(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、メカ的なブレーキ装置を用いず、ホースの引き出し力に合わせてモータの制動力を調整することができる電動ホースリール装置を提供することにある。【解決手段】  ホース８を巻き取り収容するホースリール９と、ホースリール９を回転駆動するリールモータ１０とからなり、リールモータ１０によりホース８の巻き取りを行う電動ホースリール装置において、リールモータ１０を回転／制動するモータ駆動回路２２と、ホース８の引き出し力を検出する引出力検出手段１８・１９と、引出力検出手段１８・１９で検出されるホース８の引き出し力に応じてモータ駆動回路２２におけるリールモータ１０の制動力を調整する制御ボード１１を備えたものである。  【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホースを巻き取り収容するホースリールと、該ホースリールを回転駆動するリールモータとからなり、該リールモータにより前記ホースの巻き取りを行う電動ホースリール装置において、
前記リールモータを回転／制動するモータ駆動手段と、前記ホースの引き出し力を検出する引出力検出手段と、該引出力検出手段で検出されるホースの引き出し力に応じて前記モータ駆動手段におけるリールモータの制動力を調整するモータ制御手段を備えたことを特徴とする電動ホースリール装置。
【請求項２】
前記引出力検出手段は、前記リールモータの回生電圧に基づいてホースの引き出しが高速で行われているか否かを検出することを特徴とする上記請求項１記載の電動ホースリール装置。
【請求項３】
前記モータ制御手段は、前記モータ駆動手段によるモータ制動時間を相対的に増減することで、前記リールモータの制動力を可変することを特徴とする上記請求項１記載の電動ホースリール装置。
【請求項４】
前記モータ制御手段は、前記引出力検出手段で検出されるホースの引出力が所定値よりも高いときは、前記モータ駆動手段によるリールモータの制動力を変えず、所定値よりも下がったら徐々に制動力を高めていくことを特徴とする上記請求項１記載の電動ホールリール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給油、給水、放水もしくは給気等に使用されるホースをモータによりに巻き取り収容する電動ホースリール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動ホースリール装置として、特許文献１が知られている。この装置では、ホースリールにホースが巻き取り収容された状態でホースが緩んでしまうことを防止するため、ブレーキ装置にて制動をかけている。しかし、ホースを引き出すときに、制動をかけていないため、高速でホースを引き出したとき等に、ホースリールが空回りしてホースの弛みが生じるという問題があった。
【０００３】
モータの制動方式としては、特許文献２のように、モータ相間を短絡させて制動をかけるものが提案されている。この装置は、メカ的なブレーキと比べて保守・管理が容易でコストが低く、操作・制御がしやすいというメリットがある。しかし、ホースリールのリールモータとして利用するとき、モータを回転フリーにしてホースリールからホースを引き出し可能とし、所望の引き出し位置までホースを引き出したらモータに制動をかけてホースリールを停止させることになるが、制動のタイミングが早いと、モータの回生電圧が増大し、電気回路等に悪影響を及ぼしてしまう。また、制動のタイミングが遅いと、ホースリールが空回りしてホースが余分に繰り出されてしまう。これに対処するため、エンコーダ等を用いてモータの回転数で検出し、その回転数に応じて制動力を可変することも考えられるが、エンコーダ等の部品追加が必要になり、上記同様の問題点が残る。
【特許文献１】特開２００４−５９３０２号
【特許文献２】特開２０００−３２４８８４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、メカ的なブレーキ装置を用いず、ホースの引き出し力に合わせてモータの制動力を調整することができる電動ホースリール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するため、ホースを巻き取り収容するホースリールと、該ホースリールを回転駆動するリールモータとからなり、該リールモータにより前記ホースの巻き取りを行う電動ホースリール装置において、リールモータを回転／制動するモータ駆動手段と、ホースの引き出し力を検出する引出力検出手段と、引出力検出手段で検出されるホースの引き出し力に応じてモータ駆動手段におけるリールモータの制動力を調整するモータ制御手段を備えたものである。
【０００６】
引出力検出手段は、リールモータの回生電圧に基づいてホースの引き出しが高速で行われているか否かを検出するものであり、モータ制御手段は、モータ駆動手段によるモータ制動時間を相対的に増減することで、リールモータの制動力を可変する。そして、引出力検出手段で検出されるホースの引出力が所定値よりも高いときは、リールモータの制動力を変えず、所定値よりも下がったら徐々に制動力を高めていくようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、メカ的なブレーキ装置に比べ、故障の発生・定期的なメンテナンス・高コストが軽減される。また、ホースの引き出し時に発生するリールモータの回生電圧からホースが勢いよく（高速で）引き出されていると判断すると、ホース引出力すなわちリールモータの回生電圧に応じてリールモータの制動力を調整するようにしたので、ホースの引出力に応じたモータの制動が得られ、ホースが高速で引き出されている状態で制動をかけることによる回生電圧の上昇を防ぐとともに、ホースを引き出し終えた状態でのホースの弛みを防止することができる。
【実施例１】
【０００８】
以下、図面を用いて本発明の実施例１について説明する。図１は実施例１の電動ホースリール装置を搭載した給油装置の構成を示す説明図である。
１は灯油等の燃料油を貯えるタンク、２は該タンク１に並設される給油装置本体で、ともに車両の荷台に載置され、給油目的地まで車両で移動させ、現地の被給油容器へ計量給油を行うものである。３はタンク１と給油装置本体２を繋ぐ給油管で、タンク１内の燃料油を圧送するポンプ４と、給油量を測定する流量計５と、給油流速を加減する調節弁６とを備え、先端には給油ノズル７を備えた給油ホース８が接続されている。９は給油ホース８を巻き取り収容するホースリールで、リールモータ１０により回転駆動される。
【０００９】
図２は実施例１の制御系を示すブロック図である。
１１は制御ボードで、ＣＰＵ・ＲＯＭ・ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを備え、ポンプ４の駆動回路１２と、流量計５で測定される給油量に基づき一定流量毎に流量信号を出力する流量発信器１３と、調節弁６の開度を調節する弁駆動装置１４と、リールモータ１０の制御回路１５と、リールモータ１０で発生する回生電圧を放電する放電部１６と、リールモータ１０の電流値を検出する電流検出部１７と、リールモータ１０の電圧値を検出するモータ電圧検出部１８と、車載バッテリーＢＴの電圧を検出する電源電圧検出部１９と、メイン操作ボード２０と、ホースリール操作ボード２１とが接続されている。
【００１０】
モータ制御回路１５は、モータ駆動回路２２を介してリールモータ１０を回転制御する。このモータ駆動回路２２は、リールモータ１０を中央に配置して４つのＮチャネルＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をブリッジ型に接続したＨブリッジ回路からなり、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフによってリールモータ１０を正転・逆転・停止・制動する。
【００１１】
すなわち、図３に示すように、モータ駆動回路２２のスイッチング素子Ｑ１・Ｑ４をオンにし、スイッチング素子Ｑ２・Ｑ３をオフにすると、リールモータ１０が正転する方向に電流が流れる。逆に、スイッチング素子Ｑ１・Ｑ４をオフにし、スイッチング素子Ｑ２・Ｑ３をオンにすると、リールモータ１０が逆転する方向に電流が流れる。そして、正転する方向に電流を流す時間Ｔ１と逆転する方向に電流を流す時間Ｔ２のデューティ比をモータ制御回路１５によってＰＷＭ制御することで、リールモータ１０を正転・逆転・停止がさせることができる。つまり、Ｔ１＝Ｔ２ならば停止、Ｔ１＞Ｔ２ならば正転、Ｔ１＜Ｔ２ならば逆転となる。また、スイッチング素子Ｑ１・Ｑ２をオフにし、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ４をオンにすると、リールモータ１０が短絡して制動状態となり、全てのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオフにすると、リールモータ１０はフリー状態となる。そして、制動している時間Ｔ３とフリーになっている時間Ｔ４のデューティ比をＰＷＭ制御することで、リールモータ１０の制動力を調整することができる。つまり、単位時間当たりの制動時間Ｔ３の割合を高くする毎に制動力が強くさせることができる。
【００１２】
また、図４に示すように、正転する方向に電流を流す時間Ｔ１と逆転する方向に電流を流す時間Ｔ２の比率を増減することで回転速度を切り替えることができる。すなわち、後述する速度切替スイッチ２８で切り替えできるホース巻き取り速度は、単位時間当たりの正転する方向に電流を流す時間Ｔ１の割合を高くする毎に速度を早くさせることができる。
【００１３】
放電部１６は、給油ホース８を引き出す際にリールモータ１０で発生する回生電圧を消費させ、電子部品等の故障を防ぐものである。電流検出部１７は、リールモータ１０が故障や過剰な巻き取り状態等によってモータロックしたことを検出してリールモータ１０を停止するものである。モータ電圧検出部１８及び電源電圧検出部１９は、車載バッテリーＢＴとモータ電圧の差によって給油ホース８を引き出す際にリールモータ１０で発生する回生電圧を算出するものである。電源電圧検出部１９は、車載バッテリーＢＴに逆接防止ダイオードＤを介して接続される。
【００１４】
メイン操作ボード２０は、電源のオン・オフをはじめとしプリセット給油量の入力や給油量の集計等の操作を行う入力部２３と、給油量およびその金額等を表示する表示部２４とを備えている。ホースリール操作ボード２１は、給油ホース８の引き出しスイッチ２５・巻き取りスイッチ２６・停止スイッチ２７と、給油ホース８の巻き取り速度を切り替える速度切替スイッチ２８と、各スイッチ２５〜２８の入力を許可する運転許可スイッチ２９とを備えている。
【００１５】
次に、上記構成を備えた実施例１の給油装置の動作について説明する。
まず、運転許可スイッチ２９をオンにして、メイン操作ボード２０の入力部２３にて給油量をプリセット（例えば、灯油５０リットル）する。その後、給油ホース８を希望する給油位置まで引き出していき、ホース先端の給油ノズル７で給油を開始する。プリセットした給油量になると給油は終了となり、給油ホース８を巻き取って動作終了となる。
【００１６】
さて、このような給油動作における給油ホース８の引き出し動作及び給油ホース８の巻き取り動作について説明する。
ａ．引き出し動作
ホースリール操作ボード２１の引き出しスイッチ２５を入力すると、給油ホース８をホースリール９から引き出し可能状態となる。制御ボード１１では、モータ電圧Ｖｍと電源電圧Ｖｂの監視を開始し、モータ電圧Ｖｍと電源電圧Ｖｂの差からホースを引き出す際にリールモータ１０で発生する回生電圧ΔＶを算出している。また、モータ制御回路１５では、モータ駆動回路２２におけるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の制動時間Ｔ３とフリー時間Ｔ４のデューティ比を制御して所定の制動力Ｐａを与え、リールモータ１０に若干の制動力を掛けている。
【００１７】
停止スイッチ２７を入力すると、リールモータ１０に高率の制動力を与え、ホースリール９にブレーキをかけて停止させる制動動作が行われる。このとき、算出される回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓ以上の場合、図４（ａ）に示すように、給油ホース８が高速で引き出されていると判断し、急激な制動による回生電圧の上昇を避けるため、時間Ｔａをかけて制動力Ｐａを制動力Ｐｍａｘまで緩やかに上げていき、リールモータ１０を制動させる。一方、回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓを下回っている場合、図４（ｂ）に示すように、時間Ｔｂ（＜Ｔａ）で制動力Ｐａを制動力Ｐｍａｘまで瞬時に上げてリールモータ１０を制動させる。
【００１８】
停止スイッチ２７を入力せず、ホースリール９の引き出しを止めたときには、給油ホース８の弛みを防止するため、そのときの回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓ以上の場合、図５（ａ）に示すように、給油ホース８が高速で引き出されていると判断し、回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓを下回るまで待ち、回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓを下回ったら時間Ｔｃをかけて制動力Ｐａを制動力Ｐｂまで上げ、再び制動力Ｐａに戻す。また、回生電圧ΔＶが所定電圧Ｖｓを下回っている場合には、図５（ｂ）に示すように、制動力Ｐａのままに保持され、ホース引き出しにより発生する回生電圧ΔＶは、放電部１６に流れて消費される。尚、回生電圧を早急に且つ完全に消費するため、リールモータ１０に停止状態のデューティ比を与えるようにしてもよい。
【００１９】
ｂ．巻き取り動作
ホースリール操作ボード２１の巻き取りスイッチ２６を入力すると、給油ホース８をホースリール９に巻き取るため、リールモータ１０が正転する。モータ制御回路１５では、前述したように、モータ駆動回路２２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御してリールモータ１０を速度調整しながら正転する。すなわち、モータが正転する方向に電流を流す時間Ｔ１と逆転する方向に電流を流す時間Ｔ２のデューティ比をＴ１＞Ｔ２の関係に制御し、速度切替スイッチ２８で選択した速度になるよう、正転する方向に電流を流す時間Ｔ１の比率を加減する。このとき、モータを低速までの加速させる時間を低速から中速あるいは中速から高速ままで加速させる時間よりも短くして、スムーズな巻き取り開始を図っている。
【００２０】
給油ホース８が巻き取り位置まで巻き取られて、停止スイッチ２７を入力すると、モータの停止状態、すなわちＴ１＝Ｔ２の状態まで徐々に減速させていく。停止スイッチ２７が押されないまま、給油ホース８が格納状態まで巻き取られてしまった場合は、モータの電流検出部１７が過電流を検出し、直ちにモータを停止させるものである。このとき、ホースリールへの巻き込みがあった場合に備えて、モータを停止状態とする前に所定時間モータ１０をフリー状態にするのが望ましい。これにより、仮にホースリールに巻き込まれた場合でもモータがフリーになるので、簡単に脱出することが可能になる。
【００２１】
このように構成する実施例１の電動ホースリール装置では、ホースを勢いよく引き出したとしても、モータに発生する回生電圧の値に応じてモータブレーキの制動力を調整することで、過剰な回生電圧の上昇が防止され、回生電圧が所定値まで下がってきた段階で制動力を徐々に高めていくことでホースリールの惰性回転によるホースの弛みが防止されるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施例１の電動ホースリール装置を備えた給油装置を示す説明図である。
【図２】実施例１の制御系を示すブロック図である。
【図３】モータ駆動回路のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４の動作タイミングを示す説明図である。
【図４】モータの回転速度を切り替える概念を示す説明図である。
【図５】ホースの引出状態を停止スイッチで停止したときの制動タイミングを示す説明図である。
【図６】給油ホースの引出状態を停止スイッチを入力しないで停止したときの制動タイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    タンク
２    給油装置本体
８    給油ホース
９    ホースリール
１０  リールモータ
１１  制御ボード
１５  モータ制御回路
１６  放電部
１７  電流検出部
１８  モータ電圧検出部
１９  電源電圧検出部
２２  モータ駆動回路
【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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