JP2012180137A - エレベータシステムの制御方法及びエレベータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】停電時においても、バッテリからの供給電力をできるだけ用いずに、エレベータの救出運転を可能にしたエレベータシステムの制御方法及びエレベータシステムを提供する。
【解決手段】電源用交流電力の停電時、バッテリ３９からの電源にてコントロールユニット３２の制御機能を維持し、停電により制動状態に作動したエレベータ乗りかご１２に対するブレーキ４１を、バッテリ３９から電力を供給して開放し、釣合錘１８との間の偏荷重により乗りかご１２を移動させ、この移動に伴って巻上機１７用のモータ２８から生じる回生電力を抵抗要素３７に流して吸収させ、この回生電力の吸収に伴って生じる電圧をコントロールユニット３２に供給して、バッテリ３９からの電源と共に突合せ電源として用いる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、停電時においても救出運転可能なエレベータシステムの制御方法及びエレベータシステムに関する。

災害発生時、建物内からの避難に、建物に備えられているエレベータを活用することが考えられている。しかし、災害発生に伴い停電が発生すると、エレベータが停止してしまうので、乗客はエレベータ乗りかご内に閉じ込められてしまう。このような場合、別途設けた自家発電設備から電力を供給して非常運転を行い、エレベータ乗りかごを所定の避難階に移動させ、乗客を避難させることが考えられている。しかし、自家発電設備を持たない小規模建物ではエレベータは運行不可能になってしまい上述のような避難を行うことが困難であった。

そこで、補助電源としてのバッテリからの供給電力により、エレベータの巻上機を駆動して、乗客の避難を行うことが考えられ多くの提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−１３７６２０号公報

しかし、バッテリの容量には限りがあり、充分なエレベータの運行を確保するためにはある程度の容量のバッテリを用意する必要があった。

本発明が解決しようとする課題は、停電時においても、バッテリからの供給電力をできるだけ小容量とし、エレベータの救出運転を可能にしたエレベータシステムの制御方法及びエレベータシステムを提供することにある。

本発明の実施の形態によるエレベータシステムの制御方法は、電源用交流電力の停電時、バッテリからの電源にてコントロールユニットの制御機能を維持し、前記停電により制動状態に作動したエレベータの乗りかごに対するブレーキを、前記バッテリから電力を供給して前記制動状態を開放し、釣合錘との間の偏荷重により前記乗りかごを移動させ、この乗りかごの移動に伴って、巻上機用のモータから生じる回生電力を抵抗要素に通電し、この回生電力の通電に伴って前記抵抗要素の両端に生じる電圧を前記コントロールユニットの電源として供給して、前記バッテリからの電源と共に突合せ電源として用いることを特徴とする。

本発明の実施の形態によるエレベータシステムは、電源用交流電力をコンバータにより直流電力に変換し、この第１の直流電力をインバータにより駆動用交流電力に逆変換し、この駆動用交流電力をエレベータの巻上機用のモータに供給する主回路と、前記モータの運転／停止を含むエレベータの運転制御を行うコントロールユニットを有し、前記電源用交流電力を変換した直流電力に基づき所定の直流電圧を前記コントロールユニットに加える直流電源部を有する制御回路と、前記主回路に抵抗要素と共に接続され、前記モータからの回生電力に基づく前記主回路の電圧が予め設定した値以上になると通電して前記回生電力を前記抵抗要素に流すスイッチング要素と、前記電源用交流電力の停電時、前記直流電源部に変わって前記コントロールユニットに所定の直流電圧を加えると共に、前記巻上機のブレーキに、制動解除用の直流電力を供給可能なバッテリと、前記電源用交流電力の停電時、オン動作して前記主回路と制御回路とのコモン部を接続すると共に、前記抵抗要素に生じる前記回生電力に基づく所定の直流電圧を、前記コントロールユニットへ供給する電路をオンするスイッチ装置とを備えたことを特徴とする。

上記構成によれば、停電時において、エレベータ乗りかごを偏荷重により移動させると共に、その際、巻上機用モータから生じる回生電力を利用して、制御電源を補助することにより、非常時におけるエレベータの救出運転を適切に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係るエレベータシステムの要部構成を示す回路図である。 本発明の一実施の形態に係るエレベータシステムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るエレベータシステムについて、図面を用いて詳細に説明する。

始に、図２により、この実施の形態に係るエレベータシステム全体の概略構成を説明する。図２において、建物１０内には昇降路１４が設けられ、この昇降路１４内にはエレベータ乗りかご（以下、単に乗りかごと呼ぶ）１２と釣合錘１８とがそれぞれ図示しないガイドレールにより昇降可能に設けられている。これら乗りかご１２と釣合錘１８とは、巻き上げ機１７のシーブに巻き掛けられたロープ１９により接続されており、巻き上げ機１７の回転により相互に昇降駆動される。

建物１０の乗りかご１２が停止可能な各階床のエレベータホールには、ホール呼び登録装置１５がそれぞれ設けられている。また、乗りかご１２内には、乗客の操作により目的階を指定するかご呼び登録装置１６が設けられている。エレベータの運転制御装置１１は各ホール呼び登録装置１５及びかご呼び登録装置１６と伝送ライン１３によりそれぞれ接続しており、ホール呼び登録装置１５及びかご呼び登録装置１６からの呼びに応じて巻上機１７を制御し、乗りかご１２を目的階に移動させる。

運転制御装置１１は、巻上機１７を運転制御するため、図１で示す主回路２１と制御回路３１とを有する。主回路２１は、コンバータ２３及びインバータ２４を有する。コンバータ２３は三相の商用電源路２５から供給される電源用交流電力を第１の直流電力に変換し、直流電路２６に出力する。インバータ２４は、直流電路２６から供給される第１の直流電力を駆動用交流電力に逆変換し、供給路２７を経てエレベータ巻上機１７用のモータ２８に供給する。

制御回路３１は、コントロールユニット３２を備えている。このコントロールユニット３２は、モータ２７の運転／停止を含むエレベータの運転制御を行う。また、この制御回路３１は、コントロールユニット３２に対して、所定の直流電圧を加える直流電源部３３を有する。この直流電源部３３は、コンバータ３４により電源用交流電力を変換した第２の直流電力に基づき、コントロールユニット３２が必要とする複数の直流電圧値を発生して供給する。

主回路２１の直流電路２６には、そのコモン側２６ｃとの間に、スイッチング要素３６と抵抗要素３７の直列電路が接続されている。スイッチング要素３６は、商用電源路２５から供給される電源用交流電力の停電時に、コントロールユニット３２の制御により、モータ２８で生じる回生電力を抵抗要素３７に吸収させるべくオン／オフ動作する。

すなわち、電源用交流電力の停電時、詳細は後述するが、エレベータ乗りかご１２を釣合錘１８との偏荷重にて移動させる。この際、モータ２８には回生電力が生じ、インバータ２４を経て、直流電路に２６に加わる。インバータ２４は、周知のように６個のスイッチング用トランジスタを三相ブリッジ接続しているが、これらトランジスタにはフリーホイールダイオードがそれぞれ逆並列に接続されているため、モータ２８で生じた三相交流の回生電力は、フリーホイールダイオードにより直流電力として直流電路に供給される。

コントロールユニット３２は、図示しない電圧検出部により、この直流電路２６，２６ｃ間の電圧を監視しており、回生電力が供給され、その電圧が予め設定した値以上になると、スイッチング要素３６をオンさせ、抵抗要素３７に回生電力を流し吸収させる。スイッチング要素３６は、回生電力が抵抗要素３７に流れ、直流電路２６，２６ｃ間の電圧が低下するとオフ制御され、これによって再び電圧が上昇するとオン制御される。すなわち、回生電力が発生している間、スイッチング要素３６はオンとオフを繰り返す。このスイッチング要素がオンしている割合を、回生電力制御における素子デューティと呼ぶ。この素子デューティが高い、すなわち、スイッチング要素３６がオンしている割合が大きい場合とは、回生電力が大きいことを表し、これは偏荷重で昇降していているエレベータ乗りかごの速度が速いことを表している。このため、コントロールユニット３２は、この素子デューティを監視し、この素子デューティが予め設定した閾値を越えると、エレベータ乗りかご１２の昇降速度を低下させるべく制動制御する（詳細は後述する）。

また、コントロールユニット３２に対しては、バッテリ３９が設けられている。このバッテリ３９は、通常時は図示しない充電回路により、商用電源路２５から供給される電源用交流電力を変換した第１の直流電力又は第２の直流電力により充電されている。そして、電源用交流電力の停電時、直流電源部３３に変わってコントロールユニット３２に所定の直流電圧を加える。また、巻上機１７には図１で示すように電磁式のブレーキ４１が設けられているが、バッテリ３９はコントロールユニット３２の制御により、このブレーキ４１に対して、制動解除用の直流電力を供給することができる。すなわち、ブレーキ４１は、電磁コイルが励磁されることにより、制動解除状態となり、電磁コイルの励磁を解くことにより、ばね力によりブレーキシューが作動し制動状態となる。通常時、乗りかご１２の停止状態では、コントロールユニット３２の制御により電磁コイルの励磁が解かれ、ブレーキ４１はばね力により乗りかご１２を停止状態に保っている、これに対し、呼びが発生し、乗りかご１２を移動させる場合は、コントロールユニット３２の制御により電磁コイルを励磁し、ブレーキ４１を開放する。前述した電源用交流電力の停電時は、直流電源部３３からの給電がなくなるが、バッテリ３９からの給電により、ブレーキ４１の電磁コイルを励磁して開放動作させることが出来る。

抵抗要素３７には、スイッチ要素３６のオンにより回生電力が流れると、その両端に直流電圧が発生する。この直流電圧をコントロールユニット３２に供給すべく、スイッチ装置４３が設けられている。このスイッチ装置４３は、複数（図の例では３つ）のスイッチ４３ａ，４３ｂ，４３ｃを有し、これらは電源用交流電力の停電時、コントロールユニット３２によりオン制御される。このうち、スイッチ４３ａは、オン動作により主回路２１（直流電路２６でもある）のコモン部２６ｃと制御回路３１のコモン部３１ｃとを接続する。また、スイッチ４３ｂ，４３ｃは、そのオン動作により、抵抗要素３７に生じる回生電力に基づく所定の直流電圧をコントロールユニット３２へ印加する。

ここで、抵抗要素３７は複数に分割（図の例では２分割）されており、スイッチ装置４３は、そのオン動作によりこれら分割部から複数の分圧値を取り出す。このうち、スイッチ４３ｂにより取り出された分圧値は、直流電源部３３に対する電源として供給するように構成してもよい。この場合、直流電源部３３は、電源用交流電力の停電時、抵抗要素３７に生じる回生電力に基づく所定の直流電圧を、スイッチ装置４３を経て受けるので、所定の直流電圧をコントロールユニット３２に供給することができる。

このように、コントロールユニットに３２には、電源用交流電力の停電時に、バッテリ３９からの直流電圧と、回生電力により抵抗要素３７に生じる直流電圧とが加わり、突合せ電源として用いられる。この場合、抵抗要素３７からの直流電圧をバッテリ３９からの直流電圧より高めに設定すれば、バッテリ３９からの出力を抑えることができる。

上記構成において、商用電源路２５から電源用交流電力が供給されている通常時は、図１の主回路２１は、コンバータ２３により直流電路２６に第１の直流電力が供給されている。また、制御回路３１は、コンバータ３４により変換された第２の直流電力が直流電源部３３を介してコントロールユニット３２に供給されている。コントロールユニット３２は、インバータ２４やブレーキ４１を制御し、かつ図示しない各種センサーなどからの情報を入力して、所定のエレベータ運転を実行する。

すなわち、図２で示したホール呼び登録装置１５又はかご呼び登録装置１６からの呼びが運転制御装置１１に入力され、図示しない運転制御部により目的階への運転指令が出されると、図１で示すように、巻上機１７のモータ２８は、主回路２１のインバータ２４から供給される駆動用交流電力により回転駆動される。このとき、ブレーキ４１の電磁コイルはコントロールユニット３２により励磁され、制動状態が解除されるので、乗りかご１２は目的階へ昇降移動する。

このような昇降運転状態において、災害などによって電源用交流電力が停電すると、モータ２８は無給電状態となるため停止する。またブレーキ４１も無給電状態となるため、励磁が解除され、ばね力によりブレーキシューが動作して、巻上機１７を停止状態に固定する。制御回路３１も無給電状態となるが、コントロールユニット３２へはバッテリ３９から給電されるため、制御可能な状態を維持する。

この停電が生じたとき、エレベータ乗りかご１２が階床間に位置していると、この階床間で停止してしまい、乗客は乗りかご１２内に閉じ込められてしまう。この場合は、乗りかご１２を最寄り階に移動させる必要がある。そこで、建物１１の図示しない監視センター、エレベータホール、或いは乗りかご１２内などから、救出運転指令を発する。この操作により、コントロールユニット３２は、バッテリ３９からの供給電力によりブレーキ４１の電磁コイルを励磁し、制動状態を解除する。このため、乗りかご１２は釣合錘１８との間に生じる偏荷重により、上昇又は下降する。すなわち、乗りかご１２側が重い場合、乗りかご１２は下降し、釣合錘１８側が重い場合、乗りかご１２は上昇する。

この偏荷重による乗りかご１２の上昇又は下降によりモータ２８が回転し、回生電力を生じる。発生した回生電力は、インバータ２４の図示しないフリーホイールダイオードを経て直流電力に変換され、直流電路２６に供給される。コントロールユニット３２は、電源用交流電力の停電発生に伴いスイッチ装置４３をオン動作させる。また、コントロールユニット３２は直流電路２６とそのコモン側２６ｃとの間の電圧を監視しており、回生電力によりこの間の電圧が設定値を越えるとスイッチング要素３６をオンさせ、回生電力を抵抗要素３７に流し、吸収させる。

この抵抗要素３７への通電により、その両端には所定の電圧が生じる。この発生電圧は、スイッチ装置４３がオン動作して、主回路２１のコモン部２６ｃと制御回路３１のコモン部３１ｃがスイッチ４３ａにより接続され、かつコントロールユニット３２へ通じるスイッチ４３ｂ，４３ｃがオンすることにより、コントロールユニット３２に対する直流電源として供給される。すなわち、コントロールユニットに３２に対して、電源用交流電力の停電時には、バッテリ３９からの直流電圧と、回生電力により抵抗要素３７に生じる直流電圧とが加わり、突合せ電源として用いられる。この場合、抵抗要素３７からの直流電圧をバッテリ３９からの直流電圧より高めに設定しておけば、バッテリ３９からの出力を抑えることができる。

また、回生電力が発生している間、前述のようにスイッチング要素３６はオンとオフを繰り返す。このとき、コントロールユニット３２は、この回生電力制御における素子デューティを監視し、これが予め設定した閾値を越えると、偏荷重で移動していている乗りかご１２が過速度状態と判断し、ブレーキ４１への励磁を制御して減速させる。このようにして乗りかご１２が最寄りの階床に到着すると、昇降路１４に設けられた図示しない位置センサーからの信号によりコンロトールユニット３２はブレーキ４１を操作し、乗りかご１２をこの最寄りの階床に停止させる。このため、乗りかご１２内の乗客を、この最寄り階で救出することができる。

このように、電源用交流電力の停電時、バッテリ３９の電源でブレーキ４１の制動状態を解除し、乗りかご１２を偏荷重で移動させ、このとき生じる回生電力をコントーラユニット３２の電源として供給することで、バッテリ３９の消費を極力抑えることができ、バッテリ電源を確保して確実な救出運転を行うことができる。

なお、乗りかご１２を偏荷重で移動させることから、この偏荷重の大きさを表示する表示装置を、乗りかご１２内、又はエレベータホールなどに設けるとよい。これにより偏荷重によりエレベータが上昇又は下降することを知らせることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１２・・・乗りかご
１７・・・巻上機
２１・・・主回路
２３，３４・・・コンバータ
２４・・・インバータ
２５・・・商用電源路
２６・・・直流電路
２６ｃ・・・コモン部
２７・・・駆動用電源の供給路
２８・・・巻上機用のモータ
３１・・・制御回路
３１ｃ・・・コモン部
３２・・・コントロールユニット
３３・・・直流電源部
３６・・・スイッチング要素
３７・・・抵抗要素
３９・・・バッテリ
４１・・・ブレーキ
４３・・・スイッチ装置

Claims (8)

1. 電源用交流電力の停電時、バッテリからの電源にてコントロールユニットの制御機能を維持し、
   前記停電により制動状態に作動したエレベータの乗りかごに対するブレーキを、前記バッテリから電力を供給して前記制動状態を開放し、釣合錘との間の偏荷重により前記乗りかごを移動させ、
   この乗りかごの移動に伴って、巻上機用のモータから生じる回生電力を抵抗要素に通電し、
   この回生電力の通電に伴って前記抵抗要素の両端に生じる電圧を前記コントロールユニットの電源として供給して、前記バッテリからの電源と共に突合せ電源として用いる
   ことを特徴とするエレベータシステムの制御方法。
2. 電源用交流電力をコンバータにより直流電力に変換し、この第１の直流電力をインバータにより駆動用交流電力に逆変換し、この駆動用交流電力をエレベータの巻上機用のモータに供給する主回路と、
   前記モータの運転／停止を含むエレベータの運転制御を行うコントロールユニットを有し、前記電源用交流電力を変換した直流電力に基づき所定の直流電圧を前記コントロールユニットに加える直流電源部を有する制御回路と、
   前記主回路に抵抗要素と共に接続され、前記モータからの回生電力に基づく前記主回路の電圧が予め設定した値以上になると通電して前記回生電力を前記抵抗要素に流すスイッチング要素と、
   前記電源用交流電力の停電時、前記直流電源部に変わって前記コントロールユニットに所定の直流電圧を加えると共に、前記巻上機のブレーキに、制動解除用の直流電力を供給可能なバッテリと、
   前記電源用交流電力の停電時、オン動作して前記主回路と制御回路とのコモン部を接続すると共に、前記抵抗要素に生じる前記回生電力に基づく所定の直流電圧を、前記コントロールユニットへ供給する電路をオンするスイッチ装置と、
   を備えたことを特徴とするエレベータシステム。
3. 前記コントロールユニットは、前記スイッチング要素がオンしている割合を表す回生電力制御における素子デューティが、予め設定した閾値を越えると、前記ブレーキによる制動力を生じさせるべく前記ブレーキ装置を制御することを特徴とする請求項２に記載のエレベータシステム。
4. 前記バッテリは、前記電源用交流電力を変換した直流電力により充電されるように構成したことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のエレベータシステム。
5. 前記直流電源部は、前記電源用交流電力の停電時、前記抵抗要素に生じる前記回生電力に基づく所定の直流電圧を、前記スイッチ装置を経て受けるように構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のエレベータシステム。
6. 前記抵抗要素は複数に分割されており、前記スイッチ装置は、そのオン動作によりこれら分割部から複数の分圧値を取り出し可能に構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載のエレベータシステム。
7. 前記電源用交流電力の停電時に、前記コントロールユニットに加わる前記バッテリからの直流電圧と前記回生電力により前記抵抗要素に生じる直流電圧とを突合せ電源として用い、前記抵抗要素からの直流電圧をバッテリからの直流電圧より高めに設定し、バッテリからの出力を抑えることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載のエレベータシステム。
8. 前記モータは、エレベータの乗りかごの釣合錘に対する偏荷重により回転して回生電力を発生し、この偏荷重の大きさを表示する表示装置をさらに設けたことを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載のエレベータシステム。

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