JP6535360B2 - Ship valve control system - Google Patents
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Description
本発明は、艦船におけるバルブの開閉をリモートコントロールするためのシステムに関する。 The present invention relates to a system for remotely controlling the opening and closing of valves on a ship.
艦船は、例えば、バラストライン、ビルジライン、燃料ライン又は消火ライン等に配置された多数のバルブのうち、非常時ないし緊急時に開閉が要求されるものについては、バルブ毎にバルブ開閉用の電動機を備えたバルブ駆動ユニットを設け、リモートコントロールを可能にするように構成されている。 The ship is equipped with an electric motor for valve opening and closing for each valve, for example, of a large number of valves arranged in a ballast line, a bilge line, a fuel line, a fire extinguishing line, etc. The valve drive unit is provided to enable remote control.
この点に関する従来技術を図面に基づいて説明すると、図1に示すように、非常時ないし緊急時に開閉が要求される多数のバルブ1は、バルブ毎に電動機2を備えた駆動ユニット3を設けている。駆動ユニット3の電動機2は、起動盤4から電力供給を受け、該起動盤4の電力供給を制御する制御盤5を操作することにより、リモートコントロールされる。
The prior art related to this point will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a large number of valves 1 which are required to be opened and closed in an emergency or emergency are provided with a
前記駆動ユニット3の電動機2や、起動盤4及び制御盤5は、艦内発電機から供給される交流の艦内電源6を電源としている。艦内電源6の定格交流電圧は、AC440VとAC115Vの2種類があり、440Vは動力電源7として使用され、115Vは制御電源8として使用される。
The
このため、駆動ユニット3の電動機2は、交流電動機とされており、この際、駆動ユニット3の電源は、艦内電源6のうち動力電源7を使用しなければならない。その理由は、交流電動機2の始動時に定格電流の5〜7倍の始動電流が流れると大きな電圧降下が生じるため、制御電源8を使用している場合は同一系統に接続されている制御機器への供給電圧が低下し、制御機器の作動に影響を及ぼすおそれがあるからである。
For this reason, the
図2に示すように、駆動ユニット3は、交流電動機2の駆動により減速機9を介してバルブ1を開閉するように構成され、バルブの全開時及び全閉時に交流電動機2を停止させるリミットスイッチ10を備えており、前記減速機9を人力で駆動可能とする手動操作機構11を設けている。
As shown in FIG. 2, the
起動盤4は、上述の理由で動力電源7の440Vを受電するが、駆動ユニット3の交流電動機2が定格電圧115Vとされているので、AC440V/115Vとするためのトランス12を設けており、該トランス12から出力される電力は、機側操作スイッチ13のON/OFFを介してマグネットスイッチ14に入力される。マグネットスイッチ14は、駆動ユニット3の交流電動機2に対して電力を供給することにより正転・逆転を指令すると共に、異常電流を検出したとき電力供給を停止することにより交流電動機2の焼損を防止する。尚、補助機能として、バルブ1の開閉状態を表示する開・閉ランプ15が備えられている。
The start-
前記起動盤4の機側操作スイッチ13とは別に、切換スイッチ16を介して、制御盤5に遠隔操作スイッチ17が設けられている。切換スイッチ16は、常時はOFF状態とされ、機側スイッチ13を優先的に使用することによりマグネットスイッチ14のON/OFFを行うが、切換スイッチ16をON状態にすれば、制御盤5の遠隔操作スイッチ17を使用することによりマグネットスイッチ14のON/OFFを行うことが可能である。
A
以上の構成により、各バルブ1に設けた駆動ユニット3は、起動盤4の機側操作スイッチ13の他、制御盤5の遠隔操作スイッチ17によりリモートコントロールが可能とされている。しかしながら、艦船は、被弾時や機器トラブル発生時に電源使用不能(ブラックアウト)の状態になるため、上述のように各駆動ユニット3に手動操作機構11が設けられており、人力でバルブ1の開閉を行うことができるようにされている。
With the above configuration, the
従来技術は、艦内電源6からの電力供給が正常な状態においては、リモートコントロールによる迅速なバルブ1の開閉が可能であり、艦内電源6が使用不能なブラックアウトの状態となったときは、手動操作機構9があるので、艦船の被害を最小限にとどめることができる優れた機能を有している。
According to the prior art, when the power supply from the
しかしながら、艦船に配置される機器のコンパクト化の要請や、少子化が加速度的に進み、乗員の定員削減あるいは女子の採用等が求められる労務関係の要請等に鑑みると、解決すべき多くの課題がある。 However, in view of the demand for downsizing of equipment to be placed on ships, and the demand for labor-related issues where the declining birthrate accelerates and the number of crew members is reduced, or the recruitment of women is required, etc. There is.
コンパクト化の要請について、艦船の船内は、例えば、乗員のベッド側部にまで機器が配置される程に、多くの機器が満載されているため、各機器のコンパクト化の要求が極めて高い。この点に関して、従来技術の場合、駆動ユニット3の周辺に配置される起動盤4は、使用される電気品が接点式であるため、各機器間の配線を含めると、バルブ1と駆動ユニット3の組み合わせよりも大型化しているのが現状であり、コンパクト化の制約となっている。例えば、呼び径100Aの場合、起動盤4は、駆動ユニット3とバルブ1の組み合わせの3.2倍の容積を必要としている。
With regard to the demand for compactness, since the inside of the ship is full of many devices, for example, as the devices are disposed to the side of the bed of the crew, the demand for compactness of each device is extremely high. In this regard, in the case of the prior art, since the
労務関係の要請について、従来技術の場合、少人数の乗員により、多数の駆動ユニット3を起動盤4の機側操作スイッチ13により作動させることは困難であり、特に最も重要な課題として、非常時ないし緊急時に艦内電源6のブラックアウト状態が発生すると、多数のバルブ1を駆動ユニット3の手動操作機構11により開閉させなければならないため、問題が深刻化することになる。この際、手動操作機構11の操作は重労働を強いるので、これを女性の乗員に行わせることは酷となる。
With regard to labor-related requirements, in the case of the prior art, it is difficult to operate a large number of
本発明は、上記の課題を解決し、コンパクト化と労務関係の要請に応えることが可能な艦船用バルブコントロールシステムを提供するものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a valve control system for ships capable of meeting the demands for compactness and labor-related matters.
そこで、本発明が手段として構成したところは、非常時ないし緊急時に開閉が要求される多数のバルブを配置し、交流の動力電源と制御電源を備える艦内電源を配備した艦船に関して、バルブ毎にバルブ開閉用の電動機を設けたバルブ駆動ユニットの多数を船内に配置し、前記電動機をリモートコントロールするように構成した艦船用バルブコントロールシステムにおいて、無線方式の操作端末と、バルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニットにより構成されており、前記独立型の駆動ユニットは、該バルブの軸上に取付けられるハウジングの内部に、艦内電源のうち前記制御電源から入力された交流電力を直流電力に整流するコンバータと該直流電力により充電されるバッテリーを備えたDC電源部と、該DC電源部からの電力供給により駆動されるバルブ開閉用の直流電動機を備えた駆動部と、前記電力供給を制御する制御部を搭載したユニットを構成し、前記DC電源部は、前記バッテリーの充電量を監視しながら充電を制御する充電コントローラーを設けており、前記制御部は、前記操作端末からの無線指令により作動させられる無線送受信ユニットを備え、前記無線送受信ユニットは、前記充電コントローラーによるバッテリーの監視結果を操作端末に送信するように構成して成る点にある。 Therefore, in the place where the present invention is configured as a means, for a ship equipped with a large number of valves that are required to be opened and closed in an emergency or emergency and equipped with an AC power supply and a control power supply, In a ship valve control system in which a large number of valve drive units provided with a motor for opening and closing are arranged on the ship and the motor is remotely controlled, an operation terminal of a wireless system and autonomously provided for each valve The stand-alone drive unit is configured by a stand-alone drive unit that can drive the AC power input from the control power source of the ship's power source in the interior of a housing mounted on the shaft of the valve. a DC power source unit having a battery that is charged by the converter and the DC power rectified to DC power, or the DC power supply section Constitute a drive unit having a DC motor for valve opening and closing to be driven by electric power supply, the mounted units control unit for controlling the power supply, the DC power supply unit monitors the amount of charge of the battery The controller is provided with a charge controller that controls charging, and the control unit includes a wireless transmission / reception unit activated by wireless command from the operation terminal, and the wireless transmission / reception unit operates the monitoring result of the battery by the charge controller It is configured to transmit to the terminal .
前記無線送受信ユニットは、操作端末から正転指令を受けたとき直流電動機を正転させることによりバルブを開放させると共に、操作端末に向けて開表示信号を送信し、操作端末から逆転指令を受けたとき直流電動機を逆転させることによりバルブ閉止させると共に、操作端末に向けて閉表示信号を送信するように構成することが好ましい。 The wireless transmitting / receiving unit opens the valve by causing the direct current motor to rotate forward when receiving a normal rotation command from the operation terminal, and transmits an open indication signal to the operation terminal, and receives a reverse rotation instruction from the operation terminal When reversing the direct current motor, it is preferable that the valve be closed and that a close indication signal be sent to the operation terminal.
本発明の好ましい実施形態において、前記DC電源部は、リチウムイオン電池から成る前記バッテリーと、制御電源から入力された交流電力を直流電力に整流するコンバータと、前記直流電力によりバッテリーを充電する充電手段を備えた充電コントローラーを設けており、前記充電コントローラーは、バッテリーの満充電量100%に対して、前記充電手段によるバッテリーの充電量を30%以上で80%以下に制御すると共に充電と放電をくり返すように構成されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the DC power supply unit comprises the battery comprising a lithium ion battery, a converter for rectifying alternating current power input from a control power supply to direct current power, and charging means for charging the battery by the direct current power. The charge controller controls the charge amount of the battery by the charge unit to 30% or more and 80% or less with respect to the full charge amount of the battery to 100%, and the charge and discharge are performed. It is configured to repeat.
本発明によれば、バルブ毎にバッテリー25により自律的に駆動される独立型の駆動ユニット22を設け、操作端末機23によりバルブ21の開閉を可能とするように構成しているので、ブラックアウトによる非常事態が発生した場合でも、離れた場所に設置された多数のバルブ21を簡単容易に開閉することができる。
According to the present invention, the
この際、自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット22は、バッテリー25により直流電動機24を駆動する構成であり、必要とされる電源は、バッテリーを充電するだけの目的であるため、艦内電源6における動力電源7(AC440V)と制御電源8(AC115V)のうち、制御電源8を使用することが可能であり、このため、従来技術のようなトランスを含む大型の起動盤を必要とせず、全体をコンパクトに構成することができ、艦船に求められる機器のコンパクト化の要求に好適に応えることが可能である。しかも、操作端末23は、汎用性のあるタブレット型の端末機を使用することが可能であるから、比較的簡単なソフトウエアを作成するだけで容易に実施できる。
At this time, the
そして、バッテリー25は、リチウムイオン電池を使用し、充電コントローラー30により、満充電量100%に対して常に充電量が30%以上で80%以下となるように制御されているので、ブラックアウトによる非常事態の発生から艦内電源が復旧するまでの間、必要な電力を備蓄した十分な期間が与えられ、その期間中は、ブラックアウトの状態のままでも、バルブ開閉可能な態勢が確保されるので、優れた艦船用バルブコントロールシステムを提供することができる。
特に、本発明は、充電コントローラー30によるバッテリー25の監視結果を無線送受信ユニット26から操作端末機23に送信するように構成しているので、バッテリー25の蓄電容量の変化をモニターすることにより交換時期等の確認が可能になり、保守管理が容易になる。
The
In particular, since the present invention is configured to transmit the monitoring result of the
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
図3及び図4に示すように、本発明の艦船用バルブコントロールシステムは、非常時ないし緊急時に開閉が要求される多数のバルブ21に関してバルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット22と、無線方式の操作端末23により構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the valve control system for a ship according to the present invention is an autonomously drivable autonomous type provided for each valve with respect to a large number of
独立型の駆動ユニット22(以下、単に「駆動ユニット22」という。)は、バルブ21を開閉するための直流電動機24を備えた駆動部22Aと、バッテリー25を備えたDC電源部22Bと、前記操作端末23により遠隔操作される無線送受信ユニット26を備えた制御部22Cにより構成されている。
The independent drive unit 22 (hereinafter simply referred to as "
駆動ユニット22の主要な特徴は、従来技術のような大型の制御盤を必要とせずコンパクトであるから上述したコンパクト化の課題を解決できること、ブラックアウトが発生した非常事態でも操作端末23からの操作により自律的に駆動可能な独立型とされているので上述した労務関係の課題を解決できること、更に、操作端末23として汎用のタブレット型の端末機が使用可能であるから比較的簡単なソフトウエアを作成するだけで容易に実施できること等にある。
The main feature of the
このような自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット22を提供するためには、バッテリー25は、リチウムイオン電池を使用することが好ましい。リチウムイオン電池は、平成9年前後から自動車用や携帯端末及びパソコン用として提供され、現在では大量生産されているので安価に調達できる。特に、(1)自己放電が極めて少ない(1ケ月あたりの放電量は全充電量の2〜8%程度である)、(2)小型軽量でエネルギー密度が大きい、(3)メモリ効果が小さいという利点がある。従って、艦船の使用形態に適している。即ち、艦船のバルブ駆動は1〜2回/月であり使用頻度が少ない。しかも、バルブ開閉のための電動機の駆動は15秒以下のように短時間であり、消費電力が小さいため、自己放電が小さいリチウムイオン電池によれば、年6回程度の充電を行えば、システムを正常に機能させることができる。
In order to provide such an autonomously drivable stand-
図4に示すように、駆動ユニット22の駆動部22Aは、直流電動機24の駆動により減速機27を介してバルブ21を開閉するように構成され、バルブの全開時及び全閉時に直流電動機24を停止させるリミットスイッチ28を備えている。この際、駆動ユニット22は、自律的に駆動可能な独立型であるため、従来技術のような手動操作機構を設ける必要はなく、この点においてもコンパクト化の要請に応えることができる。
As shown in FIG. 4, the
DC電源部22Bは、従来技術に関して説明した艦内電源6における交流の動力電源7(AC440V)と制御電源8(AC115V)のうち、制御電源8を電源として使用している。前記駆動部22Aの直流電動機24は、DC電源部22Bのバッテリー25で駆動させられるので、従来技術の交流電動機のように始動時の電圧降下による艦内電源への影響はなく、あくまでも、DC電源部22Bが必要とする電源は、バッテリー25の充電だけが目的であるから、従来技術のように動力電源7を使用する必要はなく、制御電源8の使用が可能となっている。
The DC
DC電源部22Bには、入力された制御電源8の交流電力を直流電力に整流するコンバータ29と、整流された直流電力により前記リチウムイオン電池から成るバッテリー25を充電するための充電コントローラー30が設けられている。
The DC
制御部22Cは、バッテリー25の直流電力により直流電動機24を駆動させるための無接点リレー31を設けており、前記無線送受信ユニット26により無接点リレー31を作動させるように構成している。
The controller 22C is provided with a
そこで、操作端末機23から指令信号を送信すると、これを受信した無線送受信ユニット26が無接点リレー31を作動させ、直流電動機24を正転又は逆転することによりバルブ21を開放又は閉止する。この際、バルブの全開又は全閉によりON/OFFするリミットスイッチ28の作動状態を検知する検知手段を設け、該検知信号を無線送受信ユニット26から操作端末機23に向けて開/閉表示信号として送信し、操作端末機23に開状態又は閉状態を表示させるように構成することが好ましい。
Therefore, when a command signal is transmitted from the
図5に示すように、駆動ユニット22は、バルブ21の軸上にハウジングを取付けることによりバルブ21に組み付けられ、該ハウジングの内部において、減速機27を介して直流電動機24を搭載し、該直流電動機24に並設した状態で、コンバータ29・充電コントローラー30・バッテリー25や、無接点リレー31・無線送受信ユニット26を搭載することにより、極めてコンパクトなユニットを構成している。
As shown in FIG. 5, the
図6は、バッテリー25の充電状態のモードを示している。バッテリーは、図6(A)に示す過充電状態や、図6(B)に示す過放電状態にされると、寿命が短くなる。従って、全容量(満充電量)に対して数十%の充電量を維持するようにコントロールすることが好ましく、そのための充電方式として、図6(C)に示す固定式や、図6(D)に示す充電・放電くり返し式が知られているが、艦船用バルブコントロールシステムを提供する本発明の特殊性に鑑みると、バッテリー寿命が長くなる充電・放電くり返し式を採用することが好ましい。固定式の場合、図6(C)に示すように80%の充電量を維持すると、バッテリーの温度上昇の問題があるので好ましくない。これに対して、充電・放電くり返し式の場合、バッテリーの温度上昇の問題がないと共に、バッテリー寿命を長く保持することができる。更に、この場合、図6(D)に示すように、充電量の上限値を80%に設定し、放電による充電量の下限値を30%に設定することにより、充電と放電をくり返すように構成すれば、充電時間を比較的長時間の24時間とすることにより温度上昇を回避することができ、前回の充電から次回の充電開始までの間に2ケ月の長期間が与えられるので、その期間中は、駆動部22Aの直流電動機24を駆動するための十分な電力が確保され、艦船用バルブコントロールシステムのための充電方式として最適な結果が得られる。
FIG. 6 shows the charging state of the
図7に示すように、艦船用バルブコントロールシステムのためのバッテリーの条件として、駆動部22Aの直流電動機24を駆動するためには、常時、最低15%の充電量が確保されている必要があるところ、図7(A)に示すように、充電量80%の時点でブラックアウトが発生した場合、放電により充電量が15%に減少するまで2.5ケ月の長期間が与えられる。また、図7(B)に示すように、充電量が55%の時点でブラックアウトが発生した場合、放電により充電量が15%に減少するまで1.5ケ月の期間が与えられる。更に、最悪の事態として、次の充電開始直前とされた充電量が30%の時点でブラックアウトが発生した場合でも、放電により充電量が15%に減少するまで0.5ケ月の期間が与えられる。従って、ブラックアウト発生から艦内電源が復旧するまでの間、最長で2.5ケ月、最短でも0.5ケ月の期間が与えられ、その期間中は、ブラックアウトの状態のままでも、バルブ開閉可能な態勢が確保される。
As shown in FIG. 7, in order to drive the
図8は、上述のようなバッテリーの充電量を30%以上で80%以下に制御するための充電コントローラー30の構成と、その作用を示している。
FIG. 8 shows the configuration of the
図8(A)に示すように、充電コントローラー30は、バッテリー25の電圧に基づいて充電量を測定するための充電量測定手段32と、測定値を閾値と比較することにより充電量が何%であるかを判定する充電量判定手段33と、充電量判定手段33の判定結果に基づいて充電指令を発する充電指令手段34と、充電指令手段34の指令を受けることによりバッテリー25を充電する充電手段35を備えている。本発明において、前記充電量判定手段33には、充電量30%以上かつ80%以下の値が閾値として設定されている。
As shown in FIG. 8A, the
充電コントローラー30は、作動中、図8(B)に示すように、前記充電量測定手段32がバッテリー25の電圧に基づいて充電量を測定開始する(ステップS1)。充電測定手段32の測定値は、前記充電量判定手段33により、充電量が30%以上かどうかを判定される(ステップS2)。30%未満(即ちNO)と判定したときは、前記充電指令手段34を介して充電手段35によりバッテリー25を充電する。30%以上(即ちYES)と判定されたときは、引き続き、前記充電量判定手段33により、充電量が80%以上かどうかを判定される(ステップS3)。80%未満(即ちNO)と判定したときは、前記充電指令手段34を介して充電手段35によりバッテリー25を充電する。80%以上(即ちYES)と判定されたときは、前記充電指令手段34を介して充電手段35による充電を停止させ、測定を終了する(ステップS4)。
During operation, as shown in FIG. 8B, the
前記を繰り返すことにより、バッテリー25は、常時、充電量の上限値が80%で下限値が30%とされた状態を維持し、放電等により充電量が30%未満になると、直ちに次の充電を開始させられる。従って、バッテリー25の寿命を短命化させないように保護しながら、常に必要な電力を確保しているので、いかなる時にブラックアウトの非常事態が発生しても、操作端末機23により駆動ユニット22を駆動することができ、バルブ21の開閉を可能にする。
By repeating the above, the
この際、充電コントローラー30によるバッテリー25の監視結果は、無線送受信ユニット26から操作端末機23に送信するように構成されており、バッテリー25の蓄電容量の変化をモニターすることにより交換時期等を確認することにより、保守管理を容易としている。尚、例えば、バッテリー25の充電量が80%から30%まで減少する放電時間が正常な状態の2ケ月から1ケ月に短くなったときは、交換時期の到来を示すアラームを発するように構成しても良い。
At this time, the monitoring result of the
6 艦内電源
7 動力電源
8 制御電源
21 バルブ
22 独立型の駆動ユニット
22A 駆動部
22B DC電源部
22C 制御部
23 操作端末
24 直流電動機
25 バッテリー
26 無線送受信ユニット
27 減速機
28 リミットスイッチ
29 コンバータ
30 充電コントローラー
31 無接点リレー
32 充電量測定手段
33 充電量判定手段
34 充電指令手段
35 充電手段
6
Claims (3)
無線方式の操作端末(23)と、バルブ毎に設けられた自律的に駆動可能な独立型の駆動ユニット(22)により構成されており、
前記独立型の駆動ユニット(22)は、該バルブ(21)の軸上に取付けられるハウジングの内部に、艦内電源のうち前記制御電源(8)から入力された交流電力を直流電力に整流するコンバータ(29)と該直流電力により充電されるバッテリー(25)を備えたDC電源部(22B)と、該DC電源部からの電力供給により駆動されるバルブ開閉用の直流電動機(24)を備えた駆動部(22A)と、前記電力供給を制御する制御部(22C)を搭載したユニットを構成し、
前記DC電源部(22B)は、前記バッテリー(25)の充電量を監視しながら充電を制御する充電コントローラー(30)を設けており、
前記制御部(22C)は、前記操作端末(23)からの無線指令により作動させられる無線送受信ユニット(26)を備え、
前記無線送受信ユニット(26)は、前記充電コントローラー(30)によるバッテリー(25)の監視結果を操作端末(23)に送信するように構成して成ることを特徴とする艦船用バルブコントロールシステム。 With regard to ships equipped with a large number of valves that are required to open and close in emergency or emergency situations and equipped with onboard power supplies equipped with AC power and control power supplies, many valve drive units provided with a motor for valve opening and closing for each valve In a ship valve control system, arranged on the ship, configured to remotely control the motor,
It is composed of a wireless operation terminal (23) and an autonomously drivable independent drive unit (22) provided for each valve,
The independent drive unit (22) is a converter for rectifying AC power input from the control power source (8) of the ship power source to DC power inside a housing mounted on the shaft of the valve (21) and (29) and the DC power source unit having a battery (25) charged by said DC power (22B), with the DC DC motor for valve opening and closing, which is driven by electric power supplied from the power supply unit (24) A unit mounted with a drive unit (22A) and a control unit (22C) for controlling the power supply;
The DC power supply unit (22B) is provided with a charge controller (30) that controls charging while monitoring the charge amount of the battery (25),
The control unit (22C) includes a wireless transmission / reception unit (26) activated by a wireless command from the operation terminal (23),
The ship valve control system, wherein the wireless transmission / reception unit (26) is configured to transmit the monitoring result of the battery (25) by the charge controller (30) to the operation terminal (23) .
前記充電コントローラー(30)は、バッテリー(25)の満充電量100%に対して、前記充電手段(35)によるバッテリーの充電量を30%以上で80%以下に制御すると共に充電と放電をくり返すように構成されて成ることを特徴とする請求項1又は2に記載の艦船用バルブコントロールシステム。 The DC power supply unit (22B) includes the battery (25) made of a lithium ion battery, a converter (29) for rectifying AC power input from a control power supply into DC power, and charging for charging the battery by the DC power. A charge controller (30) provided with means (35),
The charge controller (30) controls the charge amount of the battery by the charge means (35) to 30% or more and 80% or less with respect to 100% of the full charge amount of the battery (25), and repeats charge and discharge. The ship valve control system according to claim 1 or 2, which is configured to return.
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