(57)【要約】【課題】故障時に、迅速かつ安価にて修復することができるとともに、容易にメンテナンスを行うことができる産業用機関車を提供すること。【解決手段】産業用機関車１０の駆動源に、汎用可搬型のディーゼル発電機１１を用いる。そして、ディーゼル発電機１１から出力される三相交流電圧の周波数を変更するインバータ１６、および前後輪１２，１４を駆動する前後輪用モータ１３，１５も汎用品を使用する。これにより、故障時に、交換部品を迅速かつ安価に入手することができる。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄所などの構内で貨物のけん引運搬などに使用する産業用機関車において、
市販されている汎用の可搬型発電機と、
前記可搬型発電機から出力される交流電圧の周波数を制御するインバータと、
車輪を駆動する誘導モータと、
を有し、
前記可搬型発電機が発生する交流電圧を前記インバータを介して前記誘導モータに供給することにより、前記車輪を回転させることを特徴する産業用機関車。
【請求項２】
請求項１に記載する産業用機関車において、
前記可搬型発電機は、ディーゼル発電機であることを特徴とする産業用機関車。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する産業用機関車において、前記可搬型発電機の容量は、前記インバータの容量の略２倍以上であることを特徴とする産業用機関車。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの産業用機関車において、
各種アクチュエータを駆動するために必要な油圧を発生する油圧発生装置を備えていることを特徴とする産業用機関車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鉄所などの構内で、貨物のけん引運搬などに使用される産業用機関車に関する。さらに詳細には、交換部品の入手性に優れた産業用機関車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄所を初めとする大型製品を扱う構内では、その運搬、移動のために産業用機関車が使用されている。そして、このような産業用機関車として多く使用されているのがディーゼル機関車である。このディーゼル機関車には、ＤＨＬ（Ｄｉｅｓｅｌ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｌｏｃｏｍｏｔｉｖｅ）と呼ばれる機関車、およびＤＥＬ（Ｄｉｅｓｅｌ　ＥｌｅｃｔｒｉｃＬｏｃｏｍｏｔｉｖｅ）と呼ばれる機関車があるが、製鉄所などの構内では、ＤＨＬが多く使用されている。このＤＨＬは、ディーゼルエンジンから液体式トルクコンバータおよび減速機を介して車輪を駆動するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したディーゼル機関車は、故障時に部品の入手が困難であったり、あるいはかなりの時間を要したりするため、迅速に修復することが困難であるという問題があった。なぜなら、ディーゼル機関車の構成部品のほとんどは専用品であるからである。そして、修復するまでに時間を要すると、製鉄所などの構内における製品などの運搬、移動に支障を来してしまう。また、交換部品のほとんどは専用品であるから高価なものであり、その結果、修復費用が高くなってしまうという問題もあった。さらに、定期的なメンテナンスを行う場合にも、専門の技術者が必要であるという問題もあった。
【０００４】
ここで、製鉄所の構内で使用する限りにおいては、長い距離を走行する必要もなく、また急な傾斜もないため、産業用機関車に対して高性能（高馬力）が要求されていない。そこで、本発明者は、修復やメンテナンスなどの補修作業を容易に行えるようにするために、若干の性能低下はあるものの、汎用の発電機を駆動源として利用することを考え出した。
【０００５】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、故障時に、迅速かつ安価にて修復することができるとともに、容易にメンテナンスを行うことができる産業用機関車を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る産業用機関車は、製鉄所などの構内で貨物のけん引運搬などに使用する産業用機関車において、市販されている汎用の可搬型発電機と、可搬型発電機から出力される交流電圧の周波数を制御するインバータと、車輪を駆動する誘導モータと、を有し、可搬型発電機が発生する交流電力をインバータを介して誘導モータに供給することにより、車輪を回転させることを特徴するものである。
【０００７】
この産業用機関車では、市販されている汎用の可搬型発電機で発電された三相交流電圧の周波数がインバータにより変更され、その周波数変更後の三相交流電圧が誘導モータに供給される。これにより、誘導モータがインバータで設定された周波数に応じた回転数で駆動して車輪が回転する。そして、インバータにより、周波数を変更して誘導モータの回転数を制御し、産業用機関車の車速を制御する。
【０００８】
このように産業用機関車の駆動源に汎用の可搬型発電機を使用しているので、発電機が故障した場合には、交換部品の入手性が非常によく、容易に交換することができる。そして、発電機の電圧、周波数が同じであれば、発電機メーカの変更や容量の変更も容易に行えることも、トラブル時の迅速な対応を可能としている。また、メンテナンスも簡単に行うことができるとともに、機関車自体を非常に安価に製造することができる。
【０００９】
また、発電機は各容量のものが豊富にラインナップされていることと、複数台の並列運転が行えるため、機関車の大型化にも対応することができる。そして、複数の発電機を搭載した場合には、負荷に応じて運転の切替ができるので、省エネ化を図ることができる。さらに、産業用機関車は、発電機を搭載しているため、電源車としても使用することができる。つまり、電源がない場合であっても、商用電力用機器を使用することができる。また、発電機は可搬型であるから、発電機を機関車から簡単に取り外すことができるため、発電機を一時的に本来の発電機として使用することもできる。
【００１０】
ここで、本発明に係る産業用機関車においては、可搬型発電機は、ディーゼル発電機であることが望ましい。
【００１１】
現状においては、ディーゼル発電機が最も多く市場で流通しているため、最も安価かつ迅速に入手することができるからである。ただし、将来、ディーゼル発電機以外の発電機が汎用化され、市場に多く流通するようになれば、その発電機を用いてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る産業用機関車においては、可搬型発電機の容量は、インバータの容量の略２倍以上であることが望ましい。
【００１３】
インバータから高調波ノイズが発生して、高調波ノイズが発電機にも入力される場合があるため、発電機が高調波ノイズの影響を受けないようにするためである。すなわち、発電機の容量がインバータの容量と同等であると、高調波ノイズにより発電機が故障するおそれがあるからである。
【００１４】
さらに、本発明に係る産業用機関車においては、各種アクチュエータを駆動するために必要な油圧を発生する油圧発生装置を備えていることが望ましい。
【００１５】
これにより、産業用機関車を、けん引車の他、作業車としても使用することができるようになるからである。なお、産業用機関車に設ける油圧発生装置の数や、油圧発生装置が発生する油圧の大きさは使用目的に応じて最適な値に設定することになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の産業用機関車を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態に係る産業用機関車は、製鉄所で製品などの運搬に使用する小型の機関車である。そこで、本実施の形態に係る産業用機関車の概略構成を図１〜図５に示す。図１は、産業用機関車１０を示す斜視図である。図２は、産業用機関車１０を示す側面図である。図３は、産業用機関車１０を示す平面図である。図４は、産業用機関車１０の底面図である。図５は、産業用機関車１０を後方から見た図である。
【００１７】
産業用機関車１０には、図１、図２に示すように、駆動源であるディーゼル発電機１１と、前輪１２を駆動する前輪用モータ１３と、後輪１４を駆動する後輪用モータ１５と、これらのモータ１３，１５の回転を制御するインバータ１６と、インバータ１６の動作などを制御するための操作パネル１７とが備わっている。
【００１８】
ディーゼル発電機１１は、市販されている可搬型の発電機であり、例えば、その容量は５０Ｈｚ，５０ｋＶＡである。そして、ディーゼル発電機１１は、車両前方寄りにほぼ中央の位置に設置されている。本実施の形態では発電機は１つであるが、複数の発電機を配置してそれぞれを並列接続することもできる。これにより、産業用機関車１０の出力を高める（大型化する）ことができる。そして、複数の発電機を配置した場合には、負荷に応じて運転の切替ができるので、省エネ化を図ることができる。
【００１９】
また、駆動源に汎用のディーゼル発電機１１を使用することにより、機関車自体を非常に安価に製造することができる。さらに、産業用機関車１０が汎用のディーゼル発電機１１を搭載することにより、産業用機関車１０はけん引車の他に、電源車としても使用することができる。つまり、電源がない場合であっても、商用電力用機器を使用することができる。また、ディーゼル発電機１１は可搬型であるから、ディーゼル発電機１１を産業用機関車１０から簡単に取り外すことができるため、ディーゼル発電機１１を一時的に発電機として使用することもできる。
【００２０】
前輪１２と後輪１４は、ともに鉄輪であり、製鉄所の構内に敷設されたレール上を走行するようになっている。そして、図４に示すように、前輪１２の車軸１２ａにギヤボックス１３ａを介して前輪用モータ１３が接続されている。同様に、後輪１４の車軸１４ａにギヤボックス１５ａを介して後輪用モータ１５が接続されている。これら前輪用モータ１３および後輪用モータ１５は、ともに市販されている汎用の三相誘導モータ（インバータモータ）であって、例えば、出力は１１ｋＷである。
【００２１】
これらの前輪用モータ１３および後輪用モータ１５の駆動を制御するインバータ１６は、市販されている汎用の可変電圧可変周波数（ＶＶＶＦ）インバータであって、例えば、その容量は２２ｋＶＡである。このインバータ１６は、ディーゼル発電機１１から出力される三相交流電圧の周波数を変化させて、周波数変更後の三相交流電圧を前輪用モータ１３および後輪用モータ１５に供給するようになっている。
【００２２】
このようにインバータ１６の容量は、ディーゼル発電機１１の容量の約１／２となっている。すなわち、ディーゼル発電機１１の容量がインバータ１６の容量の約２倍になっている。このようにインバータ１６の容量よりも大きい容量を持つディーゼル発電機１１を使用するのは、次に述べる理由からである。すなわち、インバータ１６で三相交流電圧の周波数を変更する際に、高調波ノイズが発生する。この高調波ノイズは、ディーゼル発電機１１にも入力される場合がある。そして、ディーゼル発電機１１の容量がインバータ１６の容量と同等であると、この高調波ノイズによりディーゼル発電機１１が故障するおそれがある。しかしながら、ディーゼル発電機１１の容量をインバータ１６の容量よりも大きく（約２倍以上に）すれば、インバータ１６からの高調波ノイズがディーゼル発電機１１に入力されても、ディーゼル発電機１１は大きな影響を受けない。したがって、ディーゼル発電機１１の信頼性を高めることができる。このため、ディーゼル発電機１１の容量をインバータ１６の容量の約２倍にしているのである。
【００２３】
操作パネル１７には、産業用機関車１０の速度を調整するための車速レバー、警報器２０を鳴らすためのホーンスイッチ、前後輪用モータ１３，１５の回転方向を変えることにより産業用機関車１０の進行方向を変えるための前進・後進スイッチ、産業用機関車１０の速度を表示する速度計などが設けられている。そして、図５に示すように、乗務員が産業用機関車１０に乗り込んで操作パネル１７を操作することにより、産業用機関車１０を走行させるようになっている。なお、本実施の形態に係る産業用機関車１０は、リモコン操作により走行させることもできるようにもなっており、そのための受信用アンテナ２１が車両後方に設置されている。
【００２４】
ここで、産業用機関車１０の走行制御系について、図６を用いて説明する。図６は、産業用機関車１０の走行制御系を示すブロック図である。産業用機関車１０の走行制御系は、図６に示すように、ディーゼル発電機１１、インバータ１６、操作パネル１７、および前後輪用モータ１３，１５により構成されている。そして、ディーゼル発電機１１、前輪用モータ１３、後輪用モータ１５、および操作パネル１７が、それぞれインバータ１６に接続されている。
【００２５】
そして、インバータ１６に、ディーゼル発電機１１から出力される三相交流電圧が入力されるようになっている。また、前輪用モータ１３および後輪用モータ１５に、インバータ１６から出力される周波数が変更された三相交流電圧が入力されるようになっている。すなわち、産業用機関車１０では、ディーゼル発電機１１から出力される三相交流電圧の周波数をインバータ１６により可変することにより、前輪用モータ１３および後輪用モータ１５の回転数を制御して、車速を調整するようになっているのである。
【００２６】
さらに、産業用機関車１０には、図３に示すように、車両前方に油圧発生ユニット１８が設けられ、車両後方に油圧発生ユニット１９が設けられている。油圧発生ユニット１８は、アウトリガ用の油圧を供給するためのユニットであり、７０ＭＰａの油圧を発生させることができるものである。一方、油圧発生ユニット１９は、被けん引車の各種アクチュエータを作動させるための油圧を供給するためのユニットであり、７ＭＰａの油圧を発生させることができるものである。これにより、産業用機関車１０は、けん引車の他、作業車としても使用することができるようになっている。
【００２７】
次に、上記の構成を有する産業用機関車１０の動作について説明する。産業用機関車１０を前進させる場合には、乗務員が機関車に乗り込み、操作パネル１７に設けられている前進・後進スイッチを前進に設定し、車速レバーを操作する。この操作により、ディーゼル発電機１１から三相交流電圧が出力されて、インバータ１６に入力される。インバータ１６では、入力された三相交流電圧の周波数が車速レバーの操作量に応じたものに変更される。そして、周波数が変更された三相交流電圧は、前輪用モータ１３および後輪用モータ１５にそれぞれ入力される。その結果、インバータ１６で設定された周波数に応じた回転数で、前輪用モータ１３および後輪用モータ１５が駆動される。かくして、産業用機関車１０が走行する。
【００２８】
実際は、乗務員が操作パネル１７の車速レバーを操作すると、インバータ１６で設定される周波数が低周波数から徐々に高周波数へと変更され、前輪用モータ１３および後輪用モータ１５の回転数が徐々に高くなるように制御される。これにより、スリップすることなく産業用機関車１０が走行し始め、その後所定の速度で走行する。
【００２９】
なお、産業用機関車１０を後進させる場合には、操作パネル１７に設けられている前進・後進スイッチを後進に設定し、車速レバーを操作することにより、前進の場合と同様の制御が行われて車両が後進する。
【００３０】
ここで、産業用機関車１０の駆動系が故障した場合の対応について説明する。本実施の形態に係る産業用機関車１０では、上記したように、ディーゼル発電機１１、インバータ１６、およびモータ１３，１５に汎用品を使用している。このため、故障した部分の交換部品を迅速かつ安価に入手することができる。これにより、トラブル発生時の対応が非常に容易になる。特に、駆動源であるディーゼル発電機１１に汎用可搬型のものを使用していることにより、発電機の電圧、周波数が同じであれば、発電機メーカの変更や容量の変更を容易に行えることから、トラブル時の迅速な対応が可能である。また、メンテナンスも簡単に行うことができる。
【００３１】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る産業用機関車１０によれば、ディーゼル発電機１１、インバータ１６、およびモータ１３，１５に汎用品を使用しているので、故障時に、交換部品を迅速かつ安価に入手することができる。これにより、トラブル発生時の対応が非常に容易になる。
【００３２】
また、産業用機関車１０の駆動源に汎用可搬型のディーゼル発電機１１を使用しているので、発電機の電圧、周波数が同じであれば、発電機メーカの変更や容量の変更を容易に行えることから、トラブル時の迅速な対応が可能である。また、メンテナンスも簡単に行うことができる。さらに、機関車自体を非常に安価に製造することができる。またさらに、産業用機関車１０をけん引車の他に、電源車としても使用することができる。
【００３３】
さらに、産業用機関車１０では、インバータ１６の容量の約２倍の容量を持つディーゼル発電機１１を使用しているので、インバータ１６が発生する高調波ノイズがディーゼル発電機１１に入力されても、ディーゼル発電機１１は大きな影響を受けない。またさらに、産業用機関車１０には、油圧発生ユニット１８，１９が設けられているので、けん引車の他、作業車としても使用することができる。
【００３４】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。上記実施の形態では、汎用の発電機にディーゼル発電機１１を使用しているが、将来的にガスタービン等の他の発電機が汎用になれば、それらの発電機も使用することができる。また、上記実施の形態では、車輪１２，１４に鉄輪を使用しているが、鉄輪をゴムタイヤにして操舵することができるようにすれば、運搬台車として利用することもできる。また、産業用機関車１０に設ける油圧発生ユニットは２つに限られず、１つあるいは３つ以上であっても良く、油圧発生ユニットが発生する油圧の大きさは使用目的に応じて最適な値に設定すればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る産業用機関車によれば、製鉄所などの構内で貨物のけん引運搬などに使用する産業用機関車において、駆動源に市販されている汎用の可搬型発電機を使用するので、故障時に、交換部品を迅速かつ安価に入手し修復することができるとともに、容易にメンテナンスを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る産業用機関車の斜視図である。
【図２】図１の産業用機関車の側面図である。
【図３】図１の産業用機関車の平面図である。
【図４】図１の産業用機関車の底面図である。
【図５】図１の産業用機関車の背面図である。
【図６】図１の産業用機関車の制御系を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０　　産業用機関車
１１　　ディーゼル発電機
１２　　前輪
１３　　前輪用モータ
１４　　後輪
１５　　後輪用モータ
１６　　インバータ
１７　　操作パネル
１８，１９　油圧発生ユニット
【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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