える浚渫船であって、
前記クレーンは、
前記グラブバケットに接続された第１ワイヤを巻き上げ、ないし繰り出すことで前記グラブバケットを昇降させる第１ウインチと、
前記第１ウインチが前記グラブバケットを上昇させる際、前記グラブバケットに接続された第２ワイヤを巻き上げることで前記グラブバケットを閉状態とする第２ウインチと、
前記第１ウインチが前記グラブバケットを上昇させる際、前記第１ウインチおよび前記第２ウインチに発電機および二次電池の少なくとも一方から電力を供給し、前記第１ウインチが前記グラブバケットを下降させる際、前記第１ウインチで発電された電力を前記二次電池に蓄電する電源装置と、を備え、
前記電源装置は、前記グラブバケットを閉状態で上昇させる際、前記第１ワイヤの巻き上げを加速させる加速期間において前記二次電池のみからの電力を前記第１ウインチに供給するとともに前記発電機のみからの電力を前記第２ウインチに供給し、前記第１ワイヤの巻き上げを定速とする定速期間において前記二次電池および前記発電機の両方からの電力を前記第１ウインチに供給するとともに前記発電機のみからの電力を前記第２ウインチに供給することを特徴とする浚渫船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラブバケットを昇降させるクレーンおよびそれを備える浚渫船に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾・河川・運河などの底面を浚って土砂などを取り去る機械として、浚渫機や浚渫船が知られている。特許文献１には、浚渫船が記載されている。この浚渫船では、土砂を掴むグラブバケットが主ワイヤによって吊り下げられており、主ワイヤは主ワイヤ巻取ウインチに連結されている。主ワイヤ巻取ウインチが回転・逆回転することで、主ワイヤに連結されたグラブバケットが巻き上げ・巻き下げされる。湾岸の底面の土砂等を浚う際には、グラブバケットを巻き下げてグラブバケットで土砂等を掴み、その後、グラブバケットを巻き上げる。
【０００３】
特許文献２には、クレーン一般に用いられるハイブリッド電源装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭６３−１００５５４号公報
【特許文献２】特開２００９−１１０２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
グラブバケットを巻き下げる際には、巻取ウインチに巻き取られていたワイヤがグラブバケットの自重により繰り出される。このとき巻取ウインチのモータで電力が発生するが、従来ではこの電力を抵抗器等でジュール熱として捨てている。しかしながらこれでは電気効率の面で不利である。
【０００６】
巻取ウインチのモータに電力を供給する電源装置は通常浚渫船の他の部分にも電力を供給している。したがって、単に浚渫船に特許文献２に記載されるハイブリッド電源装置を適用しようとする場合、二次電池が比較的大きくなるかまたはより多くの二次電池が必要となる。これはコスト的に好ましくない。
【０００７】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的はグラブバケットを昇降させるクレーンの電気効率をより低コストで高めることができるハイブリッド技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様はクレーンに関する。このクレーンは、グラブバケットを昇降させるクレーンであって、グラブバケットに接続された第１ワイヤを巻き上げ、ないし繰り出すことでグラブバケットを昇降させる第１ウインチと、第１ウインチがグラブバケットを上昇させる際、グラブバケットに接続された第２ワイヤを巻き上げることでグラブバケットを閉状態とする第２ウインチと、第１ウインチがグラブバケットを上昇させる際、第１ウインチおよび第２ウインチに電力を供給し、第１ウインチがグラブバケットを下降させる際、第１ウインチで発電された電力を二次電池に蓄電する電源装置と、を備える。
【０００９】
この態様によると、第１ウインチがグラブバケットを下降させる際に第１ウインチで発電された電力を再利用できる。
【００１０】
本発明の別の態様は、浚渫船である。この浚渫船は、グラブバケットと、グラブバケットを昇降させるクレーンと、を備える浚渫船であって、クレーンは、グラブバケットに接続された第１ワイヤを巻き上げ、ないし繰り出すことでグラブバケットを昇降させる第１ウインチと、第１ウインチがグラブバケットを上昇させる際、グラブバケットに接続された第２ワイヤを巻き上げることでグラブバケットを閉状態とする第２ウインチと、第１ウインチがグラブバケットを上昇させる際、第１ウインチおよび第２ウインチに電力を供給し、第１ウインチがグラブバケットを下降させる際、第１ウインチで発電された電力を二次電池に蓄電する電源装置と、を備える。
【００１１】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を装置、方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、グラブバケットを昇降させるクレーンの電気効率をより低コストで高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態に係る昇降装置を備える浚渫船の側面図である。
【図２】図１の電源装置の機能および構成を示す回路ブロック図である。
【図３】図１の昇降装置の各モータの電力の変化を示すタイムチャートである。
【図４】支持モータ、開閉モータのそれぞれに供給される電力の変化およびエンジン発電機に要求される電力の変化を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。
【００１５】
図１は、実施の形態に係る昇降装置（クレーン）１００を備える浚渫船１０の側面図である。昇降装置１００は浚渫船１０の船体１２の上に設けられる。昇降装置１００は、グラブバケット１４の旋回、昇降、開閉を行う。グラブバケット１４には支持ワイヤ１０２の一端と開閉ワイヤ１０４の一端とが接続される。グラブバケット１４は支持ワイヤ１０２によって空中に支持される。グラブバケット１４は開閉ワイヤ１０４が巻き上げられることにより、刃が閉じる閉状態となる。
【００１６】
昇降装置１００は、支持ワイヤ１０２と、開閉ワイヤ１０４と、旋回台１０６と、旋回駆動部１０８と、ジブ１１０と、起伏ワイヤ１１２と、起伏ウインチ１１４と、支持ウインチ１１６と、開閉ウインチ１１８と、中継フレーム１２０と、ジブ先シーブ１２２と、電源装置１２４と、を含む。
【００１７】
旋回駆動部１０８は、旋回モータ（不図示）を使用して旋回台１０６を所定の旋回軸Ｒの周りに旋回させる。
ジブ１１０の一端は旋回台１０６に起伏可能に取り付けられる。ジブ１１０の他端には起伏ワイヤ１１２の一端が取り付けられる。ジブ１１０の他端にはジブ先シーブ１２２が回転可能に取り付けられる。支持ワイヤ１０２および開閉ワイヤ１０４はジブ先シーブ１２２によって中継される。
【００１８】
起伏ウインチ１１４、支持ウインチ１１６および開閉ウインチ１１８はそれぞれ旋回台１０６に取り付けられる。起伏ウインチ１１４は、起伏ワイヤ１１２を巻き上げ、ないし繰り出すことでジブ１１０を起伏させる。支持ウインチ１１６は支持ワイヤ１０２を巻き上げ、ないし繰り出すことでグラブバケット１４を昇降させる。以下、支持ウインチ１１６がグラブバケット１４を上昇させるときの昇降装置１００のモードを巻き上げモード、下降させるときのモードを巻き下げモードと称す。
【００１９】
開閉ウインチ１１８は、巻き上げモードにおいて、開閉ワイヤ１０４を巻き上げることでグラブバケット１４を閉状態とする。開閉ウインチ１１８の巻き上げが緩められるとグラブバケット１４は刃が開く開状態となる。例えば、巻き下げモードにおいては開閉ウインチ１１８の巻き上げが緩められた状態でグラブバケット１４が下降する。
起伏ワイヤ１１２、支持ワイヤ１０２および開閉ワイヤ１０４はそれぞれ中継フレーム１２０によって中継される。
【００２０】
支持ウインチ１１６および開閉ウインチ１１８はそれぞれ、支持ワイヤ１０２、開閉ワイヤ１０４が巻き付けられている支持ドラム１１６ａ、開閉ドラム１１８ａと、そのドラムを回転させる支持モータ、開閉モータ（いずれも図１では不図示）と、を有する。電源装置１２４は旋回モータ、支持モータおよび開閉モータに力行時の電力を供給すると共に、それらのモータにおいて回生電力が生じた場合はその回生電力を受ける。電源装置１２４は起伏ウインチ１１４に電力を供給してもよい。
エンジン発電機１２６は船体１２内に収納され、電源装置１２４に交流の電力を供給する。
【００２１】
図２は、電源装置１２４の機能および構成を示す回路ブロック図である。電源装置１２４は、巻き上げモードにおいて支持モータ１３６および開閉モータ１３２に電力を供給し、巻き下げモードにおいて支持モータ１３６で発電された回生電力を二次電池すなわちバッテリ１４２に蓄電する。電源装置１２４は無回生駆動部１２８と回生駆動部１３０とを有する。電源装置１２４およびエンジン発電機１２６は制御装置１２５と接続される。制御装置１２５は電源装置１２４およびエンジン発電機１２６のそれぞれの動作を制御する。
【００２２】
無回生駆動部１２８は、巻き下げモードにおいて、開閉モータ１３２で発電された回生電力を受けるがそれを二次電池に回生せず、第１抵抗器１３４で熱として散逸せしめる。無回生駆動部１２８は開閉インバータ１４４と第１制動ユニット１４６と第３コンバータ１５９とを有する。
【００２３】
第３コンバータ１５９は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機１２６から供給される交流の電力を直流に変換して開閉インバータ１４４に供給する。開閉インバータ１４４は、巻き上げモードにおいて、第３コンバータ１５９から供給される直流の電力を交流の電力に変換して開閉モータ１３２に供給する。開閉インバータ１４４は、巻き下げモードにおいて、開閉モータ１３２で発電された回生電力を受け、受けた回生電力の実質的に全てを第１制動ユニット１４６に出力する。
第１制動ユニット１４６は、開閉インバータ１４４から入力される回生電力の電圧を調整し、第１抵抗器１３４に入力する。このようにして、巻き下げモードにおいて開閉モータ１３２で発電された回生電力は、第１抵抗器１３４によってジュール熱として散逸される。
【００２４】
回生駆動部１３０は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機１２６またはバッテリ１４２もしくはその両方から供給される電力を使用して、支持モータ１３６に電力を供給する。回生駆動部１３０は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６を加速して旋回を開始するときおよび旋回中に旋回モータ１３８に電力を供給する。回生駆動部１３０は、巻き下げモードにおいて、支持モータ１３６で発電された回生電力をバッテリ１４２に蓄電する。回生駆動部１３０は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６を減速して旋回を停止するときに旋回モータ１３８で発電された回生電力をバッテリ１４２に蓄電する。回生駆動部１３０は、支持インバータ１４８と、旋回インバータ１５０と、第２制動ユニット１５２と、第２コンバータ１５４と、第１コンバータ１５６と、第４コンバータ１５７と、を有する。
【００２５】
第４コンバータ１５７は、巻き上げモードにおいて、エンジン発電機１２６から供給される交流の電力を直流に変換して第１コンバータ１５６に供給する。第１コンバータ１５６は、巻き上げモードにおいて、第４コンバータ１５７から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）して支持インバータ１４８に供給する。第１コンバータ１５６は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を開始するときおよび旋回中に、第４コンバータ１５７から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）して旋回インバータ１５０に供給する。
【００２６】
第１コンバータ１５６は、巻き下げモードにおいて、支持モータ１３６で発電された回生電力をそこで阻止して通過させないようにする。これにより、巻き下げモードにおいて支持モータ１３６で発電された回生電力は、エンジン発電機１２６や無回生駆動部１２８に供給されない。旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を停止するときも同様に第１コンバータ１５６は、旋回モータ１３８で発電された回生電力をそこで阻止する。
【００２７】
第２コンバータ１５４は、巻き上げモードにおいて、バッテリ１４２から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）して支持インバータ１４８に供給する。第２コンバータ１５４は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を開始するときおよび旋回中に、バッテリ１４２から供給される直流の電力を受け、その電圧を変換（昇圧）して旋回インバータ１５０に供給する。
【００２８】
第２コンバータ１５４は、巻き下げモードにおいて、支持インバータ１４８から出力される回生電力を受け、受けた回生電力を使用してバッテリ１４２を充電する。第２コンバータ１５４は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を停止するとき、旋回インバータ１５０から出力される回生電力を受け、受けた回生電力を使用してバッテリ１４２を充電する。
【００２９】
支持インバータ１４８は、巻き上げモードにおいて、第１コンバータ１５６および第２コンバータ１５４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して支持モータ１３６に供給する。支持インバータ１４８は、巻き下げモードにおいて、支持モータ１３６で発電された回生電力を第２コンバータ１５４に出力する。
【００３０】
旋回インバータ１５０は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を開始するときおよび旋回中に、第１コンバータ１５６および第２コンバータ１５４から供給される直流の電力を交流の電力に変換して旋回モータ１３８に供給する。旋回インバータ１５０は、旋回駆動部１０８が旋回台１０６の旋回を停止するとき、旋回モータ１３８で発電された回生電力を第２コンバータ１５４に出力する。
【００３１】
第２制動ユニット１５２は回生電力を放電する必要がある場合に起動される補助的なユニットである。第２制動ユニット１５２は、放電すべき回生電力を第２抵抗器１４０に入力する。
【００３２】
以上のように構成された昇降装置１００の動作について説明する。
図３は、昇降装置１００の各モータの電力の変化を示すタイムチャートである。時刻ｔ１の前、グラブバケット１４は海底に着くまで巻き下げられており、開状態とされている。時刻ｔ１において、グラブバケット１４を閉じるための制御が行われる閉動作期間ＴＰ４が開始される。この閉動作期間ＴＰ４中、電源装置１２４はエンジン発電機１２６から供給される電力を使用して開閉モータ１３２に電力を供給する。開閉ドラム１１８ａは開閉ワイヤ１０４を巻き上げていく。開閉ドラム１１８ａが開閉ワイヤ１０４を所定量巻き上げると、グラブバケット１４は浚われた海底の土砂を内側に保持して閉状態となる。
【００３３】
グラブバケット１４が閉状態となった後の時刻ｔ２においてグラブバケット１４の巻き上げが開始される。すなわち、昇降装置１００は巻き上げモードとなる。この巻き上げモードの期間ＴＰ５は、グラブバケット１４を加速する加速期間ＴＰ１と、グラブバケット１４が実質的に一定の速度で上昇する定速期間ＴＰ２と、グラブバケット１４を減速する減速期間ＴＰ３と、を有する。加速期間ＴＰ１において、モータの消費電力は時間の経過と共に増加する。そしてグラブバケット１４の速度が所定の速度に達して定速期間ＴＰ２となると、モータの消費電力はグラブバケット１４を加速しなくてもよい分減少し、時間によらずほぼ一定となる。
【００３４】
巻き上げモードの期間ＴＰ５中、開閉モータ１３２および支持モータ１３６は、開閉モータ１３２が開閉ドラム１１８ａに与えるトルクと支持モータ１３６が支持ドラム１１６ａに与えるトルクとが所定の比率、例えば１：１となるように制御される。これにより、開閉ワイヤ１０４に所定の張力を加えたままグラブバケット１４を上昇させることができる。言い換えるとグラブバケット１４を閉状態のまま上昇させることができる。
【００３５】
図４は、支持モータ１３６、開閉モータ１３２それぞれの消費電力の変化およびエンジン発電機１２６に要求される電力の変化を示すタイムチャートである。図４では加速期間ＴＰ１および定速期間ＴＰ２の初期の部分について、それらの電力の変化が示されている。電源装置１２４は、加速期間ＴＰ１において、エンジン発電機１２６ではなくバッテリ１４２から支持モータ１３６に電力を供給する。電源装置１２４は、加速期間ＴＰ１以降の定速期間ＴＰ２において、バッテリ１４２およびエンジン発電機１２６の両方から支持モータ１３６に電力を供給する。
【００３６】
支持モータ１３６の消費電力は加速期間ＴＰ１の最後の部分で最大となり、定速期間ＴＰ２に入ると減少する。したがって、電源装置１２４は、支持モータ１３６が要求する電力すなわち消費電力が増大から減少に転じると、エンジン発電機１２６から支持モータ１３６への電力の供給を開始すると言える。あるいはまた、電源装置１２４は、支持モータ１３６が要求する電力がピークを越えると、エンジン発電機１２６から支持モータ１３６への電力の供給を開始するとも言える。
【００３７】
加速期間ＴＰ１において、支持モータ１３６の消費電力は全てバッテリ１４２から供給される電力１５８で賄われており、一方開閉モータ１３２の消費電力は全てエンジン発電機１２６から供給される電力１６０で賄われている。
定速期間ＴＰ２において、支持モータ１３６の消費電力のうちの所定の割合はエンジン発電機１２６から供給される電力１６０で賄われ、残りはバッテリ１４２から供給される電力１５８で賄われる。定速期間ＴＰ２において、開閉モータ１３２の消費電力は全てエンジン発電機１２６から供給される電力１６０で賄われる。
【００３８】
エンジン発電機１２６に要求される電力は、エンジン発電機１２６から支持モータ１３６に供給すべき電力とエンジン発電機１２６から開閉モータ１３２に供給すべき電力との和に応じて増減する。エンジン発電機１２６に要求される電力の実際の値は、この和の他にコンバータ、インバータにおけるロスやベース負荷容量（照明・制御電源など）などを加味して決定される。
【００３９】
ここで、定速期間ＴＰ２においてエンジン発電機１２６から支持モータ１３６に供給される電力１６０の最大値をＸ１、加速期間ＴＰ１においてエンジン発電機１２６から開閉モータ１３２に供給される電力の最大値をＸ２、定速期間ＴＰ２においてエンジン発電機１２６から開閉モータ１３２に供給される電力をＸ３とした場合、Ｘ２又はＸ１＋Ｘ３のいずれか大きい方に対応できる容量のエンジン発電機を選定する。
加速期間ＴＰ１において支持モータ１３６の消費電力の所定の割合（例えば５０％）をエンジン発電機１２６から供給した場合、加速期間ＴＰ１においてエンジン発電機１３６が負担すべき支持モータ１３６の消費電力の最大値はＸ４となる。この場合、エンジン発電機１３６が最低限必要とする容量はＸ２＋Ｘ４となる。Ｘ２＋Ｘ４は、Ｘ２又はＸ１＋Ｘ３よりも大きな値となる。
本実施の形態では、加速期間ＴＰ１において支持モータ１３６の消費電力の全てをバッテリ１４２から供給することで、上述の通り、エンジン発電機１２６の容量をＸ２又はＸ１＋Ｘ３のいずれか大きい方に対応できる程度とすればよいものとすることができる。すなわち、加速期間ＴＰ１において支持モータ１３６の消費電力の所定の割合エンジン発電機１２６から供給する場合と比較して、エンジン発電機１２６の容量を小さくすることができ、エンジン発電機１２６を小型化することができる。
【００４０】
図３に戻り、グラブバケット１４の上昇が完了した後、浚渫船１０の隣に浮かぶ土砂運搬船（不図示）の上にグラブバケット１４を移動させるために、浚渫船１０は旋回台１０６を旋回させる。グラブバケット１４の上昇が完了した後の時刻ｔ３において、旋回台１０６を旋回させるための制御が行われる旋回期間ＴＰ６が開始される。旋回期間ＴＰ６は、旋回台１０６の旋回を加速する旋回加速期間ＴＰ７と、旋回台１０６が実質的に一定の角速度で旋回する旋回定速期間ＴＰ８と、旋回台１０６の旋回を減速する旋回減速期間ＴＰ９と、を有する。
【００４１】
旋回加速期間ＴＰ７および旋回定速期間ＴＰ８において、旋回モータ１３８の消費電力のうちの所定の割合はエンジン発電機１２６から供給される電力で賄われ、残りはバッテリ１４２から供給される電力で賄われる。
旋回減速期間ＴＰ９において、旋回モータ１３８で発電された回生電力はバッテリ１４２に蓄電される。
【００４２】
旋回台１０６が旋回してグラブバケット１４が土砂運搬船の上に移動された後の時刻ｔ４において、グラブバケット１４を開くための制御が行われる開動作期間ＴＰ１０が開始される。この開動作期間ＴＰ１０中、開閉ワイヤ１０４が繰り出されることにより開閉ドラム１１８ａにトルクが与えられるので、開閉モータ１３２は回生電力を発電する。開閉モータ１３２で発電された実質的に全ての回生電力は、第１抵抗器１３４によってジュール熱として散逸される。
【００４３】
グラブバケット１４が開状態となり土砂が土砂運搬船に移された後の時刻ｔ５において、旋回台１０６を再度旋回させるための制御が行われる再旋回期間ＴＰ１２が開始される。再旋回期間ＴＰ１２における動作は旋回期間ＴＰ６におけるそれと同様である。
【００４４】
再旋回後の時刻ｔ６において、グラブバケット１４の巻き下げが開始される。すなわち、昇降装置１００は巻き下げモードとなる。巻き下げモードの期間ＴＰ１１中、グラブバケット１４の自重により支持ワイヤ１０２が繰り出される。支持ワイヤ１０２が繰り出されることにより支持ドラム１１６ａにトルクが与えられるので、支持モータ１３６は回生電力を発電する。支持モータ１３６で発電された回生電力はバッテリ１４２に蓄電される。
【００４５】
巻き下げモードにおいてグラブバケット１４は閉状態である必要はなく開いていてもよいので、グラブバケット１４は開閉ワイヤ１０４がある程度緩められた状態で下降する。この場合、支持ワイヤ１０２がグラブバケット１４の実質的に全ての重量を支えることとなる。したがって、開閉モータ１３２で発電される回生電力は支持モータ１３６で発電される回生電力よりも小さい。開閉モータ１３２で発電された回生電力は、第１抵抗器１３４によってジュール熱として散逸される。
【００４６】
グラブバケットを昇降させる昇降装置では、他の種類の昇降装置とは異なり、グラブバケット自体が比較的重いので、グラブバケットの下降時に比較的大きな回生電力が生じる。本実施の形態に係る昇降装置１００によると、グラブバケット１４の下降時に生じるこの大きな回生電力はバッテリ１４２に蓄電され、力行時に必要に応じて使用される。これにより、エンジン発電機１２６に要求される発電の容量を低減することができる。その結果、より小型のエンジン発電機を使用することができる。また、従来排熱されていた回生電力を力行に使用するようにしたので、その分エンジン発電機の燃料の消費を抑えることができる。
【００４７】
浚渫船１０のような船舶ではエンジン発電機を置けるスペースが限られているので、エンジン発電機を小型化できる本実施の形態に係る昇降装置１００は、船舶への応用に適している。
【００４８】
グラブバケット１４の開閉動作により生じる回生電力は比較的小さい。また巻き下げモードにおいて開閉ワイヤ１０４は緩められるので、巻き下げモードにおいて開閉モータ１３２で発電される回生電力も小さい。すなわち、グラブバケット１４のオペレーション中に開閉モータ１３２で発電される回生電力は総じて比較的小さい。そこで本実施の形態に係る昇降装置１００では、開閉モータ１３２側には蓄電手段を設けず、開閉モータ１３２の回生電力は第１抵抗器１３４で消費させる。これにより、比較的高価な部材であるバッテリを開閉モータ１３２側には設けなくてもよいので、昇降装置１００全体のコストアップを抑制できる。
【００４９】
一般にバッテリ１４２が長い間高出力を維持するとバッテリ１４２の劣化が早まる。これに対応するため、巻き上げモードの期間ＴＰ５の最初から最後までバッテリ１４２とエンジン発電機１２６とを併用することにより、バッテリ１４２側の負担を抑えることが考えられる。この場合、エンジン発電機１２６に要求される電力の巻き上げモードの期間ＴＰ５内における最大値は、開閉モータ１３２の消費電力の最大値に支持モータ１３６の消費電力の最大値のエンジン発電機１２６負担分を加えた値（図４の最大値Ｘ２＋値Ｘ４）に対応する。したがって、そのように比較的大きな要求電力の最大値に応じた、比較的容量の大きなエンジン発電機を使用することとなる。
【００５０】
ここで、グラブバケット１４のオペレーションでは、グラブバケット１４の加速期間ＴＰ１は定速期間ＴＰ２よりも比較的短い。したがって、バッテリ１４２の最大出力電力よりも定速期間ＴＰ２の長さによってバッテリ１４２の劣化の度合いが左右される。そこで本実施の形態に係る昇降装置１００は、加速期間ＴＰ１において支持モータ１３６で消費される電力の実質的に全てをバッテリ１４２から供給し、定速期間ＴＰ２においてバッテリ１４２およびエンジン発電機１２６の両方から支持モータ１３６に電力を供給する。これにより、エンジン発電機１２６に要求される電力の巻き上げモードの期間ＴＰ５内における最大値を低減できる。その結果、容量のより小さな小型のエンジン発電機１２６を採用できる。
【００５１】
本発明者の検討によると、加速期間ＴＰ１において支持モータ１３６で消費される電力の実質的に全てをバッテリ１４２から供給することによりバッテリ１４２の最大出力電力が増えても、定速期間ＴＰ２が長いので、バッテリ１４２の劣化の度合いはそれほど影響を受けない。昇降装置１００全体としては、エンジン発電機１２６の小型化による恩恵のほうが大である。
【００５２】
以上、実施の形態に係る昇降装置１００およびそれが搭載される浚渫船１０について説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００５３】
実施の形態では、エンジン発電機１２６を使用する場合について説明したが、これに限られず、任意の発電機が使用されてもよい。
【００５４】
実施の形態では、各モータは交流駆動のモータである場合について説明したが、これに限られず他の駆動形式、例えば直流駆動のモータが使用されてもよい。
【００５５】
実施の形態では、旋回台１０６を旋回させる旋回駆動部１０８で発電された回生電力をバッテリ１４２に蓄電する場合について説明したが、これに限られない。例えば、電源装置は、支持ウインチ１１６および開閉ウインチ１１８のうちの少なくともひとつが取り付けられる装置本体を移動させる移動機構で発電された回生電力をバッテリに蓄電するよう構成されてもよい。装置本体の移動は例えば横行であってもよい。
【００５６】
実施の形態では、定速期間ＴＰ２において、支持モータ１３６の消費電力のうちの所定の割合はエンジン発電機１２６から供給される電力１６０によって賄われ、残りはバッテリ１４２から供給される電力１５８によって賄われる場合について説明したが、これに限られない。例えばエンジン発電機１２６に余力がない場合は、定速期間ＴＰ２における支持モータ１３６の消費電力の実質的に全てがバッテリ１４２から供給される電力により賄われてもよい。
【００５７】
実施の形態では、昇降装置１００は浚渫船１０に搭載される場合について説明したが、これに限られず、例えば昇降装置１００を陸地に設けてもよい。
【００５８】
実施の形態では、第３コンバータ１５９、第４コンバータ１５７が別体である場合について説明したが、これに限られず、それらのコンバータを統合して１つのコンバータとしてもよい。
【００５９】
実施の形態では、昇降装置１００はグラブバケット１４の旋回、昇降、開閉を行う場合について説明したが、これに限られない。グラブバケット以外の被昇降体を昇降させる昇降装置に本実施の形態に係る技術的思想を適用してもよい。
【００６０】
実施の形態では、昇降装置１００は旋回、巻き下げ、再旋回の順に動作する場合について説明したが、これに限られず、例えば旋回と巻き下げ動作とが並行して行われてもよい。図３を参照すると、時刻ｔ３、時刻ｔ４、時刻ｔ５、時刻ｔ６のいずれか同士が重なってもよい。なお、時刻ｔ１と時刻ｔ２とは重ならない。
【符号の説明】
【００６１】
１０  浚渫船、  １４  グラブバケット、  １００  昇降装置、  １０２  支持ワイヤ、  １０４  開閉ワイヤ、  １０６  旋回台、  １１０  ジブ、  １１６  支持ウインチ、  １１８  開閉ウインチ、  １２４  電源装置、  １２６  エンジン発電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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