電動巻上下装置用電源装置
【課題】構成が簡単で短い周期で力行・回生が発生する場合でも、電気二重層キャパシタへの有効な蓄電・放電でき、容量の小さい電源ユニットから容量の大きい電動機に電力が供給され、機器の破壊や寿命を短縮させることのない電動巻上下装置用電源装置を提供することを目的とする。
【解決手段】交流電源１６からの交流を整流器１１、４１、２１で直流に変換し、直流回路１２、４２、２２からインバータ１４、４１、２１を介して横行用電動機１５、走行用電動機４５、及び昇降用電動機２５に供給する複数の電源回路１０、４０、２０を備え、各直流回路に共通の電気二重層キャパシタ１７を接続し、各直流回路と電気二重層キャパシタを接続するラインＬA、ＬB、ＬCに開閉器ＷA、ＷB、ＷCを設け、電源電圧ＶＩ＝√２ＶAC、各直流回路の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、電気二重層キャパシタ１７の電圧ＶＥにより各開閉器の開閉を制御する制御部５０を設けた。
【解決手段】交流電源１６からの交流を整流器１１、４１、２１で直流に変換し、直流回路１２、４２、２２からインバータ１４、４１、２１を介して横行用電動機１５、走行用電動機４５、及び昇降用電動機２５に供給する複数の電源回路１０、４０、２０を備え、各直流回路に共通の電気二重層キャパシタ１７を接続し、各直流回路と電気二重層キャパシタを接続するラインＬA、ＬB、ＬCに開閉器ＷA、ＷB、ＷCを設け、電源電圧ＶＩ＝√２ＶAC、各直流回路の電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３、電気二重層キャパシタ１７の電圧ＶＥにより各開閉器の開閉を制御する制御部５０を設けた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置用電源装置に関し、特に荷巻下時の昇降用電動機、及び横行・走行時の横行・走行用電動機が発電する回生電力を効率良く電気二重層キャパシタに蓄電でき省エネルギーに好適な電動巻上下装置用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から、全産業分野において省エネルギー化が強く要望されている。電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置においても、荷巻下時に昇降用電動機が発電する回生電力のみでなく、横行・走行時に荷振れによる短周期で発生する力行・回生の回生時の回生電力も蓄電することが要望されている。
【０００３】
図１は従来のこの種の電動巻上下装置用電源装置の構成例を示す図である。図示するように、電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１００と昇降用電源回路１２０を備えている。横行用電源回路１００は、整流器１０１と、平滑コンデンサ１０３を備えた直流回路１０２と、インバータ１０４を備えている。そして交流電源１０６からの交流を整流器１０１で直流に変換し、直流回路１０２を介してインバータ１０４に供給し、該インバータ１０４で交流に変換して横行用電動機１０５に供給するように構成されている。また、昇降用電源回路１２０は、整流器１２１と、平滑コンデンサ１２３を備えた直流回路１２２と、インバータ１２４を備えている。そして交流電源１０６からの交流を整流器１２１で直流に変換し、直流回路１２２を介してインバータ１２４に供給し、該インバータ１２４で交流に変換して昇降用電動機１２５に供給するように構成されている。
【０００４】
横行用電源回路１００の直流回路１０２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７と電気二重層キャパシタ１０８が接続されている。整流器１０１で変換された直流、及び横行用電動機１０５の回生電力をインバータ１０４で直流に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介して電気二重層キャパシタ１０８に蓄電すると共に、電気二重層キャパシタ１０８に蓄電された直流をＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介して直流回路１０２に放電し、該直流回路１０２からインバータ１０４を介して交流に変換し、横行用電動機１０５に供給している。
【０００５】
昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２７と電気二重層キャパシタ１２８が接続されている。整流器１２１で変換された直流、及び昇降用電動機１２５の回生電力をインバータ１２４で直流に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して電気二重層キャパシタ１２８に蓄電すると共に、電気二重層キャパシタ１２８に蓄電された直流をＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して直流回路１２２に放電し、該直流回路１２２からインバータ１２４を介して交流に変換し、昇降用電動機１２５に供給している。
【０００６】
また、横行用電源回路１００の直流回路１０２には電圧を検出する電圧センサ１０９や電流センサ１１０を設け、その出力を制御回路１１１で監視し、横行用電動機１０５の回生時に電気二重層キャパシタ１０８が満充電の状態にある場合、制動トランジスタ１１２を導通させ、横行用電動機１０５からの回生電力を制動抵抗器１１３に流して消費し、電気二重層キャパシタ１０８の過充電を防止している。
【０００７】
また、昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にも電圧を検出する電圧センサ１２９や電流センサ１３０を設け、その出力を制御回路１３１で監視し、昇降用電動機１２５の回生時に電気二重層キャパシタ１２８が満充電の状態にある場合、制動トランジスタ１３２を導通させ、昇降用電動機１２５からの回生電力を制動抵抗器１３３に流して消費し、電気二重層キャパシタ１２８の過充電を防止している。
【特許文献１】特開平１１−２８５１６５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６７５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１００及び電動巻上下装置用電源装置のそれぞれにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を設け、電気二重層キャパシタ１０８、電気二重層キャパシタ１２８の充放電を行っている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０７、１２７は高価であり、電動巻上下装置用電源装置を高価なものにしていた。また、横行用電動機１０５の他に走行用電動機を具備する場合は、更にＤＣ／ＤＣコンバータを備えた走行用電源回路を設けるため、更に高価なものとなる。また、電動巻上下装置の横行或いは横行・走行をさせた場合は、荷振れにより、力行・回生が短い周期で繰り返され、リアクトルを備えたＤＣ／ＤＣコンバータではこのように短い周期で力行・回生で繰り返される場合、この短い周期で繰り返される力行・回生に対応して有効に蓄電、放電を行うことが困難であった。
【０００９】
また、上記のように荷の巻上下、走行、横行を行う電動巻上下装置において、昇降用電動機の容量、横行用電動機の容量、走行用電動機の容量は夫々異なる。そこで電源装置の製造簡易化、工期短縮化、低コスト化のために、昇降用電源、横行用電源、走行用電源をそれぞれユニット化しておき、対象の電動巻上下装置に応じて、このユニット化した電源を組合わせて該電動巻上下装置の電源装置とする場合がある。このよう各電源をユニット化した場合、各電源の整流器やインバータ等の機器は、昇降用電動機の容量、横行用電動機の容量、走行用電動機の容量（定格容量）に合わせて適正な容量の機器を選択し、ユニット化している。
【００１０】
上記のようにユニット化した複数の電源を組合わせて電動巻上下装置の電源装置を構成し、各電源の直流回路を単純に電気二重層キャパシタに接続した場合、後述するように、容量の小さい機器からなる電源、例えば横行用電源或いは、走行用電源から容量の大きい昇降用電動機に電力が供給されるという、所謂回りこみ現象が発生し、容量の小さい整流器等の機器からなる電源の機器が破損したり、その寿命が短くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、構成が簡単で電動巻上下装置が走行・横行を行い短い周期で力行・回生が発生する場合でも、電気二重層キャパシタへの有効な蓄電・放電ができる電動巻上下装置用電源装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、電動巻上下装置用電源を容量の異なるユニット化された複数の電源を組合わせて構成した場合でも、構成が簡単で、容量の小さい機器で構成される電源ユニットから容量の大きい電動機に電力が供給され、機器の破壊や寿命を短縮させるということのない電動巻上下装置用電源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】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明は、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、を備えた電動巻上下装置用電源装置において、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して走行用電動機に供給する走行用電源回路と、を備えた電動巻上下装置用電源装置において、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路と走行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は上記電動巻上下装置用電源装置において、各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して電気二重層キャパシタに接続されており、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、開閉器を全部閉じると共に、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源以下のときは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の直流回路と電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路とに、或いは昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路と走行用電源回路の直流回路とに、共通の電気二重層キャパシタを接続したので、昇降用電動機や横行用電動機や走行用電動機の回生時に発電した電力をインバータで直流に変換して直接蓄電できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用しない簡単な構成で、且つ安価な電動巻上下装置用電源装置を提供できる。また、特にリアクトルを備えたＤＣ／ＤＣコンバータを使用しないことから、電動巻上下装置の横行或いは横行・走行の場合の荷振れにより発生する短い周期で繰り返される力行・回生にも対応して有効に蓄電・放電することができる。なお、回生時に発電した電力をインバータで直流に変換して直接電気二重層キャパシタに蓄電するためには、交流電源電圧をＶACとした場合、耐電圧が√２ＶAC以上の電気二重層キャパシタを用いる。
【００１７】
また、本発明によれば、各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して電気二重層キャパシタに接続されており、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、開閉器を全部閉じると共に、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源以下のときは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の直流回路と電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたので、容量の小さい電源から、容量の大きい電動機に電力が供給され、該電源を構成する整流器等の機器が容量オーバーとなり、該機器が破壊したり、その寿命が短縮するということはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図２は本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成例を示す図である。図示するように、本電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１０と昇降用電源回路２０を備えている。横行用電源回路１０は、整流器１１と、平滑コンデンサ１３を備えた直流回路１２と、インバータ１４を備え、交流電源１６からの交流を整流器１１で直流に変換し、直流回路１２を介してインバータ１４に供給し、該インバータ１４で交流に変換して横行用電動機１５に供給するように構成されている。また、昇降用電源回路２０は、整流器２１と、平滑コンデンサ２３を備えた直流回路２２と、インバータ２４を備え、交流電源１６からの交流を整流器２１で直流に変換し、直流回路２２を介してインバータ２４に供給し、該インバータ２４で交流に変換して昇降用電動機２５に供給するように構成されている。
【００１９】
横行用電源回路１０の直流回路１２と昇降用電源回路２０の直流回路２２とに、共通に１台の電気二重層キャパシタ１７が接続され、整流器１１や整流器２１で変換された直流、横行用電動機１５の回生電力をインバータ１４で変換した直流、及び昇降用電動機２５の回生電力をインバータ２４で変換した直流が電気二重層キャパシタ１７に蓄電される。また、電気二重層キャパシタ１７に蓄電された直流は横行用電源回路１０の直流回路１２及び昇降用電源回路２０の直流回路２２を介してインバータ１４やインバータ２４に供給され、該インバータ１４やインバータ２４で交流に変換され、横行用電動機１５や昇降用電動機２５に供給するように構成されている。
【００２０】
また、横行用電源回路１０の直流回路１２に電流センサ１９を設け、昇降用電源回路２０の直流回路２２に電圧を検出する電圧センサ２８と電流センサ２９を設け、その出力を制御部２６で監視し、横行用電動機１５、昇降用電動機２５の回生時に電気二重層キャパシタ１７が満充電の状態にある場合、制動用トランジスタ２７を導通（ＯＮ）させ、横行用電動機１５や昇降用電動機２５からの回生電力を制動抵抗器３０に通電させて消費し、直流回路１２と直流回路２２の過電圧、及び電気二重層キャパシタ１７の過充電を防止している。
【００２１】
上記のように横行用電源回路１０の直流回路１２と昇降用電源回路２０の直流回路２２とに、共通に１台の電気二重層キャパシタ１７を接続し、横行用電動機１５及び昇降用電動機２５の回生電力をそれぞれインバータ１４及びインバータ２４で直流に変換し、直接電気二重層キャパシタ１７に蓄電することにより、図１のような高価なＤＣ／ＤＣコンバータ１０７とＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を省略でき、電動巻上下装置用電源装置を安価に製造できる。また、ここではＤＣ／ＤＣコンバータのようにリアクトルを備えていないから、電動巻上下装置の横行の場合の荷振れにより、短い周期で繰り返される力行・回生にも対応することができる。
【００２２】
また、図１に示す電動巻上下装置用電源装置では、横行用電源回路１００の直流回路１０２と昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にそれぞれ制御回路１１１、制御回路１３１を設け、電圧や電流を監視し、電気二重層キャパシタ１０８や電気二重層キャパシタ１２８で過充電を防止しているが、電動巻上下装置用電源装置を図２に示す構成とすることにより、１個の制御部２６で電気二重層キャパシタ１７の過充電と直流回路１２と直流回路２２の過電圧を防止できる。
【００２３】
上記電動巻上下装置用電源装置の電気二重層キャパシタ１７としては、例えば、株式会社明電舎製のバイポーラ型電気二重層キャパシタを使用する。この電気二重層キャパシタは、イオン吸脱着反応で化学反応を伴わないため、応答が早く、大電流の充放電が可能で、サイクル寿命が長く、補水等のメンテナンスが不要という特徴を有する。また、比表面積の大きい活性炭を電極に用いるため、従来型コンデンサに比べて静電容量が大きいという特徴も有している。更に、電解質は重金属を含まず、回収等に規制が無く、環境に優しい電力貯蔵デバイスとされている。
【００２４】
図２に示す電動巻上下装置用電源装置では、横行用電動機１５と昇降用電動機２５を具備する電動巻上下装置用電源装置を示したが、図３に示すように、更に走行用電動機４５を具備する場合は、整流器４１、平滑コンデンサ４３を備えた直流回路４２と、インバータ４４を具備する走行用電源回路４０備えている。この走行用電源回路４０では、交流電源１６からの交流を整流器４１で直流に変換し、直流回路４２を介してインバータ４４に供給し、該インバータ４４で交流に変換して走行用電動機４５に供給する。これにより、電動巻上下装置は、例えば東西方向（横行）、南北方向（走行）に移動できるようになる。
【００２５】
上記のように昇降用電動機２５、横行用電動機１５、及び走行用電動機４５を備えた電動巻上下装置では、各電動機の容量が異なることが通常である。例えば、昇降用電動機２５に３．５ＫＷの電動機を使用すると、横行電動機１５及び走行電動機４５には０．４ＫＷの電動機を使用する。そして各電源を構成する整流器、平滑コンデンサ、インバータ等の機器は、上述のように各電動機の容量に合わせて最適なものを選定し、各電源をユニット化している。これにより各電源回路のコストの低減化を図っている。なお、図３において、３０、３１、３２は制動抵抗器、１８、４７、２７は制動用トランジスタである。
【００２６】
図３に示すように、ユニット化した横行用電源回路１０、走行用電源回路４０、及び昇降用電源回路２０を設け、各直流回路を共通の１台の電気二重層キャパシタ１７に接続しただけでは、図３の点線Ａで示すように、電源側からの回りこみにより、容量の小さい走行用電源回路４０から容量の大きい昇降用電源回路２０に電流が流れ、容量の小さい走行用電源回路４０にその容量を超える電流が流れ、走行用電源回路４０を構成する機器が損傷したり、該機器の寿命を短縮するという問題が発生する。
【００２７】
上記問題を解決するため、ここでは図４に示すように、横行用電源回路１０の直流回路１２、昇降用電源回路２０の直流回路２２、及び走行用電源回路４０の直流回路４２の負極（−極）を接続ラインＬ2を通して電気二重層キャパシタ１７の一方の端子に接続すると共に、直流回路１２の陽極（＋極）を開閉器ＷCを設けた接続ラインＬCを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続し、直流回路２２の陽極（＋極）を開閉器ＷAを設けた接続ラインＬAを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続し、更に直流回路４２の陽極（＋極）をそれぞれ開閉器ＷBを設けた接続ラインＬBを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続している。そして後に詳述するように、電気二重層キャパシタ１７の初期充電が完了し、電気二重層キャパシタ１７の端子電圧（蓄電電圧）ＶＥと電源電圧ＶＩが等しい（ＶＥ＝ＶＩ）場合、開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て開（ＯＦＦ）とし、この状態で運転を開始する。そして蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより高い（ＶＩ＜ＶＥ）場合は開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て閉（ＯＮ）とし、蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩ以下（ＶＥ≦ＶＩ）となった場合は開閉器ＷA、ＷB、ＷCを下記のように制御する。
【００２８】
各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が蓄電電圧ＶＥ以下（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３≦ＶＥ）の場合（通常はＶ１，Ｖ２，Ｖ３＝ＶＥ）には、各開閉器ＷC、ＷB、ＷAをそれぞれ開（ＯＦＦ）のままとし、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が蓄電電圧ＶＥより高い場合（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３＞ＶＥ）には各開閉器ＷC、ＷB、ＷAをそれぞれ閉（ＯＮ）としている。これにより、各電動機が回生運転を開始したことで電圧が上昇した直流回路からの電気二重層キャパシタ１７に蓄電が行われる。電気二重層キャパシタ１７に有効な電力が蓄電されないとき（蓄電電圧ＶＥが電源電圧以下のとき）には力行運転している電動機に電力を供給している直流回路を、該直流回路を電気二重層キャパシタ１７に接続している接続ライン（接続ラインＬC、ＬB、ＬAのいずれか）に設けた開閉器（開閉器ＷC、ＷB、ＷAのいずれか）を開として、該直流回路を電気二重層キャパシタ１７から切り離すことで、該直流回路を他の直流回路とも切り離す。これにより上記のような電源側からの回り込みを防止できる。なお、ここで電源電圧ＶＩとは、交流電源（３相交流電源）１６の交流電圧をＶACとした場合、ＶＩ＝√２×ＶACである。
【００２９】
各電動機の回生電力を各インバータで直流に変換し、直接電気二重層キャパシタ１７に蓄電するので、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧範囲はインバータの直流回路の電圧
範囲と等しくなる。従って、交流電圧ＶAC＝２００Ｖ級のインバータユニットでは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧は、概ね２８０Ｖ〜４００Ｖの範囲で蓄電される。
【００３０】
図４に示す本発明に係る電動巻上下装置用電源では、開閉器ＷA、ＷB、ＷCの開閉制御を行うための制御部５０を備え、該制御部５０には電源電圧ＶＩ、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥ、走行用電源回路４０の直流回路４２の電圧Ｖ１、横行用電源回路１０の直流回路１２の電圧Ｖ２、昇降用電源回路２０の直流回路２２の電圧Ｖ３が入力され、後に詳述する処理を行い、開閉器ＷAの作動コイル５１、開閉器ＷBの作動コイル５２、開閉器ＷCの作動コイル５３に作動電流を供給又は遮断して、開閉器ＷA、ＷB、ＷCの閉・開（ＯＮ・ＯＦＦ）を制御するようになっている。
【００３１】
図５は上記開閉器の制御処理フロー（充放電処理フロー）を示す図である。先ず電気二重層キャパシタ１７の初期充電が完了し、その蓄電電圧ＶＥと電源電圧ＶＩが等しく（ＶＥ＝ＶＩ）くなり、開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て開（ＯＦＦ）とし、運転準備が完了した状態で、運転を開始する（ステップＳＴ１）。次に電源電圧ＶＩと電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥとを比較し、蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより大きい（ＶＩ＜ＶＥ）場合（ステップＳＴ２）は、開閉器ＷC、ＷB、ＷAの全部を「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ３）。前記ステップＳＴ２において、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩ以下（ＶＩ≧ＶＥ）の場合は、下記の処理を行う。
【００３２】
走行用電源回路４０の直流回路４２の電圧Ｖ１が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ１＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ４）、ＮＯ（Ｖ１≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷAを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ５）、ＹＥＳ（Ｖ１＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷAを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ６）。また、横行用電源回路１０の直流回路１２の電圧Ｖ２が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ２＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ７）、ＮＯ（Ｖ２≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷBを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ８）、ＹＥＳ（Ｖ２＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷBを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ９）。また、昇降用電源回路２０の直流回路２２の電圧Ｖ３が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ３＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ１０）、ＮＯ（Ｖ３≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷCを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ１１）、ＹＥＳ（Ｖ３＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷCを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ１２）。なお、上記制御部５０の充放電機能は各インバータ１４、４４、２４の各制御部に持たせてもよい。
【００３３】
上記ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０では、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥの比較を行っているが、蓄電電圧ＶＥではなく、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と電源電圧ＶＩと比較し、回生運転中であるか否かを判断してもよい。その理由は、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより高い時には開閉器ＷA、ＷB、ＷCは全部閉（ＯＮ）になっているから、ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０で各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と比較するときは、ＶＥ＝ＶＩの状態にあるからである。但し、ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０で電源電圧ＶＩと各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を比較するだけでは、電気二重層キャパシタ１７の自己放電により電圧が下がるなどして、蓄電電圧ＶＥと各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に差が生じても、自動的に充電されないという問題、或いは追加充電するステップを別に備える必要があるという点では、蓄電電圧ＶＥと比較するのに比べて劣る。
【００３４】
なお、上記例では、巻上下及び横行の２軸移動の電動巻上下装置の電源装置、又は巻上下、横行、及び走行の３軸移動の電動巻上下装置の電源装置を説明したが、２軸、３軸移動の電動巻上下装置に限定されるものではなく、３軸以上の複数軸移動の電動巻上下装置の電源装置にも本発明は適用できる。
【００３５】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置の充放電処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 横行用電源回路
１１，２１，４１ 整流器
１２，２２，４２ 直流回路
１３，２３，４３ 平滑コンデンサ
１４，２４，４４ インバータ
１５ 横行用電動機
１６ 交流電源
１７ 電気二重層キャパシタ
１８，２７，４７ 制動用トランジスタ
１９ 電流センサ
２０ 昇降用電源回路
２５ 昇降用電動機
２６ 制御部
２８ 電圧センサ
２９ 電流センサ
３０，３１，３２ 制動抵抗器
４０ 走行用電源回路
４５ 走行用電動機
５０ 制御部
５１，５２，５３ 作動コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置用電源装置に関し、特に荷巻下時の昇降用電動機、及び横行・走行時の横行・走行用電動機が発電する回生電力を効率良く電気二重層キャパシタに蓄電でき省エネルギーに好適な電動巻上下装置用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から、全産業分野において省エネルギー化が強く要望されている。電動チェーンブロックや電動ホイスト等の電動巻上下装置においても、荷巻下時に昇降用電動機が発電する回生電力のみでなく、横行・走行時に荷振れによる短周期で発生する力行・回生の回生時の回生電力も蓄電することが要望されている。
【０００３】
図１は従来のこの種の電動巻上下装置用電源装置の構成例を示す図である。図示するように、電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１００と昇降用電源回路１２０を備えている。横行用電源回路１００は、整流器１０１と、平滑コンデンサ１０３を備えた直流回路１０２と、インバータ１０４を備えている。そして交流電源１０６からの交流を整流器１０１で直流に変換し、直流回路１０２を介してインバータ１０４に供給し、該インバータ１０４で交流に変換して横行用電動機１０５に供給するように構成されている。また、昇降用電源回路１２０は、整流器１２１と、平滑コンデンサ１２３を備えた直流回路１２２と、インバータ１２４を備えている。そして交流電源１０６からの交流を整流器１２１で直流に変換し、直流回路１２２を介してインバータ１２４に供給し、該インバータ１２４で交流に変換して昇降用電動機１２５に供給するように構成されている。
【０００４】
横行用電源回路１００の直流回路１０２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０７と電気二重層キャパシタ１０８が接続されている。整流器１０１で変換された直流、及び横行用電動機１０５の回生電力をインバータ１０４で直流に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介して電気二重層キャパシタ１０８に蓄電すると共に、電気二重層キャパシタ１０８に蓄電された直流をＤＣ／ＤＣコンバータ１０７を介して直流回路１０２に放電し、該直流回路１０２からインバータ１０４を介して交流に変換し、横行用電動機１０５に供給している。
【０００５】
昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にはＤＣ／ＤＣコンバータ１２７と電気二重層キャパシタ１２８が接続されている。整流器１２１で変換された直流、及び昇降用電動機１２５の回生電力をインバータ１２４で直流に変換してＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して電気二重層キャパシタ１２８に蓄電すると共に、電気二重層キャパシタ１２８に蓄電された直流をＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を介して直流回路１２２に放電し、該直流回路１２２からインバータ１２４を介して交流に変換し、昇降用電動機１２５に供給している。
【０００６】
また、横行用電源回路１００の直流回路１０２には電圧を検出する電圧センサ１０９や電流センサ１１０を設け、その出力を制御回路１１１で監視し、横行用電動機１０５の回生時に電気二重層キャパシタ１０８が満充電の状態にある場合、制動トランジスタ１１２を導通させ、横行用電動機１０５からの回生電力を制動抵抗器１１３に流して消費し、電気二重層キャパシタ１０８の過充電を防止している。
【０００７】
また、昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にも電圧を検出する電圧センサ１２９や電流センサ１３０を設け、その出力を制御回路１３１で監視し、昇降用電動機１２５の回生時に電気二重層キャパシタ１２８が満充電の状態にある場合、制動トランジスタ１３２を導通させ、昇降用電動機１２５からの回生電力を制動抵抗器１３３に流して消費し、電気二重層キャパシタ１２８の過充電を防止している。
【特許文献１】特開平１１−２８５１６５号公報
【特許文献２】特開２００７−２６７５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記従来の電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１００及び電動巻上下装置用電源装置のそれぞれにＤＣ／ＤＣコンバータ１０７、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を設け、電気二重層キャパシタ１０８、電気二重層キャパシタ１２８の充放電を行っている。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０７、１２７は高価であり、電動巻上下装置用電源装置を高価なものにしていた。また、横行用電動機１０５の他に走行用電動機を具備する場合は、更にＤＣ／ＤＣコンバータを備えた走行用電源回路を設けるため、更に高価なものとなる。また、電動巻上下装置の横行或いは横行・走行をさせた場合は、荷振れにより、力行・回生が短い周期で繰り返され、リアクトルを備えたＤＣ／ＤＣコンバータではこのように短い周期で力行・回生で繰り返される場合、この短い周期で繰り返される力行・回生に対応して有効に蓄電、放電を行うことが困難であった。
【０００９】
また、上記のように荷の巻上下、走行、横行を行う電動巻上下装置において、昇降用電動機の容量、横行用電動機の容量、走行用電動機の容量は夫々異なる。そこで電源装置の製造簡易化、工期短縮化、低コスト化のために、昇降用電源、横行用電源、走行用電源をそれぞれユニット化しておき、対象の電動巻上下装置に応じて、このユニット化した電源を組合わせて該電動巻上下装置の電源装置とする場合がある。このよう各電源をユニット化した場合、各電源の整流器やインバータ等の機器は、昇降用電動機の容量、横行用電動機の容量、走行用電動機の容量（定格容量）に合わせて適正な容量の機器を選択し、ユニット化している。
【００１０】
上記のようにユニット化した複数の電源を組合わせて電動巻上下装置の電源装置を構成し、各電源の直流回路を単純に電気二重層キャパシタに接続した場合、後述するように、容量の小さい機器からなる電源、例えば横行用電源或いは、走行用電源から容量の大きい昇降用電動機に電力が供給されるという、所謂回りこみ現象が発生し、容量の小さい整流器等の機器からなる電源の機器が破損したり、その寿命が短くなるという問題がある。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、構成が簡単で電動巻上下装置が走行・横行を行い短い周期で力行・回生が発生する場合でも、電気二重層キャパシタへの有効な蓄電・放電ができる電動巻上下装置用電源装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、電動巻上下装置用電源を容量の異なるユニット化された複数の電源を組合わせて構成した場合でも、構成が簡単で、容量の小さい機器で構成される電源ユニットから容量の大きい電動機に電力が供給され、機器の破壊や寿命を短縮させるということのない電動巻上下装置用電源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】
【００１３】
上記課題を解決するため本発明は、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、を備えた電動巻上下装置用電源装置において、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を整流器で直流に変換し、直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、直流回路を介してインバータに供給し、該インバータで交流に変換して走行用電動機に供給する走行用電源回路と、を備えた電動巻上下装置用電源装置において、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路と走行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は上記電動巻上下装置用電源装置において、各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して電気二重層キャパシタに接続されており、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、開閉器を全部閉じると共に、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源以下のときは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の直流回路と電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路とに、或いは昇降用電源回路の直流回路と横行用電源回路の直流回路と走行用電源回路の直流回路とに、共通の電気二重層キャパシタを接続したので、昇降用電動機や横行用電動機や走行用電動機の回生時に発電した電力をインバータで直流に変換して直接蓄電できるので、ＤＣ／ＤＣコンバータを使用しない簡単な構成で、且つ安価な電動巻上下装置用電源装置を提供できる。また、特にリアクトルを備えたＤＣ／ＤＣコンバータを使用しないことから、電動巻上下装置の横行或いは横行・走行の場合の荷振れにより発生する短い周期で繰り返される力行・回生にも対応して有効に蓄電・放電することができる。なお、回生時に発電した電力をインバータで直流に変換して直接電気二重層キャパシタに蓄電するためには、交流電源電圧をＶACとした場合、耐電圧が√２ＶAC以上の電気二重層キャパシタを用いる。
【００１７】
また、本発明によれば、各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して電気二重層キャパシタに接続されており、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、開閉器を全部閉じると共に、電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源以下のときは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の直流回路と電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたので、容量の小さい電源から、容量の大きい電動機に電力が供給され、該電源を構成する整流器等の機器が容量オーバーとなり、該機器が破壊したり、その寿命が短縮するということはなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図２は本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成例を示す図である。図示するように、本電動巻上下装置用電源装置は、横行用電源回路１０と昇降用電源回路２０を備えている。横行用電源回路１０は、整流器１１と、平滑コンデンサ１３を備えた直流回路１２と、インバータ１４を備え、交流電源１６からの交流を整流器１１で直流に変換し、直流回路１２を介してインバータ１４に供給し、該インバータ１４で交流に変換して横行用電動機１５に供給するように構成されている。また、昇降用電源回路２０は、整流器２１と、平滑コンデンサ２３を備えた直流回路２２と、インバータ２４を備え、交流電源１６からの交流を整流器２１で直流に変換し、直流回路２２を介してインバータ２４に供給し、該インバータ２４で交流に変換して昇降用電動機２５に供給するように構成されている。
【００１９】
横行用電源回路１０の直流回路１２と昇降用電源回路２０の直流回路２２とに、共通に１台の電気二重層キャパシタ１７が接続され、整流器１１や整流器２１で変換された直流、横行用電動機１５の回生電力をインバータ１４で変換した直流、及び昇降用電動機２５の回生電力をインバータ２４で変換した直流が電気二重層キャパシタ１７に蓄電される。また、電気二重層キャパシタ１７に蓄電された直流は横行用電源回路１０の直流回路１２及び昇降用電源回路２０の直流回路２２を介してインバータ１４やインバータ２４に供給され、該インバータ１４やインバータ２４で交流に変換され、横行用電動機１５や昇降用電動機２５に供給するように構成されている。
【００２０】
また、横行用電源回路１０の直流回路１２に電流センサ１９を設け、昇降用電源回路２０の直流回路２２に電圧を検出する電圧センサ２８と電流センサ２９を設け、その出力を制御部２６で監視し、横行用電動機１５、昇降用電動機２５の回生時に電気二重層キャパシタ１７が満充電の状態にある場合、制動用トランジスタ２７を導通（ＯＮ）させ、横行用電動機１５や昇降用電動機２５からの回生電力を制動抵抗器３０に通電させて消費し、直流回路１２と直流回路２２の過電圧、及び電気二重層キャパシタ１７の過充電を防止している。
【００２１】
上記のように横行用電源回路１０の直流回路１２と昇降用電源回路２０の直流回路２２とに、共通に１台の電気二重層キャパシタ１７を接続し、横行用電動機１５及び昇降用電動機２５の回生電力をそれぞれインバータ１４及びインバータ２４で直流に変換し、直接電気二重層キャパシタ１７に蓄電することにより、図１のような高価なＤＣ／ＤＣコンバータ１０７とＤＣ／ＤＣコンバータ１２７を省略でき、電動巻上下装置用電源装置を安価に製造できる。また、ここではＤＣ／ＤＣコンバータのようにリアクトルを備えていないから、電動巻上下装置の横行の場合の荷振れにより、短い周期で繰り返される力行・回生にも対応することができる。
【００２２】
また、図１に示す電動巻上下装置用電源装置では、横行用電源回路１００の直流回路１０２と昇降用電源回路１２０の直流回路１２２にそれぞれ制御回路１１１、制御回路１３１を設け、電圧や電流を監視し、電気二重層キャパシタ１０８や電気二重層キャパシタ１２８で過充電を防止しているが、電動巻上下装置用電源装置を図２に示す構成とすることにより、１個の制御部２６で電気二重層キャパシタ１７の過充電と直流回路１２と直流回路２２の過電圧を防止できる。
【００２３】
上記電動巻上下装置用電源装置の電気二重層キャパシタ１７としては、例えば、株式会社明電舎製のバイポーラ型電気二重層キャパシタを使用する。この電気二重層キャパシタは、イオン吸脱着反応で化学反応を伴わないため、応答が早く、大電流の充放電が可能で、サイクル寿命が長く、補水等のメンテナンスが不要という特徴を有する。また、比表面積の大きい活性炭を電極に用いるため、従来型コンデンサに比べて静電容量が大きいという特徴も有している。更に、電解質は重金属を含まず、回収等に規制が無く、環境に優しい電力貯蔵デバイスとされている。
【００２４】
図２に示す電動巻上下装置用電源装置では、横行用電動機１５と昇降用電動機２５を具備する電動巻上下装置用電源装置を示したが、図３に示すように、更に走行用電動機４５を具備する場合は、整流器４１、平滑コンデンサ４３を備えた直流回路４２と、インバータ４４を具備する走行用電源回路４０備えている。この走行用電源回路４０では、交流電源１６からの交流を整流器４１で直流に変換し、直流回路４２を介してインバータ４４に供給し、該インバータ４４で交流に変換して走行用電動機４５に供給する。これにより、電動巻上下装置は、例えば東西方向（横行）、南北方向（走行）に移動できるようになる。
【００２５】
上記のように昇降用電動機２５、横行用電動機１５、及び走行用電動機４５を備えた電動巻上下装置では、各電動機の容量が異なることが通常である。例えば、昇降用電動機２５に３．５ＫＷの電動機を使用すると、横行電動機１５及び走行電動機４５には０．４ＫＷの電動機を使用する。そして各電源を構成する整流器、平滑コンデンサ、インバータ等の機器は、上述のように各電動機の容量に合わせて最適なものを選定し、各電源をユニット化している。これにより各電源回路のコストの低減化を図っている。なお、図３において、３０、３１、３２は制動抵抗器、１８、４７、２７は制動用トランジスタである。
【００２６】
図３に示すように、ユニット化した横行用電源回路１０、走行用電源回路４０、及び昇降用電源回路２０を設け、各直流回路を共通の１台の電気二重層キャパシタ１７に接続しただけでは、図３の点線Ａで示すように、電源側からの回りこみにより、容量の小さい走行用電源回路４０から容量の大きい昇降用電源回路２０に電流が流れ、容量の小さい走行用電源回路４０にその容量を超える電流が流れ、走行用電源回路４０を構成する機器が損傷したり、該機器の寿命を短縮するという問題が発生する。
【００２７】
上記問題を解決するため、ここでは図４に示すように、横行用電源回路１０の直流回路１２、昇降用電源回路２０の直流回路２２、及び走行用電源回路４０の直流回路４２の負極（−極）を接続ラインＬ2を通して電気二重層キャパシタ１７の一方の端子に接続すると共に、直流回路１２の陽極（＋極）を開閉器ＷCを設けた接続ラインＬCを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続し、直流回路２２の陽極（＋極）を開閉器ＷAを設けた接続ラインＬAを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続し、更に直流回路４２の陽極（＋極）をそれぞれ開閉器ＷBを設けた接続ラインＬBを通して電気二重層キャパシタ１７の他方の端子に接続している。そして後に詳述するように、電気二重層キャパシタ１７の初期充電が完了し、電気二重層キャパシタ１７の端子電圧（蓄電電圧）ＶＥと電源電圧ＶＩが等しい（ＶＥ＝ＶＩ）場合、開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て開（ＯＦＦ）とし、この状態で運転を開始する。そして蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより高い（ＶＩ＜ＶＥ）場合は開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て閉（ＯＮ）とし、蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩ以下（ＶＥ≦ＶＩ）となった場合は開閉器ＷA、ＷB、ＷCを下記のように制御する。
【００２８】
各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が蓄電電圧ＶＥ以下（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３≦ＶＥ）の場合（通常はＶ１，Ｖ２，Ｖ３＝ＶＥ）には、各開閉器ＷC、ＷB、ＷAをそれぞれ開（ＯＦＦ）のままとし、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が蓄電電圧ＶＥより高い場合（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３＞ＶＥ）には各開閉器ＷC、ＷB、ＷAをそれぞれ閉（ＯＮ）としている。これにより、各電動機が回生運転を開始したことで電圧が上昇した直流回路からの電気二重層キャパシタ１７に蓄電が行われる。電気二重層キャパシタ１７に有効な電力が蓄電されないとき（蓄電電圧ＶＥが電源電圧以下のとき）には力行運転している電動機に電力を供給している直流回路を、該直流回路を電気二重層キャパシタ１７に接続している接続ライン（接続ラインＬC、ＬB、ＬAのいずれか）に設けた開閉器（開閉器ＷC、ＷB、ＷAのいずれか）を開として、該直流回路を電気二重層キャパシタ１７から切り離すことで、該直流回路を他の直流回路とも切り離す。これにより上記のような電源側からの回り込みを防止できる。なお、ここで電源電圧ＶＩとは、交流電源（３相交流電源）１６の交流電圧をＶACとした場合、ＶＩ＝√２×ＶACである。
【００２９】
各電動機の回生電力を各インバータで直流に変換し、直接電気二重層キャパシタ１７に蓄電するので、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧範囲はインバータの直流回路の電圧
範囲と等しくなる。従って、交流電圧ＶAC＝２００Ｖ級のインバータユニットでは、電気二重層キャパシタの蓄電電圧は、概ね２８０Ｖ〜４００Ｖの範囲で蓄電される。
【００３０】
図４に示す本発明に係る電動巻上下装置用電源では、開閉器ＷA、ＷB、ＷCの開閉制御を行うための制御部５０を備え、該制御部５０には電源電圧ＶＩ、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥ、走行用電源回路４０の直流回路４２の電圧Ｖ１、横行用電源回路１０の直流回路１２の電圧Ｖ２、昇降用電源回路２０の直流回路２２の電圧Ｖ３が入力され、後に詳述する処理を行い、開閉器ＷAの作動コイル５１、開閉器ＷBの作動コイル５２、開閉器ＷCの作動コイル５３に作動電流を供給又は遮断して、開閉器ＷA、ＷB、ＷCの閉・開（ＯＮ・ＯＦＦ）を制御するようになっている。
【００３１】
図５は上記開閉器の制御処理フロー（充放電処理フロー）を示す図である。先ず電気二重層キャパシタ１７の初期充電が完了し、その蓄電電圧ＶＥと電源電圧ＶＩが等しく（ＶＥ＝ＶＩ）くなり、開閉器ＷA、ＷB、ＷCを全て開（ＯＦＦ）とし、運転準備が完了した状態で、運転を開始する（ステップＳＴ１）。次に電源電圧ＶＩと電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥとを比較し、蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより大きい（ＶＩ＜ＶＥ）場合（ステップＳＴ２）は、開閉器ＷC、ＷB、ＷAの全部を「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ３）。前記ステップＳＴ２において、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩ以下（ＶＩ≧ＶＥ）の場合は、下記の処理を行う。
【００３２】
走行用電源回路４０の直流回路４２の電圧Ｖ１が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ１＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ４）、ＮＯ（Ｖ１≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷAを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ５）、ＹＥＳ（Ｖ１＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷAを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ６）。また、横行用電源回路１０の直流回路１２の電圧Ｖ２が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ２＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ７）、ＮＯ（Ｖ２≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷBを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ８）、ＹＥＳ（Ｖ２＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷBを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ９）。また、昇降用電源回路２０の直流回路２２の電圧Ｖ３が蓄電電圧ＶＥより大きい（Ｖ３＞ＶＥ）かを判断し（ステップＳＴ１０）、ＮＯ（Ｖ３≦ＶＥ）の場合は開閉器ＷCを「開」（ＯＦＦ）とし（ステップＳＴ１１）、ＹＥＳ（Ｖ３＞ＶＥ）の場合は開閉器ＷCを「閉」（ＯＮ）とする（ステップＳＴ１２）。なお、上記制御部５０の充放電機能は各インバータ１４、４４、２４の各制御部に持たせてもよい。
【００３３】
上記ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０では、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥの比較を行っているが、蓄電電圧ＶＥではなく、各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と電源電圧ＶＩと比較し、回生運転中であるか否かを判断してもよい。その理由は、電気二重層キャパシタ１７の蓄電電圧ＶＥが電源電圧ＶＩより高い時には開閉器ＷA、ＷB、ＷCは全部閉（ＯＮ）になっているから、ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０で各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と比較するときは、ＶＥ＝ＶＩの状態にあるからである。但し、ステップＳＴ４、ＳＴ７、ＳＴ１０で電源電圧ＶＩと各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を比較するだけでは、電気二重層キャパシタ１７の自己放電により電圧が下がるなどして、蓄電電圧ＶＥと各直流回路の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に差が生じても、自動的に充電されないという問題、或いは追加充電するステップを別に備える必要があるという点では、蓄電電圧ＶＥと比較するのに比べて劣る。
【００３４】
なお、上記例では、巻上下及び横行の２軸移動の電動巻上下装置の電源装置、又は巻上下、横行、及び走行の３軸移動の電動巻上下装置の電源装置を説明したが、２軸、３軸移動の電動巻上下装置に限定されるものではなく、３軸以上の複数軸移動の電動巻上下装置の電源装置にも本発明は適用できる。
【００３５】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】従来の電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る電動巻上下装置用電源装置の充放電処理フローを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 横行用電源回路
１１，２１，４１ 整流器
１２，２２，４２ 直流回路
１３，２３，４３ 平滑コンデンサ
１４，２４，４４ インバータ
１５ 横行用電動機
１６ 交流電源
１７ 電気二重層キャパシタ
１８，２７，４７ 制動用トランジスタ
１９ 電流センサ
２０ 昇降用電源回路
２５ 昇降用電動機
２６ 制御部
２８ 電圧センサ
２９ 電流センサ
３０，３１，３２ 制動抵抗器
４０ 走行用電源回路
４５ 走行用電動機
５０ 制御部
５１，５２，５３ 作動コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、
を備えた電動巻上下装置用電源装置において、
前記昇降用電源回路の直流回路と前記横行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【請求項２】
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して走行用電動機に供給する走行用電源回路と、
を備えた電動巻上下装置用電源装置において、
前記昇降用電源回路の直流回路と前記横行用電源回路の直流回路と前記走行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動巻上下装置用電源装置において、
前記各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して前記電気二重層キャパシタに接続されており、
前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、前記開閉器を全部閉じると共に、前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧が前記電源以下のときは、前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の前記直流回路と前記電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの前記開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【請求項１】
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、
を備えた電動巻上下装置用電源装置において、
前記昇降用電源回路の直流回路と前記横行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【請求項２】
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して昇降用電動機に供給する昇降用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して横行用電動機に供給する横行用電源回路と、
整流器、直流回路、インバータを備え、交流電源からの交流を前記整流器で直流に変換し、前記直流回路を介して前記インバータに供給し、該インバータで交流に変換して走行用電動機に供給する走行用電源回路と、
を備えた電動巻上下装置用電源装置において、
前記昇降用電源回路の直流回路と前記横行用電源回路の直流回路と前記走行用電源回路の直流回路とに共通の電気二重層キャパシタを接続したことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動巻上下装置用電源装置において、
前記各直流回路はそれぞれ開閉器を設けた接続ラインを通して前記電気二重層キャパシタに接続されており、
前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧が電源電圧より高いときは、前記開閉器を全部閉じると共に、前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧が前記電源以下のときは、前記電気二重層キャパシタの蓄電電圧より高い電圧の前記直流回路と前記電気二重層キャパシタを接続する接続ラインの前記開閉器のみを閉じて蓄電する制御手段を設けたことを特徴とする電動巻上下装置用電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１００３８４（Ｐ２０１０−１００３８４Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７２３６７（Ｐ２００８−２７２３６７）
【出願日】平成２０年１０月２２日（２００８．１０．２２）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２２日（２００８．１０．２２）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【Ｆターム（参考）】
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