JPH04277173A - 油圧エレベータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータ及び油圧ポン
プを圧油内に浸漬させたサブマージ形の油圧パワーユニ
ットを用いると共に、ＶＶＶＦ制御によりモータを駆動
して速度制御するようにした油圧エレベータ制御装置に
関し、特に省エネルギ且つ省スペースにより効率の向上
を実現させた油圧エレベータ制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市部の中小規模のビルやマンシ
ョンの高さは、土地を有効活用するために３〜４階建て
から５〜６階建てへと次第に高くなる傾向にある。又、
高齢者人口の増加と共に、５階建て以下のビルにもエレ
ベータが多く設置されるようになってきており、このこ
とから、油圧エレベータが注目されつつある。

【０００３】一般に、油圧エレベータは、ロープ式エレ
ベータと異なりビルの屋上に機械室を設置する必要がな
いため、日影規制による斜線制限範囲内でビルの高さを
有効に利用できる。従って、ここ数年の油圧エレベータ
設置台数は、年率約２０％の増加傾向を示しており、例
えば、１９８８年度で約３２００台であったものが、１
９８９年度には約４７００台となっている。

【０００４】ところで、従来の油圧エレベータの速度制
御は、一定速度で回転する油圧ポンプの吐出流量を流量
制御バルブ内の制御弁で調整することにより行われてい
る。即ち、上昇運転時には、油圧ポンプから吐出される
圧油流量を上昇制御弁によって制御し、下降運転時には
、かごの重量で油圧ジャッキから油タンクへ還流される
圧油流量を下降制御弁によって制御する。

【０００５】この速度制御方式の場合、かご内の乗客数
や油温（即ち、油の圧力や粘度）に応じて制御弁の開閉
動作時間が変化し、かごの加速時間及び減速時間が変化
する。従って、加減速時間の変化を抑制するために、油
圧バルブに圧力補償機能を組み込んだり、又、所望階床
でかごを精度良く着床させるために、着床前の一定区間
かごを低速で走行させる低速走行区間を設ける必要があ
る。

【０００６】図３は定格速度（６０ｍ／ｍｉｎ）で定格
負荷上昇時における流量制御バルブによる速度制御特性
を示しており、起動から停止までのかご内速度指令［ｍ
／ｍｉｍ］には、全速走行区間の後に低速走行区間が設
けられている。しかし、低速走行区間はエレベータの走
行時間を延長して運転効率を低下させるため、改善が望
まれている。又、この場合、かご内加速度［Ｇ］が大き
く変動していることも、乗心地の悪い振動を与えること
になり、問題点の１つである。

【０００７】又、油圧エレベータの定格速度は、従来は
３０〜４０［ｍ／ｍｉｎ］が主流であったが、ビルが高
くなるにつれて、より速い６０［ｍ／ｍｉｎ］が徐々に
増えてきている。このため、スムーズな走行性能や省エ
ネルギ化、並びに機械室等の静粛化も要求されている。 一方、パワーエレクトロニクス技術の進歩により、圧油
供給駆動用の交流モータの回転速度は、ＶＶＶＦ（可変
電圧可変周波数）インバータでスムーズに制御できるよ
うになってきている。 以上の市場動向及び技術背景から、中低層ビルに最適な
ＶＶＶＦ制御方式による油圧エレベータが提案されてい
る。

【０００８】即ち、具体的な仕様として、（１）定格速
度を４５〜６０［ｍ／ｍｉｎ］とし、かごの速度制御を
、流量制御バルブに代えて、油圧ポンプの吐出流量によ
り行い、ＶＶＶＦ制御されたモータで油圧ポンプを駆動
する。 （２）主要駆動機器となる油圧パワーユニット（モータ
及び油圧ポンプを含む）を、油タンク内に浸漬してサブ
マージ形とする。

【０００９】図４は定格速度（６０ｍ／ｍｉｎ）で定格
負荷上昇時におけるＶＶＶＦによる速度制御特性を示し
ている。 この場合、かご速度指令には全速走行区間があるのみで
、低速走行区間は設けられておらず、所望階に直接着床
することができる。又、かご内加速度もスムーズとなり
、不快な振動も軽減されている。このように、油圧ポン
プ駆動用のモータをＶＶＶＦ制御することにより、着床
前の低速走行区間を無くすことができ、走行時間が短縮
されると共に、乗心地性能が向上し且つ省エネルギ化を
実現することができる。又、モータの発熱も抑制される
。

【００１０】一方、騒音発生源となる油圧ポンプ及びモ
ータを油中に浸漬したサブマージ形の場合、圧油による
吸音効果並びに油タンクの鉄板での透過損失があるため
、モータ及び油圧ポンプを油タンク外に配置したドライ
形に比べて、機械室の騒音レベルが低くなるという利点
を有する。

【００１１】図５はドライ形に対するサブマージ形の騒
音低減量を示す説明図であり、横軸は騒音（オクターブ
バンド）周波数［Ｈｚ］、縦軸は騒音低減量［ｄＢ］で
ある。又、条件としては、かご速度が６０［ｍ／ｍｍ］
、かご内が無負荷状態であり、○が上昇運転時、×が下
降運転時を示している。これより、２００〜８０００Ｈ
ｚの騒音に対して１０〜２０ｄＢ程度低減されることが
分かる。

【００１２】又、ドライ形においては、モータ及び油圧
ポンプは油タンクの下に配置され、モータと油圧ポンプ
との間の動力伝達はベルトで行われている。従って、か
ごの定格速度や電源周波数の変更に応じて、モータ側と
油圧ポンプ側のベルトプーリを変更したり、調整機構を
付加してベルト張力を調整する必要があり、部品点数が
多く構造が複雑となるうえ、ベルトの定期的調整が必要
となる。又、ベルトの張力が油圧ポンプの主軸に直角方
向に加わるので、油圧ポンプ軸をハウジングとの隙間が
大きくなり効率が低下する。

【００１３】これに対し、サブマージ形の油圧パワーユ
ニットにおいては、モータ及び油圧ポンプの軸が直結さ
れており、駆動部分が無調整化されて部品が削減され、
省スペース化が実現するという利点を有する。又、油圧
ポンプとハウジングとの間の隙間も小さくなり効率が向
上する。しかし、この反面、油中でモータが回転するこ
とから、モータの撹拌ロスにより消費電力が約１５％も
大きくなる欠点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の油圧エレベータ
制御装置は以上のように、ＶＶＶＦ制御方式及びサブマ
ージ方式を組み合わせた場合、モータ内に撹拌ロスを生
じ、油圧パワーユニットの効率が低下するというという
問題点があった。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、ＶＶＶＦ方式及びサブマージ方
式を組み合わせた場合に、サブマージ方式の特長を損な
うことなく油中撹拌ロスを低減させて、消費電力の小さ
い油圧エレベータ制御装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る油圧エレ
ベータ制御装置は、モータ及び油圧ポンプの回転軸を直
結すると共に、モータと油圧ポンプとの間の接続部にオ
イルシール軸受を設けてモータを密閉構造としたもので
ある。

【００１７】

【作用】この発明においては、モータ内への圧油の侵入
を防止し、モータ撹拌ロスを無くす。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１はこの発明の一実施例を示す構成図であり、
１はエレベータのかご、２はかご１を昇降駆動する油圧
ジャッキ、３は油圧ジャッキ２との間の圧油授受の開閉
を行うチェック弁、４はかご１の位置信号Ｓ及び速度信
号Ｖを発生するパルス発生器、５はチェック弁３の出力
側で油圧ジャッキ２内のジャッキ圧力ＰＪを検出する圧
力センサである。

【００１９】６はチェック弁３との間で授受される圧油
が充填された油タンクであり、モータ７と、モータ７に
より駆動される油圧ポンプ８と、モータ７の回転速度信
号Ｒを発生するパルス発生器９とを内蔵している。モー
タ７及び油圧ポンプ８は、互いに回転軸が直結され、一
括して圧油内に浸漬された油圧パワーユニットを構成し
ている。又、パルス発生器９は、モータ７及び油圧ポン
プ８の回転軸と直結され、且つ、モータ７の内部に封入
されている。１０は油圧ポンプ８から出力される圧油の
ポンプ圧力ＰＰを検出する圧力センサである。

【００２０】１１はモータ７をＶＶＶＦ制御するトラン
ジスタを含むインバータ、１２及び１３はインバータ１
１の出力電流Ｉを検出する変流器、１４は変流器１２及
び１３からの電流信号Ｉ及びフィードバック系（後述す
る）からの電流指令Ｉｏに基づいてインバータ１１を制
御するＰＷＭ制御回路である。１５は３相交流の商用電
源、１６は商用電源１５を整流するためのダイオードを
含むコンバータ、１７はコンバータ１６の出力電圧を平
滑化して直流電圧にする平滑コンデンサである。平滑コ
ンデンサ１７の両端間の直流電圧は、インバータ１１に
印加されている。

【００２１】２０はフィードバック系を構成するマイク
ロコンピュータであり、かご位置信号Ｓに基づいてかご
速度指令Ｖｏを発生する速度指令発生回路２１と、ジャ
ッキ圧力ＰＪ、ポンプ圧力ＰＰ、モータ回転速度信号Ｒ
、かご速度信号Ｖ及びかご速度指令Ｖｏに基づいて電流
指令Ｉｏを出力する速度制御回路２２とを備えている。

【００２２】図１において、かご１の速度制御は、油圧
バルブ流量制御方式ではなく、モータ７のＶＶＶＦ駆動
制御に基づく油圧ポンプ８の可変吐出流量方式である。 又、油圧パワーユニットとして、モータ７及び油圧ポン
プ８を油タンク６内に浸漬したサブマージ形を採用して
いる。又、以下に述べるように、モータ７と油圧ポンプ
８との間はオイルシール構造となっている。

【００２３】図２は油圧パワーユニットの構造を詳細に
示す断面図であり、７ａはモータ７の回転軸、７ｂは回
転軸７ａに固定されたロータ、７ｃはロータ７ｂに対向
配置されたステータである。９ａはパルス発生器９のフ
ォトセンサ、９ｂは回転軸７ａに固定され且つフォトセ
ンサ９ａに対向配置されたエンコード円板である。

【００２４】３０及び３１はモータ７の回転軸７ａの両
端を支持する軸受であり、油圧ポンプ８との接続部の軸
受３０は、モータ７を密閉構造にするためのオイルシー
ル軸受となっている。３２及び３３はモータ７の上部に
設けられた大気流通用の連通管、３４はモータ７の下部
に設けられた油抜き用のチューブ、３５はチューブ３４
の端部を油タンク６の側壁から外部に導くプラグである
。プラグ３５の位置は、少なくともモータ７の底面より
低く設定されていることが望ましい。

【００２５】次に、図１及び図２に示したこの発明の一
実施例の動作について説明する。まず、商用電源１５か
ら供給された３相交流電圧は、コンバータ１６及び平滑
コンデンサ１７により一旦直流電圧に変換された後、イ
ンバータ１１に印加される。インバータ１１は、直流電
圧に対してＰＷＭ制御回路１４に基づくパルス幅変調を
行い、直流電圧をＶＶＶＦの３相交流電圧に変換し、油
圧ポンプ８を駆動するためのモータ７に印加する。そし
て、モータ７の回転に伴い、フォトセンサ９ａ及びエン
コード円板９ｂからなるパルス発生器９は、モータ回転
速度信号Ｒをマイクロコンピュータ２０内の速度制御回
路２２にフィードバックする。

【００２６】これにより、速度制御回路２２は、モータ
回転速度信号Ｒがかご速度指令Ｖｏに応じた値となるよ
うに電流指令Ｉｏを出力し、モータ７の回転速度は、か
ご速度指令Ｖｏに応じて変化する。従って、かご１の上
昇運転時には油圧ポンプ８から油圧ジャッキ２に送出さ
れる圧油流量が、又、下降運転時には油圧ジャッキ２か
ら油圧ポンプ８に還流される圧油流量が、それぞれスム
ーズに制御され、かご１の起動から着床までの運転動作
がスムーズに制御される。尚、停止中のかご１を確実に
保持するため、油圧ポンプ８及び油圧ジャッキ２間の主
油路に設けられたチェック弁３は、かご１の起動及び停
止に同期して開閉される。

【００２７】このように油圧ポンプ８の吐出流量により
かご１の速度が可変制御されるが、高性能演算処理機能
を有するマイクロコンピュータ２０は、モータ回転速度
信号Ｒのフィードバックループの他にもいくつかの制御
ループを実行している。

【００２８】例えば、かご１が起動する際にチェック弁
３の開口直後のショックを抑制するため、油圧ジャッキ
２側のジャッキ圧力ＰＪと油圧ポンプ８側のポンプ圧力
ＰＰとを予めバランスさせている。即ち、各圧力センサ
５及び１０から得られるジャッキ圧力ＰＪとポンプ圧力
ＰＰとが、かご１の起動前に一致するように、ポンプ圧
力ＰＰを制御する。これにより、かご１の停止階の違い
や乗客の乗降等によってジャッキ圧力ＰＪが変化しても
、チェック弁３の開口時にかご１を停止階に保持するこ
とができ、かご速度指令に応じたスムーズな起動が実現
する。

【００２９】又、油圧エレベータにおいて、駆動源（モ
ータ７）と制御対象（かご１）との間には、油圧ポンプ
８、配管及び油圧ジャッキ２等からなる油圧系と、主索
（ロープ）を含む弾性体からなる機械系とが介在してお
り、モータ７から見た負荷系は非常に剛性の低い系を構
成している。このため、油圧ジャッキ２の部分、又は、
かご１のガイドローラとレールとの間で機械的な外乱が
発生すると、かご１に低周波の振動を誘発して乗心地が
悪くなり易い。

【００３０】この振動を防止するため、油圧系及び機械
系を数式モデル化し、伝達特性を解析して振動抑制のた
めの制御則を導出し、これをマイクロコンピュータ２０
に予め格納しておく。マイクロコンピュータ２０は、解
析結果に基づいて振動抑制制御ループを構成し、ジャッ
キ圧力ＰＪに含まれる振動成分と、かご速度信号Ｖに含
まれる振動成分とを抽出し、電流指令Ｉｏにフィードバ
ックする。これにより、機械的な外乱が発生しても、か
ご１の振動は効果的に抑制される。

【００３１】又、圧油流量制御において、油圧ジャッキ
２に供給される実際の圧油流量は、油圧ポンプ８の吐出
量より漏れ流量だけ少ないが、漏れ流量は、モータ回転
速度Ｒやポンプ圧力ＰＰ及び油温等によって変化する。 このため、モータ回転速度Ｒをフィードバック制御する
のみでは、漏れ流量の変化によって生じるかご１の速度
変動を補償することができない。

【００３２】このため、マイクロコンピュータ２０は、
更に、かご速度信号Ｖを用いた漏れ流量補償制御ループ
を具備している。この結果、図４に示したように、安定
したかご速度制御性能及び着床精度を達成すると共に、
図５に示したように、安定した加減速制御性能が得られ
る。

【００３３】このように、ＶＶＶＦ制御によるポンプ吐
出流量制御と速度フィードバック制御とを組み合わせる
ことにより、油圧バルブ制御方式と比べて、乗心地が大
幅に向上し、かご１の階間走行時間が約２０％短縮され
ると共に、約１５％の省エネルギが達成される。

【００３４】次に、この発明によるサブマージ形の油圧
パワーユニットの利点について、更に具体的に説明する
。この場合、機械室のみならず、かご１内及び居室内の
騒音を抑制するために、油圧ポンプ８の基本構造を、ド
ライ形の油圧パワーユニットに使用される低脈動スクリ
ューポンプとし、吐出流量の脈動レベルを抑制している
。

【００３５】又、モータ７を密閉構造とするため、モー
タ７とポンプ８との間の接続部分には、オイルシール軸
受３０が設けられ、圧油がモータ７内浸入するのを防止
している。しかし、油温変動等でモータ７内の温度が変
動すると、モータ７内の空気が膨張及び収縮し、特に収
縮時に、オイルシール軸受３０を介して油タンク６内の
圧油がモータ７内に侵入するおそれがある。

【００３６】従って、モータ７内の空気の膨張及び収縮
を防止するため、連通管３２及び３３を介してモータ７
内と大気とを連通し、大気をモータ７内に吸排気して、
モータ７内の気圧を一定に保持している。これにより、
圧油がモータ７内に侵入することはない。又、連通管３
２及び３３を介してモータ７を冷却することにより、モ
ータ７内の空気温度上昇を許容値以下にすることができ
る。

【００３７】又、万一、オイルシール軸受３０の劣化等
により、圧油がモータ７内に漏れたとしても、油抜き用
のチューブ３４及びプラグ３５が設けられているので、
保守時にプラグ３５により油漏れをチェックすることが
できる。 そして、もし油が漏れていれば、モータ７内の油をプラ
グ３５から油タンク６外に排出することができる。又、
油漏れ量が所定値以上であれば、オイルシール軸受３０
を交換し、再びモータ７内に圧油がたまるのを防止する
ことができる。

【００３８】尚、上記実施例では、パルス発生器９を軸
受３１の内側に設けたが、軸受３１の外側に設けてもよ
い。 又、パルス発生器９を必要としないエンコーダレスＶＶ
ＶＦを用いれば、モータ７の構造を更に簡略化すること
ができる。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、モータ
及び油圧ポンプの回転軸を直結すると共に、モータと油
圧ポンプとの間の接続部にオイルシール軸受を設けてモ
ータを密閉構造とし、モータ内への圧油の侵入を防止し
てモータ撹拌ロスを無くすようにしたので、ＶＶＶＦ制
御及びサブマージ形の油圧パワーユニットの利点を損な
うことなく、省スペース且つ省エネルギで高効率の油圧
エレベータ制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】図１内の油圧パワーユニットの構造を具体的に
示す断面図である。

【図３】従来の油圧バルブ制御方式の油圧エレベータ制
御装置による速度制御特性を示す特性図である。

【図４】ＶＶＶＦ制御方式の油圧エレベータ制御装置に
よる速度制御特性を示す特性図である。

【図５】サブマージ形の油圧パワーユニットの騒音改善
性を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　　　かご ２　　　　油圧ジャッキ ６　　　　油タンク ７　　　　モータ ７ａ　　　　回転軸 ８　　　　油圧ポンプ １１　　　　インバータ １４　　　　ＰＷＭ制御回路 ２０　　　　マイクロコンピュータ ３０　　　　オイルシール軸受 ３２、３３　　　　連通管 ３４　　　　チューブ ３５　　　　プラグ Ｓ　　　　かご位置信号 Ｖ　　　　かご速度信号 Ｒ　　　　モータ回転速度信号 Ｉｏ　　　　電流指令

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　かごを昇降駆動するための油圧ジャッ
   キと、この油圧ジャッキとの間で圧油の授受を行う油圧
   ポンプと、この油圧ポンプからの前記圧油の流量を制御
   するためのモータと、前記油圧ポンプ及び前記モータを
   一括して前記圧油に浸漬して収納する油タンクと、前記
   モータをＶＶＶＦ制御により駆動するインバータと、こ
   のインバータを制御するＰＷＭ制御回路と、前記かごの
   位置信号及び速度信号と前記モータの回転速度とに基づ
   いて前記ＰＷＭ制御回路に対する電流指令を出力するマ
   イクロコンピュータとを備えた油圧エレベータ制御装置
   において、前記モータ及び前記油圧ポンプの回転軸を直
   結すると共に、前記モータと前記油圧ポンプとの間の接
   続部にオイルシール軸受を設け、前記モータを密閉構造
   としたことを特徴とする油圧エレベータ制御装置。
2. 【請求項２】　　前記モータの内部と大気を連通する連
   通管を前記モータの上部に設けたことを特徴とする請求
   項１の油圧エレベータ制御装置。
3. 【請求項３】　　前記モータの内部底面から導出された
   チューブと、このチューブの端部を前記油タンクの側壁
   を介して前記油タンクの外に導くためのプラグとを設け
   たことを特徴とする請求項１又は２の油圧エレベータ制
   御装置。