JPH0768025B2 - 省エネルギー型油圧エレベータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧エレベータに関し、特に運転時のエネルギ
ー効率を向上したものである。

〔従来の技術〕

従来油圧エレベータは、例えば第２図に示すように人と
荷物のいずれか一方または双方の積載用ケージ（２）を
上端に設けたラム（15）を油圧シリンダ（16）内に挿入
し、図示していない油圧ポンプにより作動油（Ｘ）を油
タンクから該油圧シリンダ（16）内に流入させまたは流
出させて該ケージ（２）を上昇または下降させるもの、
あるいは第３図に示すように人と荷物のいずれか一方ま
たは双方の積載用ケージ（２）の上端をワイヤー（17）
の一端に取り付け滑車（18）を通して他端に重り（19）
を取り付け該ケージ（２）を上昇させる場合に重り（1
9）の重量でケージ（２）を上方へ引張り、その張力に
相当する圧力分だけ油圧ポンプの負荷を軽減する構成の
もの等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが第２図に示す油圧エレベータではケージ（２）
の重量をＡ、ラム（15）の重量をＢ及び最大積載重量を
Ｗとしたときに該エレベータをＶのスピードで上昇させ
る場合の油圧ポンプ駆動用モータの仕事率即ち必要な動
力は次式で表わされる。

（Ａ＋Ｂ＋Ｗ）×Ｖ ……（１） このように全荷重がそのままモータの負荷として加わる
ので大容量モータが必要であり、さらに作動油の温度上
昇も大きい。

また第３図に示す油圧エレベータでは重り（19）の重量
をＺとしたときに該エレベータをＶのスピードで上昇さ
せる場合に必要な動力は次式で表わされる。

（Ａ＋Ｂ＋Ｗ−Ｚ）×Ｖ ……（２） このように第（１）式に比べてモータの負荷は小さくな
り比較的容量の小さなモータでよいが上記重りを建物に
保持させるため建物の構造は大がかりになりあるいは強
固な補強等が必要である。

またこれらの油圧エレベータを下降させる場合はエレベ
ータの自重によりシリンダ内の作動油を絞り弁を通過さ
せて速度制御して油タンクに戻す回路を構成するのが一
般的であるが、第３図に示す油圧エレベータにおいては
重りの重量（Ｚ）が積載重量，ケージ及びラムを合計し
た重量（Ｗ＋Ａ＋Ｂ）より軽い場合にしか有効に働かな
い。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこれに鑑み種々検討の結果、これら問題点を解
決した省エネルギー型の油圧エレベータを開発したもの
である。

即ち本発明は主シリンダ内に作動油を流入または流出さ
せることにより人と荷物のいずれか一方または双方の積
載用ケージを取り付けたラムを上下させる主エレベータ
と、固定ウェイトを取り付けたラム及び副シリンダから
なるバランスエレベータのそれぞれのシリンダ内を互い
に油圧ポンプを介して連通する連通路を形成し、さらに
最大積載重量の約1/2の重量の調整ウェイトを上記固定
ウェイトに取り付けて主エレベータ側の連通路内の油圧
とバランスエレベータ側の連通路内の油圧との圧力差を
小さくし、かつ主エレベータ側の連通路に内部の作動油
を排出する非常下降弁を設け、バランスエレベータ側の
連通路に内部に作動油を供給する主シリンダ及び副シリ
ンダの関係位置の修正用油圧ポンプを設けた。この修正
用油圧ポンプはリークした作動油を副シリンダ内に提供
できるので、バランスエレベータの主エレベータに対す
る関係位置を常に一定に保つことができる。主エレベー
タの積載重量が調整ウェイトより大きい場合において、
主エレベータを上昇させるときは連通路に設けた油圧ポ
ンプを駆動して作動油をバランスエレベータの副シリン
ダ内から主エレベータの主シリンダ内に送り、一方この
場合に主エレベータを下降させるときは主エレベータを
その自重で下降させることにより主シリンダ内の作動油
を連通路内を流通させて副シリンダ内に送りかつ流通す
る作動油によって油圧ポンプ及びモータを回転させ、ま
た主エレベータの積載重量が調整ウェイトより小さい場
合において主エレベータを上昇させるときはバランスエ
レベータをその自重で下降させることにより副シリンダ
内の作動油を連通路内を流通させて主シリンダ内に送り
かつ流通する作動油によって油圧ポンプ及びモータを回
転させ、一方この場合に主エレベータを下降させるとき
は油圧ポンプを駆動して作動油を主シリンダ内から副シ
リンダ内に送る油圧回路を連通路に形成しさらに油圧ポ
ンプの駆動用モータをインバータ制御する装置に設けた
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

このように主エレベータの最大積載重量（Ｗ）の約1/2
の重量の調整ウェイトをバランスエレベータの固定ウェ
イトに取り付けるのは主エレベータ側の連通路内の油圧
とバランスエレベータ側の連通路内の油圧との圧力差を
小さくするためであり主エレベータのケージ内に人と荷
物のいずれか一方または双方の積載するものが無い状態
で主エレベータを上昇させる場合にはバランスエレベー
タ側の負荷が約1/2Wだけ大きいので両エレベータのシリ
ンダ内を連通してバランスエレベータを自重降下させる
ことにより主エレベータは約1/2Wに相当する圧力で押し
上げられるのでこの場合は油圧ポンプは必要ない、即ち
油圧ポンプを駆動するための電気エネルギーが不要にな
るからである。しかもこのとき連通路内を流通する作動
油によって油圧ポンプは回転させられるのでモータを発
電機として作用させインバータへ電力を回生させる利点
を有する。このような回生制御を行なうことによりこの
回生電力はインバータ内の直流回路でコンデンサに蓄電
され、これが増加するとその電力は外部の制動抵抗ユニ
ット等でこの電力を熱エネルギーとして給湯、暖房等の
多目的な需要面で回収されるか室外へ放出させることが
できる利点をもつ。

一方この状態で主エレベータを下降させる場合は主エレ
ベータのケージ重量とラム重量の圧力のかかった主シリ
ンダ内の作動油を油圧ポンプにより約1/2Wの重量に相当
する圧力を付加してバランスエレベータの副シリンダ内
に送る。このように作動させることによりバランスエレ
ベータは主エレベータの下降スピードと同一のスピード
（Ｖ）で上昇することになる。即ち、この場合のモータ
の必要な動力はおよそ次のようになる。

1/2W×Ｖ ……（３） 従って上記第（１）式及び第（２）式に比べて非常に小
さい容量のモータで運転できる利点を有する。

また逆に、主エレベータに最大積載重量（Ｗ）が加わっ
た状態で主エレベータを上昇させる場合は上記とは逆に
主エレベータ側の付加が約1/2Wだけ大きくなるのでバラ
ンスエレベータの調整ウェイト重量、固定ウェイト重量
及びラム重量の圧力が作用した副シリンダ内の作動油を
油圧ポンプにより約1/2Wの重量に相当する圧力を付加し
て主エレベータの主シリンダ内に送って主エレベータを
上昇させると同時にバランスエレベータを下降させる。
この場合の油圧ポンプを駆動するモータの必要な動力は
エレベータの上昇・下降スピードをＶとすると第（３）
式と同様に表わされ大きな省エネルギーとなる。

一方この状態で主エレベータを下降させる場合は両エレ
ベータのシリンダ内を連通して主エレベータを自重降下
させることにより該エレベータの下降スピードと同一ス
ピードでバランスエレベータを上昇させることができる
ので油圧ポンプを駆動する必要はなく、さらに上記と同
様に回生電力を利用できる利点がある。

このようにバランスエレベータの調整ウェイトの重量は
最大積載重量の約1/2が一般的であるがこの重量は主エ
レベータ側の連通路内とバランスエレベータ側の連通路
内の圧力差が実際の使用状況により全体として小さくな
るように効率の面から最も有効な値に設定すべきであ
る。

そして、主エレベータ側の連通路に非常下降弁を設けて
あるのでバランスエレベータや油圧ポンプの故障時等に
も、これらと無関係に主エレベータを下降させる利点を
有する。

さらに修正用油圧ポンプはリークした作動油を副シリン
ダ内に供給できるので、バランスエレベータの主エレベ
ータに対する関係位置を常に一定に保つことのできる特
徴をもつ。

また第（３）式で示すようにモータの動力も従来の比較
して小さくなるので小容量のモータで良く、電気設備費
も安価となる。

さらに両シリンダ内だけで作動液の受け渡しを行なうの
で作動油を貯えておく油タンクは非常に小さいもので十
分であるためスペース的に有利であり、作動油の発熱が
少ないので油量も少なくと済む。

またバランスエレベータは建物のデッドスペースに取り
付けることができるので新たなスペースを必要とせず、
かつ従来のように重りの荷重を建物で保持する構造も必
要ない特徴をもつ。さらに駆動モータの電源はインバー
タ制御であるので通常のエレベータの加速時におけるシ
ョックによる乗心地の悪さは速度制御によって解消でき
る（特願昭62-152784号参照）。なおインバータを設け
ない通常の可変ポンプを用いることも可能である。

〔実施例〕

次に本発明の一実施例について説明する。

第１図は本発明の省エネルギー型油圧エレベータの一例
であり主シリンダ（１）内に作動油を流入または流出さ
せることにより上端に人と荷物のいずれか一方または双
方の積載用ケージ（２）を取り付けた主ラム（３）を上
下させる主エレベータ（４）と、固定ウェイト（５）を
一体に設けた副ラム（３′）及び副シリンダ（６）から
なるバランスエレベータ（７）のそれぞれのシリンダ
（１）（６）内を連通する連通路（８）を設け、該連通
路（８）にインバータ制御装置（図示せず）を備えたモ
ータ（９）により駆動される油圧ポンプ（10）及び速度
調整弁（11）（11′）等からなる油圧回路（12）を設
け、さらに連通路（８）の主エレベータ側には非常時に
作動油を排出するチェック弁からなる非常下降弁（20）
を設け、かつ連通路（８）のバランスエレベータ側には
副シリンダ（６）内に作動油を供給する修正用油圧ポン
プ（14）を設けたものである。

バランスエレベータ（７）にはさらに主エレベータ
（４）の最大積載重量の約1/2の重量の調整ウェイト（1
3）を上記固定ウェイト（５）上に取り付けた。

なお速度制御弁（11）（11′）はそれぞれチェック弁を
有しているので各エレベータの停止位置をほぼ完全に確
保できる。

このような構成の省エネルギー型油圧エレベータの作動
を次に説明する。

I.主エレベータのケージ内に人および積載荷物がない場
合 この場合はバランスエレベータ（７）側が調整ウェイト
の荷重分だけ高圧になるがこのときに主エレベータを上
昇させるにはバランスエレベータ（７）をその自重で下
降させることにより作動油を連通路（８）内を流通さ
せ、バランスエレベータ（７）側の高速制御弁（11′）
により連通路（８）を絞り、高圧側の副シリンダ（６）
内の作動油が低圧側の主シリンダ（１）へ流れる速度を
制御して主エレベータ（４）を上昇させる。この際同時
に油圧ポンプ（10）は回転するのでモータ（９）を発電
機として作用させ、回転エネルギーを電力としてインバ
ータへ回生して貯蔵又は放出する。

次に主エレベータを下降させるには主エレベータ（４）
側の速度制御弁（11）により連通路（８）を開き油圧ポ
ンプ（10）を回転して低圧側の主シリンダ（１）内の作
動油を高圧側に圧送する。このとき油圧ポンプ（10）に
より作動油に加える圧力は調整ウェイト（13）の重量に
相当する圧力以上とする。

II.主エレベータのケージ内に最大限の積載重量（Ｗ）
が付加されている場合 この場合は主エレベータ（４）側が調整ウェイトの荷重
分だけ高圧になるが、先ずこのときに主エレベータ
（４）を上昇させるにはバランスエレベータ（７）側の
速度制御弁（11′）により連通路（８）を開き油圧ポン
プ（10）を回転して低圧側の副シリンダ（６）内の作動
油を高圧側の主シリンダ（１）内に少なくとも調整ウェ
イトの荷重に相当する圧力を付加して圧送し主エレベー
タ（４）を上昇させる。

次に主エレベータ（４）を下降させるには主エレベータ
（４）側の速度制御弁（11）により連通路（８）を絞り
主エレベータ（４）の自重下降により高圧側の主シリン
ダ（１）から低圧側の副シリンダ（６）に作動油を移動
させて速度を制御しながら主エレベータ（４）を下降さ
せるとともにバランスエレベータ（７）を上昇させる。
同時に回生電力はインバータ内で蓄電するか又は電源に
戻す。

III.省エネルギー効果 次に本実施例にもとずいてバランスエレベータ（７）を
用いた場合の省エネルギーの効果を計算した。主エレベ
ータ及びバランスエレベータの各構成部品の重量等を第
１表に示した。

先ずバランスエレベータ（７）においては加わる荷重は
常にラム重量、固定ウェイト重量及び調整ウェイト重量
の和であり、従って副シリンダ（６）内に発生する静圧
はシリンダの断面積が（35/2）²π＝961.6cm²であるか
ら第（４）式のようになる。

次に主エレベータ（４）のケージ（２）に積載物がない
場合、即ちno load時に主シリンダ（１）内に発生する
静圧はシリンダの断面積が（30/2）²π＝706.5cm²だか
ら第（５）式のようになる。

また主エレベータ（４）に最大積載重量（13,000kg）が
加わった場合、即ちfull load時に主シリンダ（１）内
に発生する静圧は第（６）式のようになる。

以上から主シリンダ（１）内と副シリンダ（６）内とに
発生する最大圧力差を求めるが実際には運動部分には抵
抗がある（本実施例ではシリンダの上昇時には＋3kg/cm
²、下降時には−3kg/cm²とした）ので上記（４）（５）
（６）の静圧はエレベータの上昇時と下降時では異なっ
てくるためno load時とfull load時では次の第２表及び
第３表に示すようになる。

第２表及び第３表より最大圧力差は15.2kg/cm²であり、
これはモータ（９）の最大馬力に相当するものである。
他方バランスエレベータ（７）を設置しない場合、即ち
第２図に示す場合にはモータに必要な馬力はfull load
時に主エレベータ（４）が上昇する時の静圧に相当する
ので、第３表より41.9kg/cm²である。従って300mm外径
のラムを押し上げる速度が同じならば次式で示すように
消費エネルギーは1/2.75に低減する。

〔発明の効果〕 このように本発明によればスペースをとらずレイアウト
上も有利な油圧エレベータを提供でき、さらに必要な動
力や設備電力の小さい省エネルギー型である等顕著な効
果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図及び第
３図は従来例を示す説明図である。 １……主シリンダ ２……人と荷物のいずれか一方または双方の積載用ケー
ジ ３……主ラム ３′……副ラム ４……主エレベータ ５……固定ウェイト ６……副シリンダ ７……バランスエレベータ ８……連通路 ９……モータ 10……油圧ポンプ 11,11′……速度制御弁 12……油圧回路 13……調整ウェイト 14……修正用油圧ポンプ 15……ラム 16……油圧シリンダ 17……ワイヤー 18……滑車 19……重り 20……非常下降弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主シリンダ内に作動油を流入または流出さ
   せることにより人と荷物のいずれか一方または双方の積
   載用ケージを取り付けたラムを上下させる主エレベータ
   と、固定ウェイトを取り付けたラム及び副シリンダから
   なるバランスエレベータのそれぞれのシリンダ内を互い
   に油圧ポンプを介して連通する連通路を形成し、さらに
   最大積載重量の約1/2の重量の調整ウェイトを上記固定
   ウェイトに取り付けて主エレベータ側の連通路内の油圧
   とバランスエレベータ側の連通路内の油圧との圧力差を
   小さくし、かつ主エレベータ側の連通路に内部の作動油
   を排出する非常下降弁を設け、さらにリークした作動油
   をバランスエレベータ側の連通路に補って主エレベータ
   のラムとバランスエレベータのラムとの上下の位置関係
   を一定なものに維持する修正用ポンプを設け、主エレベ
   ータの積載重量が調整ウェイトより大きい場合におい
   て、主エレベータを上昇させるときは油圧ポンプを駆動
   して作動油をバランスエレベータの副シリンダ内から主
   エレベータの主シリンダ内に送り、一方この場合に主エ
   レベータを下降させるときは主エレベータをその自重で
   下降させることにより主シリンダ内の作動油を連通路内
   を流通させて副シリンダ内に送りかつ流通する作動油に
   よって油圧ポンプ及びモータを回転させ、また主エレベ
   ータの積載重量が調整ウェイトより小さい場合において
   主エレベータを上昇させるときはバランスエレベータを
   その自重で下降させることにより副シリンダ内の作動油
   を連通路内を流通させて主シリンダ内に送りかつ流通す
   る作動油によって油圧ポンプ及びモータを回転させ、一
   方この場合に主エレベータを下降させるときは油圧ポン
   プを駆動して作動油を主シリンダ内から副シリンダ内に
   送る油圧回路を連通路に形成しさらに油圧ポンプの駆動
   用モータをインバータ制御する装置を設けたことを特徴
   とする省エネルギー型油圧エレベータ。