JPH04333484A - 流体圧エレベータ - 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】本発明は流体圧シリンダで直接的
あるいは間接的に駆動される乗りかごの速度を、流体圧
シリンダへ供給あるいはそれから排出する圧力流体の流
量を制御することによって上昇あるいは下降させる形式
の流体圧エレベータに関する。

【０００２】

【従来の技術】乗りかごを上昇させる場合には、流体圧
ポンプで負荷を含む乗りかごの自重を支えるに十分な流
体圧を発生し、高圧流体の流量を流量制御弁で、直接、
或いは、ポンプの回転数を変えて制御しながら流体圧シ
リンダへ供給して乗りかごを上昇させる。乗りかごを下
降させる場合には、高圧流体の流量を流量制御弁で、直
接、或いは、ポンプの回転数を変えて制御しながら流体
圧シリンダから排出して乗りかごを下降させる（特開昭
６３−３０６１７９号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】乗りかごを上昇させる
場合に、ポンプで発生する流体圧は、負荷を含む乗りか
ごの全自重であり、流体圧ポンプを駆動するエネルギは
大きい。このため必要とする電源設備或いは駆動装置が
大きくなる。乗りかごを下降させる場合、乗りかごのも
つ位置のポテンシャルエネルギは制御弁やモータでその
まま熱エネルギに変換して捨てている。このために流体
の温度上昇を招くこともある。すなわち上昇のとき供給
したエネルギは下降のとき熱に変換して捨てており、エ
ネルギ損失が大きい。

【０００４】本発明の第一の目的は、流体圧エレベータ
を駆動するときのエネルギ効率を向上させ駆動動力を小
さくすることであり、第二の目的は、電源設備、或いは
、駆動装置を小さくして、エレベータ及びそれを駆動す
る駆動装置の設置面積も小さくするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では、エネルギ貯
蔵装置と流体圧シリンダとを、流体圧ポンプや流体圧制
御弁を介して結合し、エネルギ貯蔵装置と流体圧シリン
ダとの間の流体流量を制御して、乗りかご速度を制御す
る。すなわち、乗りかごの自重と、定格負荷の半分の重
さとの和に相当するエネルギを前もってエネルギ貯蔵装
置に流体圧として蓄えておく。実際に流体圧エレベータ
を駆動するときには流体圧シリンダとエネルギ貯蔵装置
との間のエネルギの差に相当するエネルギを流体圧ポン
プで給排して、最小のエネルギで流体圧エレベータを駆
動する。また、駆動装置の設置面積を小さくするため、
エネルギ貯蔵装置を別に設けるかまたは、流体圧シリン
ダの外周に筒を設け、二重筒とすることにより解決でき
る。

【０００６】

【作用】実際に流体圧エレベータを駆動する場合、乗り
かごを駆動する流体圧シリンダとエネルギ貯蔵装置との
エネルギの差は、途中の損失を無視すれば、定格負荷の
半分以下である。さらに乗客の数によっては流体圧シリ
ンダのエネルギがエネルギ貯蔵装置よりも小さいときも
あるし（エネルギ貯蔵装置の持つエネルギのみで流体圧
シリンダを駆動できる）、その逆の場合もある（流体圧
ポンプで不足のエネルギを供給する）。従って、流体圧
エレベータを駆動するために必要な平均エネルギがさら
に小さくなる。本発明によれば必要な動力が小さくなる
ので電源設備や駆動装置が小さくなるとともに、流体の
量も減り、駆動装置を小型にできるので、エレベータ及
びそれの駆動装置の設置面積を小さくできる。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。本発明にな
る流体圧エレベータは、乗りかご７，流体圧シリンダ１
，流体圧制御装置１０及びエネルギ貯蔵装置２０で構成
する。乗りかご７はレール８によってガイドされ、ロー
プ６及びプーリ４を介して流体圧シリンダ１で支持され
る。流体圧シリンダ１はシリンダ２と頂部にプーリ４を
設けたプランジャ３で構成され、シリンダ２への作動流
体の給排によってプランジャ３が伸縮する。さらに流体
圧シリンダ１を二重筒にし、内側のシリンダ２にはピス
トン３が摺動自在に挿入されており、流体圧シリンダと
しての作用をさせる。外側のエネルギ貯蔵装置２０は、
流体室２ｄとガス室２ｆをフリーピストン２ｅで区切る
ことでアキュムレータとしての作用をさせ、流体圧エネ
ルギを貯蔵する。従って、制御弁１４は外側のエネルギ
貯蔵装置２０の流体室２ｄと連通しており、内側のシリ
ンダ２の流体室２ｃから制御弁１３，１４及び、流体圧
ポンプ１２を通って流入する流体圧エネルギを一時貯蔵
する。流体圧制御装置１０は正逆回転可能な流体圧ポン
プ１２とモータ１１及び制御弁１３，１４で構成し、流
体圧シリンダ１とエネルギ貯蔵装置２０との間の流体の
流れを制御する。エネルギ貯蔵装置２０には高圧ガスと
高圧流体が密閉されており、作動媒体である流体の圧力
エネルギをガスの圧力エネルギに変換して蓄える。流体
圧シリンダ１のプランジャ３が最下部にあるとき、エネ
ルギ貯蔵装置２０に作動流体を注入し、乗りかごの負荷
が定格負荷の半分で、且つ、定格ストロークの半分のス
トロークのとき、流体圧シリンダ１の圧力とシリンダ２
１の流体室２４の圧力がほぼ釣り合うようにガス室２５
及びガスタンク２３にガスを封入する。

【０００８】乗りかごの自重をＷＣ，乗りかごの負荷を
ＷＬ，プーリ及びプランジャの自重をＷｊ，プランジャ
の断面積をＡｊとし、流体圧シリンダの圧力をｐｊ　，
エネルギ貯蔵装置のシリンダの流体圧力（流体室２ｄの
圧力）をｐｏ，ガス圧力（ガス室２ｆの圧力）をｐａ，
流体圧シリンダ１の流体室２ｃの変動容積をＶｊ，シリ
ンダ２１の流体室２４の最大容積をＶｏ（Ｖｊ＜Ｖｏ）
とし、エネルギ貯蔵装置２０から流体圧シリンダ１への
流体の流れをＱｐ　、このときのモータ１１から流体圧
ポンプ１２へ供給する動力をＬｍ　とする。プランジャ
３及びフリーピストン２ｅの速度をｖｊ，ｖａ，フリー
ピストン２ｅの受圧面積をＡｏ　とする。流体圧エレベ
ータの構造が図示のように間接式の場合、ｐｊ＝（２・
（ＷＣ＋ＷＬ）＋Ｗｊ）／Ａｊ，Ｌｍ＝Ｑｐ・（ｐｊ−
ｐｏ），Ｑｐ＝Ａｊ・ｖｊ＝Ａｏ・ｖａである。また、
乗りかごが定格ストロークのほぼ半分の位置にあるとき
流体室の圧力は、ｐｏ≒（２・ＷＣ＋ＷＬ＋Ｗｊ）／Ａ
ｊ（ガスの封入量は厳密ではなく大略で十分である）と
なる。また、作動流体の量は流体圧シリンダの変動体積
の二倍よりやや多い程度（Ｖｊ＋Ｖｏ）で十分であり、
従来のように大きなタンクを必要としない。さらに流体
室２ｄの圧力をガス室２ｆへ蓄圧するのでエネルギ貯蔵
装置２０の大きさも小さくなり、従来の流体圧パワーユ
ニットよりはるかに小さくできる。

【０００９】本発明の流体圧エレベータはこのように構
成されるので、次のように動作する。まず乗りかご７が
上昇する場合：制御弁１４を開いてシリンダ２１の流体
室２ｄを流体圧ポンプ１２に連通し、流体圧ポンプ１２
を駆動して制御弁１３を介して高圧流体を流体圧シリン
ダ１へ供給し、ロープ６を介して乗りかご７を押し上げ
る。乗りかご７の速度制御は流体圧ポンプ１２を駆動す
るモータ１１の速度制御によって実行する。

【００１０】次に、乗りかご７が下降する場合：制御弁
１３を開いて流体圧シリンダ１の高圧流体を流体圧ポン
プ１２へ連通し、流体圧ポンプ１２を駆動して制御弁１
４を介して高圧流体をエネルギ貯蔵装置２０の流体室２
ｄへ移動させ、乗りかご７の自重を利用して乗りかご７
を下降させる。乗りかご７の速度制御は上昇のときと同
様に流体圧ポンプ１２の回転数をモータ１３で制御して
実行する。

【００１１】本発明の流体圧エレベータは次のようにし
て調整する。エレベータの組立てが終わった後、流体圧
シリンダ１及びエネルギ貯蔵装置２０へ、低圧の状態で
作動流体を供給する。流体圧が低いので乗りかご７の自
重を押し上げることができない。しかし流体圧シリンダ
１は作動流体で満たされる。また、エネルギ貯蔵装置２
０ではフリーピストン２ｅを押す力がないので（ガスが
封入されていない）、流体圧が低圧でもフリーピストン
２ｅを押し上げて流体は流体室２ｄへ流入し作動流体で
満たされる。これで流体圧シリンダ１，流体圧制御装置
１０及びエネルギ貯蔵装置２０の流体室２ｄは作動流体
で充満される。その後、ガス室２ｆへ所要の圧力で作動
ガスを封入する。

【００１２】この構造とすることで所要動力を低減でき
るので電源設備や駆動装置が小さくなるとともに、駆動
装置の設置面積を小さくできる。

【００１３】図２は図１の流体圧シリンダ１の他の実施
例を示し、外側のシリンダ２１内のフリーピストン２ｅ
を取り除いたものである。ガスと流体は互いに接触させ
た状態で加圧するとガスが気泡となって流体中に混入す
る現象が生じる。しかし混入量に問題がなければ、部品
点数が削減されフリーピストン２ｅ及び、シリンダ２１
の内面の加工等の作業が不要となり製作が容易となる。

【００１４】図３はエレベータの運転に伴うエネルギの
給排の状態、すなわち乗りかごのストロークと流体圧の
関係の説明図である。エレベータはストロークが０から
全ストローク，圧力が最小（無負荷）から最大（全負荷
）の範囲で使用される。エネルギ貯蔵装置２０の流体室
２ｄの圧力はストロークによってガス室の体積が変動す
るので、実線のように表される。この勾配はガス室２ｆ
の体積に依存し、体積が大きいと勾配は小さく、体積が
小さいと勾配は大きくなる。ある負荷状態（流体圧シリ
ンダの圧力＝ｐｊ）で、全ストロークするのとき乗りか
ごの上昇，下降には次のようなエネルギの給排がある。

【００１５】上昇の場合：乗りかご７はＡからＢを経由
してＣへ移動する。この時、シリンダ２１の流体室２ｄ
の圧力はＡ′からＢを経由してＣ′に変化する。すなわ
ち、乗りかご７の上昇に伴い、圧力Ａ′ＢＣ′線から圧
力ＡＢＣ線へ流体を移動させる。従って、このＡＢＣ線
とＡ′ＢＣ′線とで囲まれる面積に相当するエネルギが
モータ１１とポンプ１２との間で授受される。このエネ
ルギはＱＰ・（ｐｊ−ｐｏ）であり、モータ１１は面積
ＡＢＡ′を吸収し、面積ＢＣＣ′を供給する。

【００１６】下降の場合：乗りかご７はＣからＢを経由
してＡへ移動する。この時、シリンダ２１の流体室２ｄ
の圧力はＣ′からＢを経由してＡ′に変化する。すなわ
ち、乗りかご７の下降に伴い圧力Ｃ′ＢＡ′線から圧力
ＣＢＡ線へ流体を移動させる。従って、このＣＢＡ線と
Ｃ′ＢＡ′線とで囲まれる面積に相当するエネルギがモ
ータ１１とポンプ１２との間で授受される。このエネル
ギはＱＰ・（ｐｊ−ｐｏ）であり、モータ１１は面積Ｂ
ＣＣ′を吸収し、面積ＡＢＡ′を供給する。

【００１７】これを従来と比較すると、上昇の場合、乗
りかご７がＡＢＣ線に沿って移動するとモータ１１は流
体圧ポンプ１２で大気圧から負荷圧まで流体圧を上昇さ
せて流体圧シリンダ１へ供給する。すなわち、面積ＡＢ
ＣＤＯに相当するエネルギを供給する。下降の場合、乗
りかご７がＣＢＡ線に沿って移動すると流量制御弁で（
またはモータ１１と流体圧ポンプ１２で）流体圧シリン
ダ１の作動流体を負荷圧から大気圧まで下げてタンクへ
排出する。すなわち、面積ＡＢＣＤＯに相当するエネル
ギを吸収する。

【００１８】この時のエネルギの供給量の大きさはモー
タの動力、すなわち、電源設備の大きさを決定し、エネ
ルギの吸収量の大きさは発熱量を決定する。従って、エ
レベータの駆動に当たってエネルギの供給或いは吸収の
量が小さいほど好都合なことがわかる。従来は負荷圧と
大気圧との間でエネルギの供給、吸収が必要で、その量
は大きかったが、本発明ではエネルギ貯蔵装置２０に定
格負荷の半分にほぼ相当するエネルギを蓄えているので
、その量が飛躍的に小さくなる。

【００１９】図４は本発明になる他の実施例を示す。図
１の実施例との相違は、駆動装置である流体圧シリンダ
１の構造及び駆動力の伝達経路である。流体圧シリンダ
１はシリンダ２，ピストン３及びストッパ２ａで構成し
、図１の実施例が押し上げ型の流体圧シリンダであった
のに対し、本実施例では引っ張り型の流体圧シリンダで
ある。ピストン３の頂部にはプーリ４が設けられ、さら
に、プーリ５が昇降路上部に設けられている。駆動力の
伝達媒体であるロープ６はこれらのプーリを経由して乗
りかご７を駆動する。本実施例は引っ張り型流体圧シリ
ンダになっており、先の実施例の流体圧シリンダで問題
となるプランジャの座屈がないため、プランジャ３を小
径化、流体圧シリンダ１を小型化でき、従って、エネル
ギ貯蔵装置２０はもちろん流体圧制御装置１０をも小型
にできる。すなわち、先の実施例よりもさらに小型化が
可能である。また、図５は図２と同様にフリーピストン
２ｅを取り除いた例である。図４，図５ともに動作等は
先の実施例と同様であるので説明を省略する。

【００２０】以下に示す図６ないし図９の本発明の他の
実施例はすべて駆動装置として引っ張り型の流体圧シリ
ンダを用いて説明する。効果は押し上げ型の流体圧シリ
ンダと同様である。

【００２１】図６は本発明の一実施例であり、圧力貯蔵
装置としてのアキュムレータ２７を流体圧シリンダ１と
は別に設け、流体圧シリンダ１のすぐ近く、或いは、他
の場所に設置できるようにしたものである。動作等は図
１の実施例と同様であり、図１の円筒型のアキュムレー
タが本実施例では円筒型になったことと等価である。こ
の方法によれば、アキュムレータ２７は製作が容易であ
り、市販のものを購入する場合でも使用する流体圧シリ
ンダ１の容量に合わせて任意に選ぶことができる。また
流路１５ａ，１５ｂは任意に導けるのでアキュムレータ
２７を空きスペースに設置でき融通性がある。

【００２２】図７は本発明の第二の実施例であり、図６
に用いたアキュムレータ２７を流体圧シリンダ２の下部
に配置させたものである。本実施例によれば、流体圧シ
リンダ２の下部の空き空間（地中）を利用できるので地
面を掘り下げればアキュムレータ２７を設置するスペー
スを確保できる。

【００２３】図８は本発明の第三の実施例であり、プラ
ンジャ３内にエネルギ貯蔵装置２０を設置したものであ
る。本実施例のエネルギ貯蔵装置２０は、ピストン３ａ
，３ｂとプランジャ３の内部に流体室２４ｂ及び、流体
室２４ａ，ガス室２５を構成し、流体室２４ａとガス室
２５は摺動自在に動作できるフリーピストン２９により
区切られる。ガス室２５内には乗りかごの負荷が定格負
荷の半分で、且つ、定格ストロークの半分のストローク
のとき、流体圧シリンダ１の圧力とシリンダ２１の流体
室２４の圧力がほぼ釣り合うようにガス室２５及びガス
タンク２３にガスを封入する。流体室２４ａと流体室２
４ｂは作動流体を充満させ連通孔４０で連通している。 従って、乗りかごの上昇に際しては貯蔵されている圧力
エネルギとポンプにより、流体室２４ａ，２４ｂの流体
を流体室２ｃに送りこむので、ガス室２５内の圧力は低
下し、フリーピストン２９は下方に移動することになる
。乗りかごの下降の場合はその逆で、流体室２ｃの作動
流体を乗りかご及び負荷の荷重による圧力エネルギとポ
ンプにより流体室２４ｂに供給し、流体室２４ｂから連
通孔４０を通って流体室２４ａにも流入する。この時ガ
ス室２５内に蓄圧されるため圧力は上昇する。本実施例
ではフリーピストン２９を設けたが、図２，図５同様取
り除いても良い。また、流路１５ｂはピストンの行程を
考慮し、常に流体室２４ｂに連通させる位置に接続させ
る必要がある。本実施例によれば非常にコンパクトな流
体圧シリンダが実現できる。

【００２４】図９は本発明の第四の実施例であり、シリ
ンダ２内に圧力貯蔵装置を設置したものである。本実施
例では、ピストン３ａ，３ｂとシリンダ２及びプランジ
ャ３に囲まれる部分を、フリーピストン２ｅによって流
体室２４とガス室２５に区切り圧力貯蔵装置を構成する
。図８の実施例と同様に、乗りかごの上昇動作は、流体
室２４内の作動流体を流体室２ｃに供給し、下降動作は
流体室２ｃの作動流体を流体室２４に供給することによ
り実現する。本実施例のフリーピストン２ｅも気泡混入
に対する影響がなければ取り除いても良い。本実施例も
図７と同様に流路１５ｂの接続位置を考慮する必要があ
るが、コンパクトな流体圧シリンダを実現することがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の流体圧エレベータは前述のよう
な構成，動作であり、次のような効果がある。すなわち
、乗りかごを駆動する流体圧制御装置の駆動動力が大幅
に小さくでき、さらに、作動流体の量が少なくなるので
、流体圧制御装置を小型化できる。このことは、電源設
備を小型化でき、エレベータの設置面積を狭くできるこ
と、すなわち、建物の利用効率を高めることを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流体圧エレベータの一実施例の系統図
。

【図２】図１に示す実施例の流体圧シリンダの他の実施
例の説明図。

【図３】エレベータの運転に伴うストローク圧力線図。

【図４】本発明になる流体圧エレベータの他の実施例の
説明図。

【図５】図３に示す実施例の流体圧シリンダの他の実施
例の説明図。

【図６】本発明の流体圧エレベータのエネルギ貯蔵装置
の一実施例のブロック図。

【図７】本発明の流体圧エレベータのエネルギ貯蔵装置
の第二の実施例のブロック図。

【図８】本発明の流体圧エレベータのエネルギ貯蔵装置
の第三の実施例のブロック図。

【図９】本発明の流体圧エレベータのエネルギ貯蔵装置
の第四の実施例のブロック図。

【符号の説明】

１…流体圧シリンダ、２…シリンダ、２ｃ，２ｄ…流体
室、２ｅ…フリーピストン、２ｆ…ガス室、３…プラン
ジャまたはピストン、４…プーリ、６…ロープ、７…乗
りかご、８…レール、１０…流体圧制御装置、１１…モ
ータ、１２…ポンプ、１３，１４…制御弁、１５ａ，１
５ｂ…流路、２０…エネルギ貯蔵装置、２１…シリンダ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体圧シリンダへ供給或いはそれから排出
   する流体の流量を制御して、その頂部で直接的に或いは
   間接的に支持した乗りかごの速度を制御する流体圧エレ
   ベータにおいて、前記磁体圧シリンダと一体に構成され
   、流体圧エネルギの貯蔵手段を備え、前記エネルギ貯蔵
   手段と前記流体圧シリンダとを、流体圧ポンプと流体圧
   制御弁を含む流体圧制御装置を介して結合し、前記流体
   圧制御装置によって前記エネルギ貯蔵手段と前記流体圧
   シリンダとの間で流体を往復させて前記流体圧シリンダ
   を伸縮させ、乗りかごを上昇，下降させてなることを特
   徴とする流体圧エレベータ。