バルブ・ゲート用駆動装置
【課題】 電源に燃料電池を用いることで、電源装置全体を小型化できると共に、取扱いを容易にしてメンテナンスも行いやすいバルブ・ゲート用駆動装置を提供する。
【解決手段】 駆動機構の電源として燃料電池２０を用い、バルブ又はゲート開閉の際に燃料電池２０から電力を供給することにより、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池２０で生じさせた電力で駆動機構を確実に動作させられ、バルブ又はゲート開閉の信頼性を高められると共に、小型、軽量である燃料電池２０は容易に運搬でき、緊急時は可搬型電源として燃料電池２０を持込んで現場で駆動機構に接続し、バルブ又はゲートを開閉動作させることもでき、緊急対応性に優れる。
【解決手段】 駆動機構の電源として燃料電池２０を用い、バルブ又はゲート開閉の際に燃料電池２０から電力を供給することにより、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池２０で生じさせた電力で駆動機構を確実に動作させられ、バルブ又はゲート開閉の信頼性を高められると共に、小型、軽量である燃料電池２０は容易に運搬でき、緊急時は可搬型電源として燃料電池２０を持込んで現場で駆動機構に接続し、バルブ又はゲートを開閉動作させることもでき、緊急対応性に優れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源として商用交流電源を用いることが困難な箇所に配設されるバルブやゲートの開閉用駆動装置に関し、特に、駆動装置に燃料電池を接続して電源として用いることで、電源部分のメンテナンスの手間を必要最小限とすると共に電源部分の小型化が図れるバルブ・ゲート用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や貯水池等から導水する管路や水路に設けられ、開閉制御されて水の流れを調節するバルブやゲート（水門）は、人の居住地域から離れた場所に設置されるのが一般的であり、バルブやゲートの開閉駆動機構を動作させる電源を得るために、この設置箇所まで送電線を敷設又は架設することが物理的に不可能な場合や、コスト面で非常に困難な場合も多いことから、商用電源に代えて蓄電池（バッテリ）を電源とし、この蓄電池に充電するための太陽光発電装置や風力発電装置等を併用する手法が従来から一般的に行われていた。このような従来の蓄電池電源を使用したバルブ・ゲート用駆動装置の例として、特開平８−１２０６５３号公報や特開平９−２０９３３８号公報に記載されるものがある。
【０００３】
このような従来の駆動装置は、蓄電池から駆動機構の電動機に対し電力を安定して供給するために、太陽光発電装置の場合には日中に発電した電力を、風力発電装置の場合には風が吹いている際に発電した電力を蓄電池に充電しておくことで、夜間や無風時にもゲートの開閉を可能としている。
【特許文献１】特開平８−１２０６５３号公報
【特許文献２】特開平９−２０９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバルブ・ゲート用駆動装置は前記各特許文献に示される構成となっており、蓄電池への充電に太陽光発電装置と風力発電装置とを併用することにより、各発電装置を単独で用いる場合に比べてより安定して蓄電池への充電を行えるようにし、様々な状況で確実にゲートを動かせるようにしているものの、やはり日照不足や無風状態が続いて太陽光発電装置や風力発電装置の発電量が不足する事態に対処するため、蓄電池の充電容量をある程度余裕のあるものにすると共に、太陽光発電装置や風力発電装置についても、少ない発電機会に確実に電力を供給できるような発電容量の大きなものを設置する必要があった。
【０００５】
加えて、バルブやゲートの開閉駆動機構を動作させるためには、負荷に対応した十分な電力を供給できる大容量の蓄電池が必要であり、且つこの蓄電池を充電するために太陽光発電装置や風力発電装置も大容量のものが必要となる。このため、太陽光発電装置や風力発電装置、蓄電池はいずれも大型となり、設置スペースが大きくなる他、コストも非常に大きなものになるという課題を有していた。
【０００６】
さらに、バルブやゲートの開閉を要する事態にも拘らず、蓄電池から電力が供給できないなどトラブルが生じた際、予備電源が用意されていない状況では、作業員が現場に発電機を持込んだり、作業者自身がバルブやゲートを手動で動かしたりしていたが、発電機は重く取扱いが面倒であり、また、手動操作は大変な労力と手間がかかるなど、作業者の負担が大きいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、電源に燃料電池を用いることで、電源装置全体を小型化できると共に、取扱いを容易にしてメンテナンスも行いやすいバルブ・ゲート用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は、管路を開閉するバルブ又は水路を開閉するゲートに対し、所定の駆動機構を介して、所定の電源から供給された電力で動作する電動機から駆動力を付与し、バルブ又はゲートの開閉動作を行わせるバルブ・ゲート用駆動装置において、前記電源として、燃料電池を接続して利用するものである。
【０００９】
このように本発明によれば、駆動機構の電源として燃料電池を用い、バルブ又はゲート開閉の際に燃料電池から電力を供給することにより、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池で生じさせた電力で駆動機構を確実に動作させられ、バルブ又はゲート開閉の信頼性を高められると共に、小型、軽量である燃料電池は容易に運搬でき、緊急時は可搬型電源として燃料電池を持込んで現場で駆動機構に接続し、バルブ又はゲートを開閉動作させることもでき、緊急対応性に優れる。また、定置電源として用いる場合は、他の電源装置を直接駆動に用いずに済ませることから、その電力供給能力を抑えて他の電源装置を小型化したり装置自体を省略したりすることもでき、燃料電池自体が小型化しやすいことと合わせて、電源部分全体を小型化でき、バルブ又はゲートの開閉システム全体でコストダウンが図れる。
【００１０】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記燃料電池が、燃料を反応させて電気を発生させる本体部分と共に、当該本体部分に供給される燃料の少なくとも一方を貯蔵する貯蔵部、及び当該貯蔵部から前記本体部分への燃料供給を制御する燃料供給制御弁を併設されてなり、外部の中央監視所と通信可能に配設されて前記電動機の動作制御並びに前記燃料供給制御弁の開閉制御を行う制御部と、燃料供給制御弁の弁開閉動作用電源及び前記制御部の電源として電力を供給するバッテリとを備え、前記制御部が、外部からの指令に基づいて、前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として前記電動機へ電力を供給し、バルブ又はゲートを開閉動作させ、所定のバルブ又はゲート開度に到達させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させるものである。
【００１１】
このように本発明によれば、燃料電池への燃料供給を制御する燃料供給制御弁の開閉動作用電源としてバッテリを用い、制御部で燃料供給制御弁を開閉制御して燃料電池からの電力供給状態を調整することにより、バルブ・ゲートの開閉に係る電力供給のための燃料電池の動作切替えは、中央監視所からの遠隔操作で行え、離れた場所から燃料電池で生じさせた電力を利用して駆動装置を確実に動作させられる。また、バッテリは燃料供給制御弁と制御部のみの電源としてその容量を小さくすることができ、燃料電池と合わせた電源部分全体をコンパクトで信頼性の高いシステムとすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記バッテリが、充電により電力供給機能を回復可能な蓄電池であり、当該蓄電池に対して充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を備えるものである。
このように本発明によれば、バッテリを充電可能な蓄電池とすると共に、これに対し充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を配設し、蓄電池を燃料供給制御弁や制御部に常時電力供給可能な状態に維持できることにより、長期にわたって燃料電池の電力供給制御が適切に行え、バルブやゲートの開閉に係る信頼性を維持でき、保守の手間を削減できる上、蓄電池と組で配設される太陽光発電装置や風力発電装置は、燃料供給制御弁を駆動可能な程度の小容量とされる蓄電池の充電のみ行うものとして小型の装置を使用でき、電源部全体を従来型のバルブやゲートの駆動用電力を供給する蓄電池と各発電装置の組合せからなる電源部に比べて大幅に小型化でき、且つ低コスト化も図れる。
【００１３】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記制御部が、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置の発電状態監視機能を有し、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置が正常発電状態から発電不能状態に移ってから、所定時間経過又は前記蓄電池残容量が所定割合まで低下した場合に、前記制御部が前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として蓄電池へ電力を供給させ、蓄電池が所定の充電状態に達するまで充電を実行させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させるものである。
【００１４】
このように本発明によれば、太陽光発電装置や風力発電装置から蓄電池に電力が供給されず、蓄電池に対し適切に充電できない場合に、制御部がこれを識別して臨時に燃料電池を電力供給可能な状態とし、燃料電池から蓄電池に対し充電用の電力を供給することにより、蓄電池から燃料電池の燃料供給制御弁に駆動用の電力を供給できなくなる前に蓄電池を適切な充電状態に回復させられ、燃料供給制御弁に電力を供給して開閉動作させる機能が常時確保されることとなり、装置の信頼性をさらに高められる。
【００１５】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記制御部が、燃料電池の貯蔵部からの燃料供給状況を所定のセンサを通じて監視し、常時、又は前記状況が初期状態から大きく変化した時に、前記中央監視所へ前記状況を示す情報を送信するものである。
このように本発明によれば、貯蔵部からの燃料供給状況を制御部で監視し、貯蔵部から燃料電池への燃料供給圧力や流量が低下した場合などの異常状況を制御部が外部の中央監視所に速やかに通知できることにより、中央監視所を通じて作業者が異常を迅速に認識することができ、作業者による貯蔵部への燃料補充等、燃料電池の速やかなメンテナンスが可能となり、バルブやゲートの開閉の際のトラブルを未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、ゲート（水門）を開閉するシステムの例について説明する。図１は本実施の形態に係るゲート用駆動装置の概略構成図、図２は本実施の形態に係るゲート用駆動装置のブロック図、図３は本実施の形態に係るゲート用駆動装置のゲート開閉動作制御フローチャートである。
【００１７】
前記各図において本実施の形態に係るゲート用駆動装置１は、ゲート７０を開閉する駆動機構部１０と、駆動機構部１０に動力を伝達する電動機１１と、この電動機１１を駆動するための電力を発生させる燃料電池２０と、この燃料電池２０から供給される電力を電動機１１に対し利用可能な形式に変換して出力するインバータ３０と、燃料電池２０における発電状態及びインバータ３０の出力状態を制御する制御部４０と、この制御部４０他の動作用電力を供給する前記バッテリとしての蓄電池５０と、この蓄電池５０を充電するための電力を供給する太陽光発電装置６０とを備える構成である。
【００１８】
前記駆動機構部１０は、電動機１１から得た回転駆動力をウォームギヤ等の減速段を用いて減速しつつゲート７０の上下動の駆動力に変換してゲート７０を開閉動作させる公知の機構であり、また、ゲート開度や過負荷状態の検出についても、ウォーム軸等に併設したエンコーダ１２やトルクスプリングと組のポテンショメータ１３を用いて行う公知の仕組みを採用しており、詳細な説明を省略する。なお、この駆動機構部１０については、ゲート７０を上下動させて開閉する機構としているが、こうした板状のゲートを上下方向又は横方向に移動させて開閉を行う一般的な機構に限らず、電動機の回転を利用してゲートの開閉を行うものであれば、他方式の機構でもかまわない。
【００１９】
前記燃料電池２０は、燃料である水素と空気中の酸素とを反応させて電気を発生させる本体部分と共に、この本体部分に供給される水素を貯蔵する前記貯蔵部としてのタンク２１、及び、このタンク２１から前記本体部分への水素供給を制御する燃料供給制御弁２２を併設される構成である。燃料電池２０自体は、固体高分子型などの公知のものであり、また、タンク２１も公知の水素吸蔵合金等を使用したものであり、詳細な説明を省略する。燃料供給制御弁２２は、制御部４０と電気的に接続され、制御部４０を通じた蓄電池５０からの電力供給をＯＮ、ＯＦＦされることで開、閉いずれかの状態に切替えられる電磁弁である。
【００２０】
この燃料電池２０は、インバータ３０と接続されてこれに電力を供給する以外に、前記制御部４０を介して蓄電池５０とも接続され、制御部４０による制御の下でこの蓄電池５０への充電も可能とされている。また、燃料供給制御弁２２のある水素の送給管路には、圧力センサ２３が配設され、送給圧力が検知されて制御部４０や外部の中央監視所８０に送信され、送給圧力の低下度合からタンク２１における水素の残り状況を把握可能となる仕組みである。
【００２１】
前記インバータ３０は、燃料電池２０から供給された直流電力を、電動機１１を駆動するための交流電力に変換して電動機１１に出力し、電動機１１の回転制御を行う公知の回路であり、詳細な説明を省略する。このインバータ３０は、制御部４０の制御に基づいて、燃料電池２０との電気的接続の可否を切替え可能とされ、燃料電池２０からの電力供給を必要に応じて受ける仕組みとなっている。
【００２２】
前記制御部４０は、外部の中央監視所８０と電線や光ケーブルによる有線通信、もしくは無線通信により相互に通信可能に配設されると共に、インバータ３０や燃料供給制御弁２２と接続され、インバータ３０を介した電動機１１の駆動制御並びに燃料供給制御弁２２の開閉制御を行うものである。具体的には、中央監視所８０からの指令に基づいて、燃料供給制御弁２２を開状態に移行させ、燃料電池２０を発電状態とすると共にインバータ３０との電気的接続状態を確立させ、インバータ３０を作動状態とする。これ以降はインバータ３０を用いた公知のゲート開度調整制御となり、ゲート７０を開閉動作させて所定のゲート開度に到達させた後、インバータ３０により電動機１１を停止させるが、これに合わせて、燃料供給制御弁２２を閉状態として燃料電池２０からの電力供給を停止させる制御を行い、燃料の無駄な消費を抑えている。
【００２３】
また、制御部４０は、蓄電池５０や太陽光発電装置６０とも接続され、太陽光発電装置６０で発電した電力を蓄電池５０に充電する際の充電制御も行っており、蓄電池５０に対し過充電を防止する制御等を行う。蓄電池５０に充電された電力は、制御部４０の動作用として使用される他、制御部４０による制御の下、燃料電池２０における燃料供給制御弁２２の駆動に用いられる。制御部４０はこの他、燃料電池２０や蓄電池５０、太陽光発電装置６０の異常監視機能等も備えている。
【００２４】
前記蓄電池５０は、制御部４０や燃料電池２０における燃料供給制御弁２２の駆動用電源となる充放電可能なリチウムイオン電池等の公知の二次電池であり、詳細な説明を省略する。この蓄電池５０の充電容量は、燃料供給制御弁２２や制御部４０を作動させるのに十分な電力供給を行える程度とされ、従来の蓄電池でゲートを駆動する電力を得る装置の場合に比べその容量を大幅に低減することができ、小型化が可能である。なお、蓄電池５０は、制御部４０を常時動作させるための電力を供給する関係上、常時放電を行っている。
【００２５】
前記太陽光発電装置６０は、パネル状の太陽電池を所望の電圧が得られるよう一又は複数枚それぞれ太陽光を受光可能に配置した公知の装置であり、説明を省略する。この太陽光発電装置６０の発電容量は、蓄電池５０の充電を行うのに十分な電力供給を行えるものとされ、蓄電池５０の充電容量が小さく済む分、従来の蓄電池でゲートを駆動する電力を得るタイプの装置に設けられる太陽光発電装置に比べ発電容量を大幅に低減することができ、小型化が可能である。この太陽光発電装置６０が発電可能な状態にある時、制御部４０は蓄電池５０が満充電状態でない限り、太陽光発電装置６０での発電により得られた電力を蓄電池５０に適切な電圧及び電流として供給し、充電を行う。
【００２６】
次に、本実施の形態に係るゲート用駆動装置によるゲート開閉動作について図３のフローチャートを用いて説明する。前提として、制御部４０と中央監視所８０は有線通信又は無線通信により常時通信が行える状態にあり、且つ初期状態では蓄電池５０は適切な充電を経て、制御部４０を適切に作動させられると共に、燃料供給制御弁２２を確実に開閉動作させるのに十分な電力供給能力を有しているものとする。
【００２７】
まず、中央監視所８０からゲート７０の開又は閉指令が制御部４０に通知される（ステップ０１）と、制御部４０は燃料電池２０の燃料供給制御弁２２を開放させる（ステップ０２）。開放した燃料供給制御弁２２を通じてタンク２１から出た水素が燃料電池２０の本体部分に達し、燃料電池２０では水素が供給されることで水素と空気との反応に伴う発電が開始される。制御部４０では、燃料電池２０での発生電力を検知し（ステップ０３）、正常出力であるか否かを判定する（ステップ０４）。正常状態を確認した場合、燃料電池２０とインバータ３０を電気的接続状態とし、インバータ３０に電力を供給させる（ステップ０５）。発生電力が正常でない場合は必要に応じて燃料供給制御弁２２を再度開閉動作したり、中央監視所８０へ異常を通知したりする。
【００２８】
インバータ３０は燃料電池２０からの電力供給を受け、直交変換した電力を制御部４０で設定された出力値で出力して電動機１１を駆動させ、駆動機構部１０により伝達される駆動力でゲートが開閉動作する（ステップ０６）。ゲート開度は駆動機構部１０に設けられたエンコーダ１２を介して制御部４０に把握されており、あらかじめ指示された所望の開度位置にゲート７０が達したら、制御部４０はインバータ３０に電動機１１駆動の停止を指令する（ステップ０７、０８）。これと同時に、制御部４０はインバータ３０への電力供給を停止させる（ステップ０９）と共に、燃料電池２０の燃料供給制御弁２２を閉止させて燃料電池２０での発電も停止させ（ステップ１０）、一連の開閉制御動作を完了する。
【００２９】
ゲート開閉中、異物との接触や挟み込みなど、ゲート７０に異常が生じた場合は、従来公知のゲート駆動装置同様、駆動機構部１０のポテンショメータ１３がトルク過大状態を検知し、これを受けた制御部４０がインバータ３０に対し電動機１１停止を指令して電動機１１を緊急停止させ、過負荷による装置各部の損傷を防止できる。この電動機１１停止時において、制御部４０は通常のゲート正常停止時と同様、インバータ３０と燃料電池２０との接続を切断すると共に燃料供給制御弁２２を閉止させ、燃料電池２０での発電を停止させる。
【００３０】
一方、制御部４０は、ゲート開度を中央監視所８０にも送信しており、開度をモニタリングしている中央監視所８０から、ゲート開度の当初設定とは異なる所定開度位置での停止が緊急指示されたら、制御部４０は速やかにインバータ３０による電動機１１駆動を停止させ、前記同様にインバータ３０への電力供給中断と燃料供給制御弁２２閉止を実行させる。
【００３１】
続いて、制御部による装置各部のトラブル対応制御について説明する。制御部４０は、蓄電池５０の電圧を検出すると共に、太陽光発電装置６０からの充電が適切に行われているかどうかを監視しており、曇天日の連続等で太陽光発電装置６０からの充電が十分に行われない状態が一定期間継続し、蓄電池５０の残り容量を示す出力電圧が所定レベル、例えば、あと数日間制御部４０に電力供給を続けたり、あと数回燃料供給制御弁２２を動作させたりすると、それ以降は正常に制御部４０や燃料供給制御弁２２に電力を供給できなくなる状況まで降下した場合、制御部４０は緊急充電モードとして、燃料電池２０と蓄電池５０を電気的接続状態とすると共に、燃料供給制御弁２２を開放し、燃料電池２０で発電を行って、蓄電池５０の充電を行う。
【００３２】
この充電により蓄電池５０の電圧が問題ないレベル（例えば、満充電状態）まで回復したことを検出すると、制御部４０は燃料供給制御弁２２を閉止させると共に燃料電池２０と蓄電池５０との電気的接続を切断する。この後、さらに所定期間経過しても太陽光発電装置６０からの電力供給が回復しない場合には、この異常を中央監視所８０に通知する。この他、蓄電池５０が充放電を繰返して短期間で電圧降下が生じるようになった状況を制御部４０が検知した場合、蓄電池５０の容量が許容レベル以下に低下した寿命状態と制御部４０が判定して、中央監視所８０にその状態を通知する。なお、蓄電池５０が正常に電力を供給できないなど異常の場合で、太陽光発電装置６０が正常に稼働している場合は、太陽光発電装置６０からの供給電力で燃料供給制御弁２２を動作させられるように臨時の回路接続状態とすることもできる。
【００３３】
さらに、制御部４０は、燃料供給制御弁２２開放時のタンク２１からの水素吐出圧力を圧力センサ２３により監視しており、圧力が規定値以下となった場合には、タンク２１内がほぼ空状態もしくはタンク２１を含む燃料電池２０系統の何らかの異常と判定し、中央監視所８０に通知する。これに応じて作業者が装置設置箇所に出向き、水素を補充するなど保守作業を行うことで、燃料電池２０の発電能力が維持され、ゲート開閉時におけるインバータ３０への電力供給及び蓄電池５０への緊急充電が可能となる。この他、制御部４０は、燃料電池２０における初期発生電圧があらかじめ定められた値まで低下した際、燃料電池２０を寿命と判断し、その旨を中央監視所８０に通知する。こうした燃料電池自体の不具合など緊急時には、作業者が可搬型の燃料電池をインバータ３０に接続してゲート開閉を行わせることもできる。
【００３４】
このように、本実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、ゲート７０の駆動源となる電動機１１の電源として燃料電池２０を用い、ゲート開閉の際に燃料電池２０から電力を供給することから、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池２０で生じさせた電力で電動機１１及び駆動機構部１０を確実に動作させられ、ゲート開閉の信頼性を高められると共に、蓄電池５０や太陽光発電装置６０等の他の電源装置を直接ゲート駆動に用いずに済ませることから、その電力供給能力を抑えてこうした電源装置を小型化することもでき、燃料電池２０自体の小型化容易性と合わせて、電源部分全体を小型化でき、ゲート開閉システム全体でコストダウンが図れる。また、太陽光発電装置６０から蓄電池５０に電力が供給されず、蓄電池５０に対し適切に充電できない場合に、制御部４０がこれを識別して臨時に燃料電池２０を電力供給可能な状態とし、燃料電池２０から蓄電池５０に対し充電用の電力を供給することから、蓄電池５０から燃料電池２０の燃料供給制御弁２２に駆動用の電力を供給できなくなる前に蓄電池５０を適切な充電状態に回復させられ、燃料供給制御弁２２に電力を供給して開閉動作させる機能が常時確保されることとなり、装置の信頼性をさらに高められる。
【００３５】
なお、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置は、水路に設けられるゲート７０を開閉するものであるが、この実施形態の各構成は、管路に設けられるバルブを開閉するバルブ用駆動装置にも同様に適用でき、前記実施形態同様、電力供給を行う燃料電池は、電力が必要な場合のみ発電状態となって電力を供給可能であることから、常時バルブ等の駆動用電力供給能力を確保しておく必要もなく、エネルギ損失を抑えられると共に、バルブ用駆動装置の電源部分を小型化できる。
【００３６】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、蓄電池５０への継続的充電のための電源装置として太陽光発電装置６０を用いる構成としているが、これに限らず、風力発電装置を用いたり、太陽光発電装置と風力発電装置を同時に用いる構成とすることもできる。
【００３７】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、制御部４０や燃料供給制御弁２２の電源をなすバッテリとして蓄電池５０を用いる構成としているが、これに限らず、寿命の長いリチウム電池などの一次電池を用いる構成とすることもでき、作業者が適切な頻度で交換を行える環境であれば問題なく運用が行え、太陽光発電装置等も不要として装置全体の大幅なコストダウンが図れる。
【００３８】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、燃料電池２０については発電の実行と停止のみ、すなわち、燃料供給制御弁２２の開閉のみ制御しているが、用いる燃料電池と燃料の種類によっては、燃料供給制御弁の開度調整を行うようにすることもでき、インバータ部分での制御のみに留まらず燃料電池からの供給電力も適宜調整してより幅広い駆動制御が行えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置のゲート開閉動作制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ ゲート用駆動装置
１０ 駆動機構部
１１ 電動機
１２ エンコーダ
１３ ポテンショメータ
２０ 燃料電池
２１ タンク
２２ 燃料供給制御弁
２３ 圧力センサ
３０ インバータ
４０ 制御部
５０ 蓄電池
６０ 太陽光発電装置
７０ ゲート
８０ 中央監視所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源として商用交流電源を用いることが困難な箇所に配設されるバルブやゲートの開閉用駆動装置に関し、特に、駆動装置に燃料電池を接続して電源として用いることで、電源部分のメンテナンスの手間を必要最小限とすると共に電源部分の小型化が図れるバルブ・ゲート用駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や貯水池等から導水する管路や水路に設けられ、開閉制御されて水の流れを調節するバルブやゲート（水門）は、人の居住地域から離れた場所に設置されるのが一般的であり、バルブやゲートの開閉駆動機構を動作させる電源を得るために、この設置箇所まで送電線を敷設又は架設することが物理的に不可能な場合や、コスト面で非常に困難な場合も多いことから、商用電源に代えて蓄電池（バッテリ）を電源とし、この蓄電池に充電するための太陽光発電装置や風力発電装置等を併用する手法が従来から一般的に行われていた。このような従来の蓄電池電源を使用したバルブ・ゲート用駆動装置の例として、特開平８−１２０６５３号公報や特開平９−２０９３３８号公報に記載されるものがある。
【０００３】
このような従来の駆動装置は、蓄電池から駆動機構の電動機に対し電力を安定して供給するために、太陽光発電装置の場合には日中に発電した電力を、風力発電装置の場合には風が吹いている際に発電した電力を蓄電池に充電しておくことで、夜間や無風時にもゲートの開閉を可能としている。
【特許文献１】特開平８−１２０６５３号公報
【特許文献２】特開平９−２０９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のバルブ・ゲート用駆動装置は前記各特許文献に示される構成となっており、蓄電池への充電に太陽光発電装置と風力発電装置とを併用することにより、各発電装置を単独で用いる場合に比べてより安定して蓄電池への充電を行えるようにし、様々な状況で確実にゲートを動かせるようにしているものの、やはり日照不足や無風状態が続いて太陽光発電装置や風力発電装置の発電量が不足する事態に対処するため、蓄電池の充電容量をある程度余裕のあるものにすると共に、太陽光発電装置や風力発電装置についても、少ない発電機会に確実に電力を供給できるような発電容量の大きなものを設置する必要があった。
【０００５】
加えて、バルブやゲートの開閉駆動機構を動作させるためには、負荷に対応した十分な電力を供給できる大容量の蓄電池が必要であり、且つこの蓄電池を充電するために太陽光発電装置や風力発電装置も大容量のものが必要となる。このため、太陽光発電装置や風力発電装置、蓄電池はいずれも大型となり、設置スペースが大きくなる他、コストも非常に大きなものになるという課題を有していた。
【０００６】
さらに、バルブやゲートの開閉を要する事態にも拘らず、蓄電池から電力が供給できないなどトラブルが生じた際、予備電源が用意されていない状況では、作業員が現場に発電機を持込んだり、作業者自身がバルブやゲートを手動で動かしたりしていたが、発電機は重く取扱いが面倒であり、また、手動操作は大変な労力と手間がかかるなど、作業者の負担が大きいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、電源に燃料電池を用いることで、電源装置全体を小型化できると共に、取扱いを容易にしてメンテナンスも行いやすいバルブ・ゲート用駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は、管路を開閉するバルブ又は水路を開閉するゲートに対し、所定の駆動機構を介して、所定の電源から供給された電力で動作する電動機から駆動力を付与し、バルブ又はゲートの開閉動作を行わせるバルブ・ゲート用駆動装置において、前記電源として、燃料電池を接続して利用するものである。
【０００９】
このように本発明によれば、駆動機構の電源として燃料電池を用い、バルブ又はゲート開閉の際に燃料電池から電力を供給することにより、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池で生じさせた電力で駆動機構を確実に動作させられ、バルブ又はゲート開閉の信頼性を高められると共に、小型、軽量である燃料電池は容易に運搬でき、緊急時は可搬型電源として燃料電池を持込んで現場で駆動機構に接続し、バルブ又はゲートを開閉動作させることもでき、緊急対応性に優れる。また、定置電源として用いる場合は、他の電源装置を直接駆動に用いずに済ませることから、その電力供給能力を抑えて他の電源装置を小型化したり装置自体を省略したりすることもでき、燃料電池自体が小型化しやすいことと合わせて、電源部分全体を小型化でき、バルブ又はゲートの開閉システム全体でコストダウンが図れる。
【００１０】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記燃料電池が、燃料を反応させて電気を発生させる本体部分と共に、当該本体部分に供給される燃料の少なくとも一方を貯蔵する貯蔵部、及び当該貯蔵部から前記本体部分への燃料供給を制御する燃料供給制御弁を併設されてなり、外部の中央監視所と通信可能に配設されて前記電動機の動作制御並びに前記燃料供給制御弁の開閉制御を行う制御部と、燃料供給制御弁の弁開閉動作用電源及び前記制御部の電源として電力を供給するバッテリとを備え、前記制御部が、外部からの指令に基づいて、前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として前記電動機へ電力を供給し、バルブ又はゲートを開閉動作させ、所定のバルブ又はゲート開度に到達させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させるものである。
【００１１】
このように本発明によれば、燃料電池への燃料供給を制御する燃料供給制御弁の開閉動作用電源としてバッテリを用い、制御部で燃料供給制御弁を開閉制御して燃料電池からの電力供給状態を調整することにより、バルブ・ゲートの開閉に係る電力供給のための燃料電池の動作切替えは、中央監視所からの遠隔操作で行え、離れた場所から燃料電池で生じさせた電力を利用して駆動装置を確実に動作させられる。また、バッテリは燃料供給制御弁と制御部のみの電源としてその容量を小さくすることができ、燃料電池と合わせた電源部分全体をコンパクトで信頼性の高いシステムとすることができる。
【００１２】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記バッテリが、充電により電力供給機能を回復可能な蓄電池であり、当該蓄電池に対して充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を備えるものである。
このように本発明によれば、バッテリを充電可能な蓄電池とすると共に、これに対し充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を配設し、蓄電池を燃料供給制御弁や制御部に常時電力供給可能な状態に維持できることにより、長期にわたって燃料電池の電力供給制御が適切に行え、バルブやゲートの開閉に係る信頼性を維持でき、保守の手間を削減できる上、蓄電池と組で配設される太陽光発電装置や風力発電装置は、燃料供給制御弁を駆動可能な程度の小容量とされる蓄電池の充電のみ行うものとして小型の装置を使用でき、電源部全体を従来型のバルブやゲートの駆動用電力を供給する蓄電池と各発電装置の組合せからなる電源部に比べて大幅に小型化でき、且つ低コスト化も図れる。
【００１３】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記制御部が、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置の発電状態監視機能を有し、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置が正常発電状態から発電不能状態に移ってから、所定時間経過又は前記蓄電池残容量が所定割合まで低下した場合に、前記制御部が前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として蓄電池へ電力を供給させ、蓄電池が所定の充電状態に達するまで充電を実行させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させるものである。
【００１４】
このように本発明によれば、太陽光発電装置や風力発電装置から蓄電池に電力が供給されず、蓄電池に対し適切に充電できない場合に、制御部がこれを識別して臨時に燃料電池を電力供給可能な状態とし、燃料電池から蓄電池に対し充電用の電力を供給することにより、蓄電池から燃料電池の燃料供給制御弁に駆動用の電力を供給できなくなる前に蓄電池を適切な充電状態に回復させられ、燃料供給制御弁に電力を供給して開閉動作させる機能が常時確保されることとなり、装置の信頼性をさらに高められる。
【００１５】
また、本発明に係るバルブ・ゲート用駆動装置は必要に応じて、前記制御部が、燃料電池の貯蔵部からの燃料供給状況を所定のセンサを通じて監視し、常時、又は前記状況が初期状態から大きく変化した時に、前記中央監視所へ前記状況を示す情報を送信するものである。
このように本発明によれば、貯蔵部からの燃料供給状況を制御部で監視し、貯蔵部から燃料電池への燃料供給圧力や流量が低下した場合などの異常状況を制御部が外部の中央監視所に速やかに通知できることにより、中央監視所を通じて作業者が異常を迅速に認識することができ、作業者による貯蔵部への燃料補充等、燃料電池の速やかなメンテナンスが可能となり、バルブやゲートの開閉の際のトラブルを未然に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態を図１ないし図３に基づいて説明する。なお、本実施の形態においては、ゲート（水門）を開閉するシステムの例について説明する。図１は本実施の形態に係るゲート用駆動装置の概略構成図、図２は本実施の形態に係るゲート用駆動装置のブロック図、図３は本実施の形態に係るゲート用駆動装置のゲート開閉動作制御フローチャートである。
【００１７】
前記各図において本実施の形態に係るゲート用駆動装置１は、ゲート７０を開閉する駆動機構部１０と、駆動機構部１０に動力を伝達する電動機１１と、この電動機１１を駆動するための電力を発生させる燃料電池２０と、この燃料電池２０から供給される電力を電動機１１に対し利用可能な形式に変換して出力するインバータ３０と、燃料電池２０における発電状態及びインバータ３０の出力状態を制御する制御部４０と、この制御部４０他の動作用電力を供給する前記バッテリとしての蓄電池５０と、この蓄電池５０を充電するための電力を供給する太陽光発電装置６０とを備える構成である。
【００１８】
前記駆動機構部１０は、電動機１１から得た回転駆動力をウォームギヤ等の減速段を用いて減速しつつゲート７０の上下動の駆動力に変換してゲート７０を開閉動作させる公知の機構であり、また、ゲート開度や過負荷状態の検出についても、ウォーム軸等に併設したエンコーダ１２やトルクスプリングと組のポテンショメータ１３を用いて行う公知の仕組みを採用しており、詳細な説明を省略する。なお、この駆動機構部１０については、ゲート７０を上下動させて開閉する機構としているが、こうした板状のゲートを上下方向又は横方向に移動させて開閉を行う一般的な機構に限らず、電動機の回転を利用してゲートの開閉を行うものであれば、他方式の機構でもかまわない。
【００１９】
前記燃料電池２０は、燃料である水素と空気中の酸素とを反応させて電気を発生させる本体部分と共に、この本体部分に供給される水素を貯蔵する前記貯蔵部としてのタンク２１、及び、このタンク２１から前記本体部分への水素供給を制御する燃料供給制御弁２２を併設される構成である。燃料電池２０自体は、固体高分子型などの公知のものであり、また、タンク２１も公知の水素吸蔵合金等を使用したものであり、詳細な説明を省略する。燃料供給制御弁２２は、制御部４０と電気的に接続され、制御部４０を通じた蓄電池５０からの電力供給をＯＮ、ＯＦＦされることで開、閉いずれかの状態に切替えられる電磁弁である。
【００２０】
この燃料電池２０は、インバータ３０と接続されてこれに電力を供給する以外に、前記制御部４０を介して蓄電池５０とも接続され、制御部４０による制御の下でこの蓄電池５０への充電も可能とされている。また、燃料供給制御弁２２のある水素の送給管路には、圧力センサ２３が配設され、送給圧力が検知されて制御部４０や外部の中央監視所８０に送信され、送給圧力の低下度合からタンク２１における水素の残り状況を把握可能となる仕組みである。
【００２１】
前記インバータ３０は、燃料電池２０から供給された直流電力を、電動機１１を駆動するための交流電力に変換して電動機１１に出力し、電動機１１の回転制御を行う公知の回路であり、詳細な説明を省略する。このインバータ３０は、制御部４０の制御に基づいて、燃料電池２０との電気的接続の可否を切替え可能とされ、燃料電池２０からの電力供給を必要に応じて受ける仕組みとなっている。
【００２２】
前記制御部４０は、外部の中央監視所８０と電線や光ケーブルによる有線通信、もしくは無線通信により相互に通信可能に配設されると共に、インバータ３０や燃料供給制御弁２２と接続され、インバータ３０を介した電動機１１の駆動制御並びに燃料供給制御弁２２の開閉制御を行うものである。具体的には、中央監視所８０からの指令に基づいて、燃料供給制御弁２２を開状態に移行させ、燃料電池２０を発電状態とすると共にインバータ３０との電気的接続状態を確立させ、インバータ３０を作動状態とする。これ以降はインバータ３０を用いた公知のゲート開度調整制御となり、ゲート７０を開閉動作させて所定のゲート開度に到達させた後、インバータ３０により電動機１１を停止させるが、これに合わせて、燃料供給制御弁２２を閉状態として燃料電池２０からの電力供給を停止させる制御を行い、燃料の無駄な消費を抑えている。
【００２３】
また、制御部４０は、蓄電池５０や太陽光発電装置６０とも接続され、太陽光発電装置６０で発電した電力を蓄電池５０に充電する際の充電制御も行っており、蓄電池５０に対し過充電を防止する制御等を行う。蓄電池５０に充電された電力は、制御部４０の動作用として使用される他、制御部４０による制御の下、燃料電池２０における燃料供給制御弁２２の駆動に用いられる。制御部４０はこの他、燃料電池２０や蓄電池５０、太陽光発電装置６０の異常監視機能等も備えている。
【００２４】
前記蓄電池５０は、制御部４０や燃料電池２０における燃料供給制御弁２２の駆動用電源となる充放電可能なリチウムイオン電池等の公知の二次電池であり、詳細な説明を省略する。この蓄電池５０の充電容量は、燃料供給制御弁２２や制御部４０を作動させるのに十分な電力供給を行える程度とされ、従来の蓄電池でゲートを駆動する電力を得る装置の場合に比べその容量を大幅に低減することができ、小型化が可能である。なお、蓄電池５０は、制御部４０を常時動作させるための電力を供給する関係上、常時放電を行っている。
【００２５】
前記太陽光発電装置６０は、パネル状の太陽電池を所望の電圧が得られるよう一又は複数枚それぞれ太陽光を受光可能に配置した公知の装置であり、説明を省略する。この太陽光発電装置６０の発電容量は、蓄電池５０の充電を行うのに十分な電力供給を行えるものとされ、蓄電池５０の充電容量が小さく済む分、従来の蓄電池でゲートを駆動する電力を得るタイプの装置に設けられる太陽光発電装置に比べ発電容量を大幅に低減することができ、小型化が可能である。この太陽光発電装置６０が発電可能な状態にある時、制御部４０は蓄電池５０が満充電状態でない限り、太陽光発電装置６０での発電により得られた電力を蓄電池５０に適切な電圧及び電流として供給し、充電を行う。
【００２６】
次に、本実施の形態に係るゲート用駆動装置によるゲート開閉動作について図３のフローチャートを用いて説明する。前提として、制御部４０と中央監視所８０は有線通信又は無線通信により常時通信が行える状態にあり、且つ初期状態では蓄電池５０は適切な充電を経て、制御部４０を適切に作動させられると共に、燃料供給制御弁２２を確実に開閉動作させるのに十分な電力供給能力を有しているものとする。
【００２７】
まず、中央監視所８０からゲート７０の開又は閉指令が制御部４０に通知される（ステップ０１）と、制御部４０は燃料電池２０の燃料供給制御弁２２を開放させる（ステップ０２）。開放した燃料供給制御弁２２を通じてタンク２１から出た水素が燃料電池２０の本体部分に達し、燃料電池２０では水素が供給されることで水素と空気との反応に伴う発電が開始される。制御部４０では、燃料電池２０での発生電力を検知し（ステップ０３）、正常出力であるか否かを判定する（ステップ０４）。正常状態を確認した場合、燃料電池２０とインバータ３０を電気的接続状態とし、インバータ３０に電力を供給させる（ステップ０５）。発生電力が正常でない場合は必要に応じて燃料供給制御弁２２を再度開閉動作したり、中央監視所８０へ異常を通知したりする。
【００２８】
インバータ３０は燃料電池２０からの電力供給を受け、直交変換した電力を制御部４０で設定された出力値で出力して電動機１１を駆動させ、駆動機構部１０により伝達される駆動力でゲートが開閉動作する（ステップ０６）。ゲート開度は駆動機構部１０に設けられたエンコーダ１２を介して制御部４０に把握されており、あらかじめ指示された所望の開度位置にゲート７０が達したら、制御部４０はインバータ３０に電動機１１駆動の停止を指令する（ステップ０７、０８）。これと同時に、制御部４０はインバータ３０への電力供給を停止させる（ステップ０９）と共に、燃料電池２０の燃料供給制御弁２２を閉止させて燃料電池２０での発電も停止させ（ステップ１０）、一連の開閉制御動作を完了する。
【００２９】
ゲート開閉中、異物との接触や挟み込みなど、ゲート７０に異常が生じた場合は、従来公知のゲート駆動装置同様、駆動機構部１０のポテンショメータ１３がトルク過大状態を検知し、これを受けた制御部４０がインバータ３０に対し電動機１１停止を指令して電動機１１を緊急停止させ、過負荷による装置各部の損傷を防止できる。この電動機１１停止時において、制御部４０は通常のゲート正常停止時と同様、インバータ３０と燃料電池２０との接続を切断すると共に燃料供給制御弁２２を閉止させ、燃料電池２０での発電を停止させる。
【００３０】
一方、制御部４０は、ゲート開度を中央監視所８０にも送信しており、開度をモニタリングしている中央監視所８０から、ゲート開度の当初設定とは異なる所定開度位置での停止が緊急指示されたら、制御部４０は速やかにインバータ３０による電動機１１駆動を停止させ、前記同様にインバータ３０への電力供給中断と燃料供給制御弁２２閉止を実行させる。
【００３１】
続いて、制御部による装置各部のトラブル対応制御について説明する。制御部４０は、蓄電池５０の電圧を検出すると共に、太陽光発電装置６０からの充電が適切に行われているかどうかを監視しており、曇天日の連続等で太陽光発電装置６０からの充電が十分に行われない状態が一定期間継続し、蓄電池５０の残り容量を示す出力電圧が所定レベル、例えば、あと数日間制御部４０に電力供給を続けたり、あと数回燃料供給制御弁２２を動作させたりすると、それ以降は正常に制御部４０や燃料供給制御弁２２に電力を供給できなくなる状況まで降下した場合、制御部４０は緊急充電モードとして、燃料電池２０と蓄電池５０を電気的接続状態とすると共に、燃料供給制御弁２２を開放し、燃料電池２０で発電を行って、蓄電池５０の充電を行う。
【００３２】
この充電により蓄電池５０の電圧が問題ないレベル（例えば、満充電状態）まで回復したことを検出すると、制御部４０は燃料供給制御弁２２を閉止させると共に燃料電池２０と蓄電池５０との電気的接続を切断する。この後、さらに所定期間経過しても太陽光発電装置６０からの電力供給が回復しない場合には、この異常を中央監視所８０に通知する。この他、蓄電池５０が充放電を繰返して短期間で電圧降下が生じるようになった状況を制御部４０が検知した場合、蓄電池５０の容量が許容レベル以下に低下した寿命状態と制御部４０が判定して、中央監視所８０にその状態を通知する。なお、蓄電池５０が正常に電力を供給できないなど異常の場合で、太陽光発電装置６０が正常に稼働している場合は、太陽光発電装置６０からの供給電力で燃料供給制御弁２２を動作させられるように臨時の回路接続状態とすることもできる。
【００３３】
さらに、制御部４０は、燃料供給制御弁２２開放時のタンク２１からの水素吐出圧力を圧力センサ２３により監視しており、圧力が規定値以下となった場合には、タンク２１内がほぼ空状態もしくはタンク２１を含む燃料電池２０系統の何らかの異常と判定し、中央監視所８０に通知する。これに応じて作業者が装置設置箇所に出向き、水素を補充するなど保守作業を行うことで、燃料電池２０の発電能力が維持され、ゲート開閉時におけるインバータ３０への電力供給及び蓄電池５０への緊急充電が可能となる。この他、制御部４０は、燃料電池２０における初期発生電圧があらかじめ定められた値まで低下した際、燃料電池２０を寿命と判断し、その旨を中央監視所８０に通知する。こうした燃料電池自体の不具合など緊急時には、作業者が可搬型の燃料電池をインバータ３０に接続してゲート開閉を行わせることもできる。
【００３４】
このように、本実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、ゲート７０の駆動源となる電動機１１の電源として燃料電池２０を用い、ゲート開閉の際に燃料電池２０から電力を供給することから、商用電源設備が周囲になく電力供給が難しい場所において、電源として一般的に用いられる自然エネルギを利用した他の発電装置と蓄電池との組合せに比べて、周囲環境の影響をほとんど受けず且つ小型化できる燃料電池２０で生じさせた電力で電動機１１及び駆動機構部１０を確実に動作させられ、ゲート開閉の信頼性を高められると共に、蓄電池５０や太陽光発電装置６０等の他の電源装置を直接ゲート駆動に用いずに済ませることから、その電力供給能力を抑えてこうした電源装置を小型化することもでき、燃料電池２０自体の小型化容易性と合わせて、電源部分全体を小型化でき、ゲート開閉システム全体でコストダウンが図れる。また、太陽光発電装置６０から蓄電池５０に電力が供給されず、蓄電池５０に対し適切に充電できない場合に、制御部４０がこれを識別して臨時に燃料電池２０を電力供給可能な状態とし、燃料電池２０から蓄電池５０に対し充電用の電力を供給することから、蓄電池５０から燃料電池２０の燃料供給制御弁２２に駆動用の電力を供給できなくなる前に蓄電池５０を適切な充電状態に回復させられ、燃料供給制御弁２２に電力を供給して開閉動作させる機能が常時確保されることとなり、装置の信頼性をさらに高められる。
【００３５】
なお、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置は、水路に設けられるゲート７０を開閉するものであるが、この実施形態の各構成は、管路に設けられるバルブを開閉するバルブ用駆動装置にも同様に適用でき、前記実施形態同様、電力供給を行う燃料電池は、電力が必要な場合のみ発電状態となって電力を供給可能であることから、常時バルブ等の駆動用電力供給能力を確保しておく必要もなく、エネルギ損失を抑えられると共に、バルブ用駆動装置の電源部分を小型化できる。
【００３６】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、蓄電池５０への継続的充電のための電源装置として太陽光発電装置６０を用いる構成としているが、これに限らず、風力発電装置を用いたり、太陽光発電装置と風力発電装置を同時に用いる構成とすることもできる。
【００３７】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、制御部４０や燃料供給制御弁２２の電源をなすバッテリとして蓄電池５０を用いる構成としているが、これに限らず、寿命の長いリチウム電池などの一次電池を用いる構成とすることもでき、作業者が適切な頻度で交換を行える環境であれば問題なく運用が行え、太陽光発電装置等も不要として装置全体の大幅なコストダウンが図れる。
【００３８】
また、前記実施の形態に係るゲート用駆動装置においては、燃料電池２０については発電の実行と停止のみ、すなわち、燃料供給制御弁２２の開閉のみ制御しているが、用いる燃料電池と燃料の種類によっては、燃料供給制御弁の開度調整を行うようにすることもでき、インバータ部分での制御のみに留まらず燃料電池からの供給電力も適宜調整してより幅広い駆動制御が行えることとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置のブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るゲート用駆動装置のゲート開閉動作制御フローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１ ゲート用駆動装置
１０ 駆動機構部
１１ 電動機
１２ エンコーダ
１３ ポテンショメータ
２０ 燃料電池
２１ タンク
２２ 燃料供給制御弁
２３ 圧力センサ
３０ インバータ
４０ 制御部
５０ 蓄電池
６０ 太陽光発電装置
７０ ゲート
８０ 中央監視所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管路を開閉するバルブ又は水路を開閉するゲートに対し、所定の駆動機構を介して、所定の電源から供給された電力で動作する電動機から駆動力を付与し、バルブ又はゲートの開閉動作を行わせるバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記電源として、燃料電池を接続して利用することを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記燃料電池が、燃料を反応させて電気を発生させる本体部分と共に、当該本体部分に供給される燃料の少なくとも一方を貯蔵する貯蔵部、及び当該貯蔵部から前記本体部分への燃料供給を制御する燃料供給制御弁を併設されてなり、
外部の中央監視所と通信可能に配設されて前記電動機の動作制御並びに前記燃料供給制御弁の開閉制御を行う制御部と、燃料供給制御弁の弁開閉動作用電源及び前記制御部の電源として電力を供給するバッテリとを備え、
前記制御部が、外部からの指令に基づいて、前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として前記電動機へ電力を供給し、バルブ又はゲートを開閉動作させ、所定のバルブ又はゲート開度に到達させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記バッテリが、充電により電力供給機能を回復可能な蓄電池であり、
当該蓄電池に対して充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を備えることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記制御部が、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置の発電状態監視機能を有し、
前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置が正常発電状態から発電不能状態に移ってから、所定時間経過又は前記蓄電池残容量が所定割合まで低下した場合に、前記制御部が前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として蓄電池へ電力を供給させ、蓄電池が所定の充電状態に達するまで充電を実行させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項５】
前記請求項２ないし４のいずれかに記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記制御部が、燃料電池の貯蔵部からの燃料供給状況を所定のセンサを通じて監視し、常時、又は前記状況が初期状態から大きく変化した時に、前記中央監視所へ前記状況を示す情報を送信することを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項１】
管路を開閉するバルブ又は水路を開閉するゲートに対し、所定の駆動機構を介して、所定の電源から供給された電力で動作する電動機から駆動力を付与し、バルブ又はゲートの開閉動作を行わせるバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記電源として、燃料電池を接続して利用することを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記燃料電池が、燃料を反応させて電気を発生させる本体部分と共に、当該本体部分に供給される燃料の少なくとも一方を貯蔵する貯蔵部、及び当該貯蔵部から前記本体部分への燃料供給を制御する燃料供給制御弁を併設されてなり、
外部の中央監視所と通信可能に配設されて前記電動機の動作制御並びに前記燃料供給制御弁の開閉制御を行う制御部と、燃料供給制御弁の弁開閉動作用電源及び前記制御部の電源として電力を供給するバッテリとを備え、
前記制御部が、外部からの指令に基づいて、前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として前記電動機へ電力を供給し、バルブ又はゲートを開閉動作させ、所定のバルブ又はゲート開度に到達させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記バッテリが、充電により電力供給機能を回復可能な蓄電池であり、
当該蓄電池に対して充電用の電力を供給する太陽光発電装置及び／又は風力発電装置を備えることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記制御部が、前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置の発電状態監視機能を有し、
前記太陽光発電装置及び／又は風力発電装置が正常発電状態から発電不能状態に移ってから、所定時間経過又は前記蓄電池残容量が所定割合まで低下した場合に、前記制御部が前記燃料供給制御弁を開状態に移行させ、燃料電池を発電状態として蓄電池へ電力を供給させ、蓄電池が所定の充電状態に達するまで充電を実行させた後、燃料供給制御弁を閉状態として燃料電池からの電力供給を停止させることを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【請求項５】
前記請求項２ないし４のいずれかに記載のバルブ・ゲート用駆動装置において、
前記制御部が、燃料電池の貯蔵部からの燃料供給状況を所定のセンサを通じて監視し、常時、又は前記状況が初期状態から大きく変化した時に、前記中央監視所へ前記状況を示す情報を送信することを
特徴とするバルブ・ゲート用駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２６５９１３（Ｐ２００６−２６５９１３Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８４３０２（Ｐ２００５−８４３０２）
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２３日（２００５．３．２３）
【出願人】（０００１９６７０５）西部電機株式会社 (80)
【Ｆターム（参考）】
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