(57)【要約】【課題】長距離の運転が可能で、しかも排ガスも少ない遊覧用動力車を得る。【解決手段】動力車にバッテリ２５０とマイクロタービン発電装置２１０とを搭載し、マイクロタービン発電装２１０で発電した電力を、パワーコントローラ２４０を介して走行駆動システム４２０に供給して車輪１４２を駆動する。マイクロタービン発電装置２１０の発電電力が余剰である場合には、その余剰電力をバッテリ２５０に充電し、不足する場合にはバッテリ２５０から走行駆動システム４２０に供給する。これにより、走行距離に制約がなくなり輸送効率が向上し、また排気ガスのＮＯｘの濃度も低減できる。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで駆動され、操舵機構を有する遊覧用動力車において、
ガスタービンで発電機を駆動して発電するマイクロタービン発電装置、バッテリ、および、前記マイクロタービン発電装置の出力の制御を行って直流電力を出力するパワーコントローラを有する電力系と、
前記電力系を操作する電力系操作システムと、
車輪を駆動して走行するためのモータ、前記モータの速度を検出する速度検出器、ならびに、前記発電機およびバッテリの一方または双方の電力を用いて前記モータを駆動制御するモータドライバを有する走行駆動系と、
前記走行駆動系を操作する走行駆動系操作システムと、を有し、
前記電力系操作システムは、前記バッテリの端子電圧を示す信号を取り込んで、該端子電圧に応じた出力指令を生成して、前記パワーコントローラに出力し、
前記パワーコントローラは、出力指令に基づいて前記マイクロタービン発電装置の出力を制御し、
前記走行駆動系操作システムは、発進、加減速および停止の操作指示を外部から受け付け、指示に応じて速度指令を生成して、前記モータドライバに対して出力し、
前記モータドライバは、前記速度指令と、前記速度検出器により検出されたモータの回転速度とを比較して、モータを駆動する制御を行うこと
を特徴とする遊覧用動力車。
【請求項２】
請求項１に記載の遊覧用動力車において、
前記マイクロタービン発電機とバッテリとは、浮動充電方式により前記パワーコントローラに給電することを特徴とする遊覧用動力車。
【請求項３】
請求項１および２のいずれか一項に記載の遊覧用動力車において、
前記モータドライバは、前記モータを発電機として用いて制動を行う際に発生する電力を、前記バッテリに充電する制御をさらに行うことを特徴とする遊覧用動力車。
【請求項４】
請求項１、２および３のいずれか一項に記載の遊覧用動力車において、
前記マイクロガスタービン発電装置は、発電機として交流発電機を有し、
前記パワーコントローラは、交流を直流に変換する変換器を有すること
を特徴とする遊覧用動力車。
【請求項５】
請求項１、２、３および４のいずれか一項に記載の遊覧用動力車において、
前記モータドライバは、直流電力を交流電力に周波数可変で変換するインバータを有することを特徴とする遊覧用動力車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テーマパーク、動物園、植物園、公園、遊園地等の敷地内を走行する遊覧用動力車に係り、特に、軌道を持たず、敷地内を自由に走行することができる遊覧用動力車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遊園地によっては、小型の客車を牽引車により牽引して、遊園地内を走行する乗り物を用意していることがある。このような乗り物は、遊園地の顧客を特定の場所から他の場所に搬送すること、また、顧客を当該遊園地内において遊覧させることを目的とするものである。典型的なものとして、動力源を有する牽引車により客車を牽引する形式のものと、動力源を有し、顧客を乗せて自走する形式のものとがある。
【０００３】
さて、この種の乗り物としては、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等の内燃機関を動力源とするものと、モータを用いる電気駆動のものとに大別される。内燃機関を用いる前者は、燃料を補給することにより、時間的な制約がほとんどない状態で稼動させることが可能である。一方、電気駆動の後者は、排気ガスが発生しないため、環境に優しいという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境保護の観点から、公道を走行する乗用車、貨物車等において、内燃機関による駆動からモータによる駆動に移行することが求められている。例えば、電気自動車、ハイブリッド車等が種々開発されつつある。遊園地において使用される動力車においても同様に、モータ駆動に移行することが望まれる。
【０００５】
しかし、モータ駆動を実現するには、電源の問題を解決する必要がある。現在、燃料電池を電源とするものが開発されつつある。しかし、いまだ実験の域を出ない。そのため、現時点では、バッテリを電源とするバッテリ式動力車が主流である。
【０００６】
バッテリ式動力車は、排気ガスを発生せず、環境に優しいという特徴を有する。しかし、このような動力車には、バッテリを用いている関係上、バッテリの容量（最大充電電荷量）による走行距離の制約が生じる。すなわち、一定時間使用すると、ある程度の時間をかけてバッテリの充電を行う必要があるため、この充電時間中は稼動できないという問題がある。
【０００７】
ところで、例えば、遊園地においては、入場者数が、休日、夏休みシーズン等の多客時と、ウィークデー等の遊覧客が少ない閑散時とで大きく異なる。遊園地側としては、多客時に十分なサービスを提供できる用意が必要となる。具体的には、乗り物の運行を頻繁に行う必要がある。また、開園時間を延長する場合には、運行時間が長くする必要がある。そのため、動力車について長い稼働時間を確保する必要がある。そのために、大容量のバッテリを搭載することが考えられる。
【０００８】
しかし、バッテリ式動力車の場合、大容量バッテリを搭載することにより、稼働時間を長くすることができる反面、充電時間が長くなるという問題を生じる。このため、多客状態が連続する場合、例えば、年末年始、夏休み、連休等の場合には、充電が間に合わなくなるという問題が生じる可能性がある。これに対して、動力車数を余分に用意することが考えられる。しかし、それでは、遊園地として余分な投資が必要となり、好ましくない。
【０００９】
本発明の目的は、エネルギ源の補給が短時間に行えると共に、長時間の運行が可能で、しかも、排ガスが少ない遊覧用動力車を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、モータで駆動され、操舵機構を有する遊覧用動力車において、
ガスタービンで発電機を駆動して発電するマイクロタービン発電装置、バッテリ、および、前記マイクロタービン発電装置の出力の制御を行って直流電力を出力するパワーコントローラを有する電力系と、
前記電力系を操作する電力系操作システムと、
車輪を駆動して走行するためのモータ、前記モータの速度を検出する速度検出器、ならびに、前記発電機およびバッテリの一方または双方の電力を用いて前記モータを駆動制御するモータドライバを有する走行駆動系と、
前記走行駆動系を操作する走行駆動系操作システムと、を有し、
前記電力系操作システムは、前記バッテリの端子電圧を示す信号を取り込んで、該端子電圧に応じた出力指令を生成して、前記パワーコントローラに出力し、
前記パワーコントローラは、出力指令に基づいて前記マイクロタービン発電装置の出力を制御し、
前記走行駆動系操作システムは、発進、加減速および停止の操作指示を外部から受け付け、指示に応じて速度指令を生成して、前記モータドライバに対して出力し、
前記モータドライバは、前記速度指令と、前記速度検出器により検出されたモータの回転速度とを比較して、モータを駆動する制御を行うこと
を特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の遊覧用動力車に関する実施形態について説明する。以下の実施形態では、客車を牽引する牽引車を例として説明する。
【００１２】
図１から図４に、本発明の実施の形態に係る遊覧用動力車の構造を示す。また、図５から図７に、本発明の一実施形態に係る動力車における、マイクロタービン発電装置とバッテリとを電源とするハイブリッド給電により駆動する構成の概要を示す。
【００１３】
遊覧動力車は、ボディ１００と、走行系１４０と、電力系２００と、電力系操作システム３００と、走行駆動系４００と、走行駆動系操作システム５００と、計器盤６００とを有する。
【００１４】
ボディ１００には、モータ収容部１１０と、運転員を収容するキャビン１２０と、マイクロタービン発電機２３０等を収容するマイクロタービン発電装置収容部１３０とを備える。また、ボディ１００の背面には、図示しない客車を連結するための連結器１６０と、客車に対する給電を行うためのジャンパケーブルコネクタ１６１が設けられている。また、マイクロタービン発電装置収容部１３０には、マイクロタービン発電機の排気ガスを放出する排気管２１５が設けられている。
【００１５】
モータ収容部１１０には、モータ４２０と、該モータ４２０の冷却水を冷却するためのラジエータ４２１と、モータ４２０の回転を減速して伝達する減速ギア（本例では１：２．５のギア比）４２２を有する。減速ギア４２２は、後述するユニバーサルジョイント１４３と連結されている。ラジエータ４２１には、図示していない冷却水循環ポンプが連通している。
【００１６】
キャビン１２０には、運転者が運転操作するための各種機器が配置されている。例えば、ステアリングホイール１５０と、運連席コントローラ５１０と、アクセルペダル５１２、ブレーキペダル５１３と、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル踏込量検出センサ５１４と、ブレーキペダルの踏込量を検出するブレーキ踏込量検出センサ５１５と、計器盤６００とが配置される。
【００１７】
運転席コントローラ５１０には、前進（Ｄ；ドライブ）、停止（Ｎ；ニュートラル）、後進（Ｒ；リバース）の各運転モードを選択するためのモードセレクタ５１１が設けられている。また、運連席コントローラ５１０には、モードセレクタ５１１により選択されたモードを示す信号と、アクセル踏込量検出センサ５１４により検出されたアクセルペダルの踏込量を示す信号と、ブレーキ踏込量検出センサ５１５により検出されたブレーキペダルの踏込量を示す信号とが収集される。ブレーキペダル５１３は、図示していない油圧ブレーキ装置と連結され、ペダルの踏込量に応じた油圧により車輪に設けられたディスクブレーキ（図示せず）を作動させる。
【００１８】
計器盤６００には、電圧計６１０と、速度計６２０と、運転モードを示す表示灯６３０とが配置される。電圧計６１０は、パワーコントローラ２４０の出力電圧を示す。表示灯６３０には、前進を示すドライブ灯６３１と、中立を示すニュートラル灯６３２と、後進を示すリバース灯６３３とが設けられている。
【００１９】
走行系１４０は、前輪１４１および後輪１４２と、後輪１４２にトルクを伝達するユニバーサルジョイント１４３と、車軸１４４と、ディファレンシャルギア１４５（図５参照）とが配置される。ディファレンシャルギア１４５には、ユニバーサルジョイント１４３が接続され、走行駆動系４００からトルクが伝達される。
【００２０】
電力系２００は、図６および７に示すように、マイクロタービン発電装置２１０と、パワーコントローラ２４０と、バッテリ２５０と、ＡＣ電源装置２６０とを有する。また、バッテリ２５０により各種機器を駆動する関係上、それぞれの機器に必要な電圧を得るためのＤＣ−ＤＣコンバータ２７１、２７２、２７３が設けられている。また、機器によっては、ＤＣ−ＤＣコンバータを内蔵する場合もある。バッテリ２５０の電力は、前述したＡＣ電源装置２６０によるＡＣ電源のほか、パワーコントローラ２４０、マイクロタービン発電機２１３の停止時の燃料パージのための圧縮空気を供給するエアーコンプレッサ用モータ２１４、電力系操作システム３００、走行駆動系操作システム５００、油圧ブレーキ用モータ１４８、照明ユニット７００等に供給される。
【００２１】
電力系２００は、マイクロタービン発電装置２１０において発電を行う。発電された電力は、図４に概要を示すように、パワーコントローラ２４０において直流に変換されて、一部がバッテリ２５０に供給され、一部が走行駆動系４００に供給される。走行駆動系４００は、マイクロタービン発電装置２１０からの電力、および、バッテリ２５０からの電力の一方または双方により駆動される。具体的には、発進時には、マイクロタービン発電装置２１０からの電力とバッテリ２５０からの電力とが用いられる。定常走行時には、マイクロタービン発電機２１０からの電力により駆動走行系を駆動する。減速時には、駆動走行系４００が発電機として機能し、運動エネルギを回生電流に変換して、この回生電流をバッテリ２５０において充電電荷にとして蓄えることによって、回生制動を行う。
【００２２】
マイクロタービン発電装置２１０は、マイクロタービン発電機２１３と、当該マイクロタービン発電機２１３に供給する燃料の供給量を制御する燃料制御装置２１１とを有する。マイクロタービン発電機２１３は、軽油を燃料として高速回転する、高効率、低エミッションのマイクロタービンと、ＡＣ発電機とを有する。マイクロタービンとＡＣ発電機とは、空気ベアリング軸受により支持される同一回転軸により直結される。マイクロタービンは、例えば、最大９６，０００回転／毎分まで高速回転することができる。ＡＣ発電機は、マイクロタービンの高速回転により駆動されてＡＣ発電を行う。発電量は燃料制御装置２１１による燃料の供給量によって制御される。燃料制御装置２１１は、後述するパワーコントローラ２４０からの操作信号に応じて、マイクロタービンへの燃料の供給量を制御する。
【００２３】
燃料制御装置２１１は、図示しない燃料タンクからのガス燃料量、および、図示しないエアタンクからの圧縮空気量の調整を行う。ガス燃料は、燃料制御装置２１１により調整され、マイクロガスタービンに供給される。マイクロガスタービンでは、ガス燃料と空気との混合ガスを燃焼して、駆動力を発生させ、発電機を駆動する。
【００２４】
パワーコントローラ２４０は、図６に示すように、マイクロタービン発電機２１３のＡＣ出力を直流に変換するコンバータ２４１と、マイクロタービン発電機２１３の制御、燃料制御装置２１１の制御等を行う制御装置２４２とを備える。
【００２５】
制御装置２４２は、制御プログラムに基づいて制御を実行するＣＰＵ、メモリ、インタフェース等を内蔵している。制御プログラムは、例えば、メモリに予め記憶させておく。制御装置２４２には、電力系操作システム３００のタービン用シーケンサ３２０から、始動／停止指令、および、出力の目標値を示す出力指令が入力される。始動／停止指令に基づいてマイクロタービン発電機２１３の始動／訂正制御を行う。また、コンバータの出力電圧を受け付け、この出力電圧と出力指令とを比較して、燃料制御装置２１１に操作信号を出力する。コンバータの出力電圧を計器盤６００の電圧計に出力してパワーコントローラ２４０からの出力電圧を表示させる。燃料制御装置２１１は、制御装置２４２からの操作信号に応じて、燃料供給系（図示せず）を操作して、マイクロタービン発電機２１３のマイクロタービンへの燃料の供給量を制御する。
【００２６】
バッテリ２５０としては、本実施形態では、鉛蓄電池が用いられる。バッテリ２５０には、図示していない電圧センサが設けられ、端子電圧が出力される。この端子電圧は、電力系操作システム３００のタービン用シーケンサ３２０に出力される。なお、電圧計６１０にバッテリ２５０の端子電圧を表示するようにしてもよい。バッテリ２５０は、本実施形態では、複数のバッテリユニットを直列および並列に接続して、必要な端子電圧（例えば、１９１Ｖ）と出力電流とを確保している。バッテリ２５０の設置位置は、マイクロタービン発電装置収容部１３０の下部に配置される。もちろん、他の場所に、または、他の場所も含めて配置してもよい。例えば、キャビンの床下等に配置するようにしてもよい。バッテリ２５０は、マイクロタービン発電機２１３からの電力と、モータ４２０の回生電流とにより充電される。また、夜間電力を利用して電力系統からの電力により充電できるようにしてもよい。
【００２７】
ＡＣ電源装置２６０は、キャビン１２０内において必要となるＡＣ電力、また、連結される客車において必要となるＡＣ電力を供給するためのものである。このＡＣ電源装置２６０は、例えば、インバータを備え、バッテリ２５０の電力を交流に変換して出力する。
【００２８】
電力系操作システム３００は、起動／停止の指示の操作を受け付ける起動／停止釦と、起動／停止釦による起動／停止指示を受け付けて、パワーコントローラ２４０にマイクロタービン発電装置２００の起動／停止の指令を出力すると共に、バッテリ２５０の電圧センサの出力を受け付けて、出力指令を生成して、パワーコントローラ２４０に出力するタービン用シーケンサ３２０とを有する。
【００２９】
タービン用シーケンサ３２０は、ＣＰＵ、メモリ、インタフェース等を有する。タービン用シーケンサ３２０は、予めメモリに記憶してあるプログラムに従って、バッテリ端子電圧に応じた出力指令を生成する。例えば、走行駆動系４００のモータ４２０の始動に伴って、大量の始動電流がバッテリ２５０から放電され、バッテリ２５０の端子電圧が大きく低下すると、大きな値の出力指令を生成して出力する。同様に、加速時に、モータ４２０に電流が供給される場合にも、バッテリ２５０の端子電圧の低下に応じて大きな値の出力指令を生成する。一方、バッテリの端子電圧の低下が小さいとき、例えば、定常走行時には、小さな出力指令を生成する。さらに、減速時には、出力指令をさらに小さくして、回生電流によるバッテリ２５０の充電を優先させる。一方、停止時には、バッテリの充電に必要な電力を出力するための出力指令を生成する。具体的には、バッテリの充電を行うのみの場合等の軽負荷の場合には燃料の供給量を絞り、モータ４２０の駆動トルクを大きくする重負荷の場合には、燃料の供給量を増やすように出力指令を生成する。具体的には、放電により低下した、バッテリ２５０の端子電圧を元に戻す電力を発生させるように制御する。一方、バッテリの端子電圧が定格値に達した場合には、当該定格値を維持する程度の発電量とする出力指令を生成する。
【００３０】
出力指令は、端子電圧に対応して予め求めた値を用意して、メモリ等に各端子電圧に対する出力指令として記憶しておき、端子電圧を与えることで対応する、または、近い値の出力指令を読み出して、出力指令として出力するように構成することができる。
【００３１】
走行駆動系４００は、車輪を駆動するためモータ４２０と、このモータ４２０の駆動を制御するモータドライバ４１０と、モータ４２０の回転速度を検出する速度検出器４３０とを有する。走行駆動系４００は、電力系２００から供給される電力でモータ２２０を駆動する。一方、制動時には、モータ２２０を発電機として用いて、発電した電力を電力系２００のバッテリ２５０に供給する。
【００３２】
モータ４２０としては、本実施形態では、交流モータ、具体的には、三相ＡＣサーボモータが用いられる。ＡＣサーボモータは、誘導型、同期型のいずれであってもよい。本実施形態では、誘導型ＡＣサーボモータを用いている。出力は、牽引する負荷によって設定される。本実施形態では、出力は６５ｋＷである。
【００３３】
モータドライバ４１０は、直流を交流に変換するインバータ４１１と、そのインバータ４１１の動作を制御する制御装置４１２とを有する。インバータ４１１は、出力される交流の、電圧（または電流）および周波数の両者を変化させることができる。これにより、モータ４２０を可変速運転することができる。また、インバータ４１１は、モータ４２０が発電機として機能する場合に、交流を直流に変換する変換器として機能する。
【００３４】
制御装置４１２は、制御プログラムに基づいて制御を実行するＣＰＵ、メモリ、インタフェース等を内蔵している。制御プログラムは、例えば、メモリに予め記憶させておく。制御装置４１２には、走行駆動系操作システム５００からの速度指令と、速度検出器４３０からの速度信号とが入力される。
【００３５】
制御装置４１２は、速度指令を速度信号と比較して、モータ４２０の回転速度が目的の速度となるように、インバータ４１１の動作を制御する。すなわち、制御装置４１２は、出力電圧、周波数等を変化させるようインバータ４１１を制御する。発進ないし増速の際には、出力電圧を上げると共に、周波数を高くする。一方、減速ないし制動の場合には、モータ４２０の回転速度を減少させるよう、モータ４２０を発電機として機能させて、発電電力を、バッテリ２５０の端子電圧より高い電圧の直流に変換するよう、インバータ４１１の動作を制御する。具体的には、制御装置４１２は、速度指令を受け取って、速度検出器４３０が検出した速度信号と比較し、差分に基づいてインバータによる直流から交流への変換を制御する。発進時には、大きなトルクを必要とするため、回転速度を徐々に大きくしつつ、電圧を高くするように変換パラメータを設定する。インバータ４１１は、設定された変換パラメータに応じて直流を交流に変換する。変換パラメータは、予め用意しておき、必要なものをメモリから読み出して用いるようにすることができる。
【００３６】
速度検出器４３０は、例えば、ロータリーエンコーダにより構成される。このほかにタコジェネレータ等を設けることもできる。速度検出器４３０の出力は、制御装置４１２にフィードバックされる。
【００３７】
走行駆動系操作システム５００は、運転席に配置されて運転者によって操作されるアクセルペダル等の各種操作機器からの信号を受け付ける、前述した運転席コントローラ５１０と、運転席コントローラ５１０からの操作信号を受け付けて、速度指令を生成して、モータドライバ４１０の制御装置４１２に送る走行用シーケンサ５２０とを有する。
【００３８】
運転席コントローラ５１０は、前述したように、運転席に置かれて、運転者による走行に関する各種操作を受け付ける。受け付けた操作に対応する信号を走行用シーケンサ５２０に出力する。また、ブレーキ踏込量検出センサ５１５の信号を照明ユニット７００の制動灯点灯回路（図示せず）に送る。
【００３９】
走行用シーケンサ５２０は、運転席コントローラからの信号、すなわち、モードセレクタ５１１により選択されたモードを示す信号と、アクセル踏込量信号と、ブレーキペダル踏込量信号とを受け付ける。走行用シーケンサ５２０は、モードセレクタ５１１により選択された運転モードを示す信号に基づいて、当該牽引車が前進するのか、停止しているのか、後進するのかを示す信号を生成してモータドライバ４１０の制御装置４１２に送る。また、走行用シーケンサ５２０は、アクセル踏込量信号とブレーキペダル踏込量信号とに基づいて、速度指令を生成して、モータドライバ４１０の制御装置４１２に送る。なお、走行用シーケンサ５２０は、アクセル踏込量信号とブレーキペダル踏込量信号とが並存した場合、ブレーキペダル踏込量信号を優先して、必ずブレーキが作動するようにすることができる。すなわち、インターロック機構を設けることができる。この走行用シーケンサ５２０は、制御プログラムに基づいて制御を実行するＣＰＵ、メモリ、インタフェース等を内蔵している。制御プログラムは、例えば、メモリに予め記憶させておく。
【００４０】
照明ユニット７００は、警報機、前照灯、制動灯等の照明を行うための点灯制御回路を有する。
【００４１】
次に、本実施形態の動作について説明する。本実施形態では、始動、走行、停止等の牽引車の状態に沿って動作について説明する。
【００４２】
まず、運転を開始する前において、タービン用シーケンサ３２０は、始動／停止釦３１０からの始動の指示を受け付ける。タービン用シーケンサ３２０は、始動を受け付けると、パワーコントローラ２４０に対してマイクロタービン発電装置２１０の始動を指示する。また、バッテリ２５０の端子電圧を取り込んで出力指令を生成し、該指令をパワーコントローラ２４０に送る。また、運転者が、パーキングブレーキを解除することにより、走行駆動系４００が起動され、当該牽引車、客車等における照明その他の必要な電力のスイッチをオンすると、それに必要な電力がバッテリ２５０から供給される。
【００４３】
パワーコントローラ２４０では、制御装置２４２が、マイクロタービン発電装置２１０の始動指示を受け付けて、マイクロタービン発電機２１３の始動を行う。すなわち、制御装置２４２は、コンバータ２４１をインバータとして使用し、バッテリ２５０の電力を交流に変換させて、当該交流により、マイクロタービン発電機２１３の電動機を駆動して、マイクロタービンを回転させて始動する。
【００４４】
次に、運手者がモードセレクタ５１１を操作して、中立位置から前進を選択したとすると、走行用シーケンサ５２０は、前進を示す信号をモータドライバ４１０に送る。また、アクセル踏込量検出センサ５１４からのアクセル踏込量を示す信号を受け取って、速度指令を生成して、モータドライバ４１０に送る。
【００４５】
モータドライバ４１０において、制御装置４１２は、速度指令を受け取って、速度検出器４３０が検出した速度信号と比較し、差分に基づいてインバータによる直流から交流への変換を制御する。発進時には、大きなトルクを必要とするため、回転速度を徐々に大きくしつつ、電圧を高くするように変換パラメータを設定する。インバータ４１１は、設定された変換パラメータに応じて直流を交流に変換する。
【００４６】
変換された交流電力は、モータ４２０に供給され、モータ４２０を駆動する。モータ４２０の回転トルクは、ギア４２２、ユニバーサルジョイント１４３、および、ディファレンシャルギア１４５を介して、車軸１４４を駆動して車輪１４２を駆動する。これにより、牽引車が走行を開始する。
【００４７】
ここで、牽引車の始動に際して、バッテリ２５０から大電力がモータ４２０に供給されることに伴って、バッテリ２５０の端子電圧が低下することとなる。タービン用シーケンサ７３２０は、センサにより検出された、バッテリ２５０の端子電圧に応じて、出力指令を生成して、パワーコントローラ２４０に送る。パワーコントローラ２４０では、制御装置２４２が燃料制御装置２１１に対して燃料の供給量を増加するよう指示を送る。それに伴って、マイクロタービン発電機２１３は回転数を増して発電を行う。これにより、マイクロタービン発電機２１３からの出力が増加して、モータドライ４１０を介してモータ４２０が駆動される。ここで、出力指令は、検出された端子電圧またはこれに近い値に対応する出力指令をメモリから読み出して生成することができる。もちろん、計算式に基づいて演算により生成することもできる。
【００４８】
また、アクセル踏込量検出センサ５１４からのアクセル踏込量を示す信号が、踏込み量が大きくなったことを示す場合、それに応じた速度指令が生成され、出力の周波数を高くすると共に電圧を大きくするようインバータ４１１の動作を制御する。逆に、アクセル踏込量検出センサ５１４からのアクセル踏込量を示す信号が、踏込み量が小さくなったことを示す場合、それに応じた速度指令が生成され、出力の周波数を低くすると共に電圧を小さくするようインバータ４１１の動作を制御する。
【００４９】
さらに、ブレーキ踏込量検出センサ５１５からのブレーキ踏込量を示す信号を受け付けると、前述したアクセルペダルによる加減速の処理を無効とし、インバータ４１１を発電機として用いるモードとして、インバータ４１１を交流から直流に変換する変換器として動作させる。インバータ４１１において直流に変換された電力は、バッテリ２５０に供給して、当該バッテリ２５０を充電する。
【００５０】
さらに、ブレーキペダルが深く踏込まれると、走行用シーケンサ５２０は、速度０の速度指令を生成して、モータドライバに供給する。この状態で、モータ４２０の回転速度が徐々に低下すると、油圧ブレーキが利き始めるため、全体として、牽引車の速度が落ち、ついには停止する。
【００５１】
次に、牽引車が停止中の場合には、マイクロタービン発電機２１３は、バッテリ２５０の端子電圧に応じて発電を行う。マイクロタービン発電機２１３により発電された電力は、パワーコントローラ２４０を介してバッテリ２５０に送られ、その充電に供される。
【００５２】
また、電力系操作システムにおいて、起動／停止釦３１０において停止釦が操作されると、タービン用シーケンサ３２０がその信号を受け付けて、パワーコントローラ２４０に、マイクロタービン発電装置２１０を停止させる指示を送る。停止に際しては、必要な処理手順、例えば、燃料のパージ処理等を、定められたスケジュールに従って行う。
【００５３】
このように構成することにより、牽引車を、発進時には、バッテリ２５０とマイクロタービン発電機２１３による電力によって駆動し、通常走行時には、マイクロタービン発電機２１３による電力で駆動すると共に、マイクロタービン発電機２１３による電力によってバッテリ２５０を充電する。そして、減速時には、モータ４２０が発電機として機能し、回生電流をインバータにより直流に変換して、バッテリ２５０に充電する。これにより、回生制動を実現する。従って、マイクロタービン発電機２１３の燃料の補給を行う短い時間を除いて、稼働時間を確保することが可能となる。従って、バッテリのみで駆動する場合に比べて、多客時に、稼働時間を長くすることが容易に可能となる。また、走行距離を長くすることも可能となる。
【００５４】
一方、マイクロタービンにおいて燃焼をともなうので、空気の汚れが問題となる。しかし、マイクロガスタービンは、燃焼効率が高いことから、排ガス中に含まれる酸化窒素ＮＯｘは１４ＰＰｍ程度であり、基準規定値の１／２５と極めて少ない量である。また、運転時には、排ガス中に浮遊粒子物質はほとんど見られない。従って、空気の汚れはほとんど無視できる程度である。
【００５５】
以上のように、本発明の実施形態では、遊覧用動力車にマイクロタービン発電装置およびバッテリを搭載して、マイクロタービン発電装置を遊覧用動力車の主電源として使用する。そして、バッテリ３を浮動充電方式で用い、過負荷のときは、マイクロタービン発電装置の発電電力に加えてバッテリより電力を供給し、動力車が平坦走行時のように軽負荷であるときにはマイクロタービン発電装置の余剰電力をバッテリに充電する。これにより、走行距離に制約がなくなり輸送効率が向上する。また、マイクロタービンの使用により、ディーゼルエンジンを用いる場合に比べて、排気ガスにおけるＮＯｘの濃度も低減できる。
【００５６】
なお、バッテリの用い方として、浮動充電方式ではなく、バッテリをスイッチを介して入り切りし、重放電を制御するようにしてもよい。
【００５７】
動力源を有する牽引車により客車を牽引する形式のものについて説明したが、本発明はこれに限られない。例えば、動力源を有し、顧客を乗せて自走する形式のものに適用してもよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、マイクロタービン発電装置とバッテリとによるハイブリッド給電が可能となり、走行距離に制約がなくなり輸送効率が向上する。また、マイクロタービン発電装置の排ガス中に含まれる酸化窒素ＮＯｘは基準規定値に比較し極めて少ない量であり、また、浮遊粒子物質もほとんど見られないことから、遊園地のような幼児等が多い環境での走行に適した遊覧用動力車が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る遊覧用動力車の側面図。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る遊覧用動力車の平面図。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る遊覧用動力車の背面図。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る遊覧用動力車の運転席の操作パネルを示す説明図。
【図５】図５は、本発明の一実施形態における動力車のハイブリッド給電による駆動の概要を示すブロック図。
【図６】図６は、本発明の一実施形態における動力車のハイブリッド給電によるモータ駆動の構成を示すブロック図。
【図７】図７は、本発明の一実施形態における動力車のハイブリッド給電における電力の接続系統と制御系統とを示すブロック図。
【符号の説明】
１００…動力車ボディ、１１０…モータ収容部、１２０…キャビン、１３０…マイクロタービン発電装置収容部、１５０…ステアリングホイール、１６０…連結器、
２００…電力系、２１０…マイクロタービン発電装置、２１１…燃料制御装置、２１３…マイクロタービン発電機、２４０…パワーコントローラ、２４１…コンバータ、２４２…制御装置、２５０…バッテリ、２６０…ＡＣ電源装置、
３００…電力系操作システム、３１０…始動／停止釦、３２０…タービン用シーケンサ、
４００…走行駆動系、４１０…モータドライバ、４１１…インバータ、４１２…制御装置、４２０…モータ、４３０…速度検出器、
５００…走行駆動系操作システム、５１０…運転席コントローラ、５１１…モードセレクタ、５１２…アクセルペダル、５１３…ブレーキペダル、５１４…アクセル踏込量検出センサ、５１５…ブレーキ踏込量検出センサ、５２０…走行用シーケンサ、
６００…計器盤、６１０…電圧計、６２０…速度計、６３０…運転モード表示器、６３１…ドライブ表示灯、６３２…ニュートラル表示灯、６３３…リバース表示灯。
【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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