JPH08165076A - 流体圧エレベータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、流体圧エレベータの最大動力および
消費エネルギを低減することを目的とする。 【構成】流体圧シリンダ１０を複動式として上下にシリ
ンダ室を配置し、ボンベ１４内の高圧圧縮性流体室を乗
りかご１を上昇させる側のシリンダ室１２と連通させ、
ピストン１１に作用させる。 【効果】乗りかご１を上昇させる側のシリンダ室１２に
高圧圧縮性流体室の圧力を作用させることにより、乗り
かご１に作用する重力を部分的に補償する効果を得るこ
とができ、ポンプ２０、モータ１９および方向制御弁１
８の容量を低減できるとともに、消費エネルギの節減が
図れる。

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に圧力流
体を給排することによって乗りかごを昇降させる形式の
流体圧エレベータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の流体圧エレベータでは、上昇時に
は動力により流体圧シリンダに非圧縮性流体を供給し、
下降時には乗りかごの自重を利用して流体圧シリンダか
ら非圧縮性流体を排出するという駆動方法を用いてい
た。このとき給排される流体流量は、流路に設けられた
弁の開度を調節するか、モータ速度制御或いは流体圧ポ
ンプの回転速度を調整するかにより制御されていた。

【０００３】このような方法により駆動される流体圧エ
レベータは、上昇時に位置エネルギとして蓄えたエネル
ギを下降時に無為に捨てているため、ロープ式エレベー
タに比べてエネルギ効率が悪くなるという問題を有す
る。例えば下降時に流体圧シリンダから排出される流体
流量を制御弁により調節する駆動方式の場合、乗りかご
位置エネルギは流体温度や弁周辺構造の温度を上昇させ
る熱エネルギとして放出される。またポンプの回転数に
より流量調整を行う場合には、位置エネルギはポンプを
駆動するモータにより回生されて、最終的にはやはり抵
抗器により熱として放出される。

【０００４】この問題に対して、流体圧エレベータのエ
ネルギ効率を改善する手法として、流量制御を行うポン
プの吸込側ポートに圧力を加えて乗りかご重量を補償す
る方式として特開昭６１−６０５８７号公報、特開平４
−２７７１８０号公報、或いは釣合おもりを用いて乗り
かご重量補償を行う方式として特開平５−２５４７５８
号公報、特開平５−１１６８６４号公報、特開昭６１−
１２７５８５号公報が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の発明に
おいて、特開昭６１−６０５８７号公報記載のものは、
ポンプポートを加圧する高圧空気が油に溶けてしまい高
圧を維持するためには頻繁に高圧空気を補充しなければ
ならない。特開平４−２７７１８０号公報記載のもの
は、圧縮性流体と非圧縮性流体の作動流体を分離する機
構を設けなければならないため構造が複雑となる。さら
に、管路途中で漏れた作動流体を気密タンクに再度加圧
封入し直す必要があった。

【０００６】一方後者３例は、昇降路内に釣合おもり構
造を設けなければならないため、占有面積が大きくなる
という問題を持つ。

【０００７】このため本発明の目的としては、上記の問
題を解決し、乗りかご重量を補償して最大動力を減少及
びエネルギ効率を改善した流体圧エレベータとその動作
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、流体圧エレ
ベータを駆動する流体圧シリンダのピストン機構の両側
に気密室を設けて複動式シリンダとすることにより、シ
リンダロッドに対して押し方向・引っ張り方向の両方に
力を加えることができる構造として、以下のようにして
乗りかご重量を補償しエレベータを上昇及び下降させ
る。

【０００９】固定した静プーリを用いることにより流体
圧シリンダ頂部に固定した動プーリを流体圧シリンダに
より引下げることで乗りかごを上昇させ自重により動プ
ーリを引き上げることで乗りかごを下降させる方式の流
体圧エレベータでは、上方のシリンダ室に高圧圧縮性流
体により圧力をかけることにより乗りかご重量を補償
し、下方のシリンダ室に非圧縮性流体を給排し、その流
体流量を制御する。

【００１０】前記の静プーリを用いずに、流体圧シリン
ダ頂部に固定した動プーリを流体圧シリンダにより押し
上げることで乗りかごを上昇させ、自重により動プーリ
を押し下げることで乗りかごを下降させる方式の流体圧
エレベータでは、下方シリンダ室に高圧圧縮性流体によ
り圧力をかけることにより乗りかご重量を補償し、上方
のシリンダ室に非圧縮流体を給排し、その流体流量を制
御する。

【００１１】つまり、流体圧エレベータを上昇させる側
のシリンダ室に高圧圧縮性流体により圧力をかけること
により乗りかご重量を補償し、下降させる側のシリンダ
室にポンプにより給排する流体流量を制御するというこ
とである。

【００１２】以上の方法により上記の目的の流体圧エレ
ベータは達成される。尚、静プーリを用いた場合の流体
圧エレベータにおいては、静プーリを固定する軸と流体
圧シリンダを連結して一体構造としたプーリ枠を天井梁
から吊り下げるようにすることが好ましい。

【００１３】またこのような流体圧エレベータでは、流
体圧シリンダとポンプの間に方向制御弁を設け、乗りか
ご静止時にはこの方向制御弁を閉じることにより乗りか
ごの沈下を防ぐ。そして駆動開始時には、まずポンプを
回転させて高圧圧縮性流体室の膨張力と釣り合う圧力と
ほぼ等しい圧力をポンプのシリンダ側吐出口に発生さ
せ、その後方向制御弁を開き、更に方向制御弁が一定開
度以上開いた状態となってからポンプによりシリンダに
非圧縮性流体を給排するという順序で駆動装置を作動さ
せる。次に、乗りかごを上昇或いは下降させるときに
は、エレベータ乗りかごの目標速度カーブとその値に比
例した目標ポンプ回転数を発生させる装置を有して、そ
の装置より得られた目標ポンプ回転数出力と、ポンプの
漏れやシリンダ摩擦力を補償するために必要なポンプ回
転数との和に相当する回転数でポンプを回転させる。

【００１４】以上の構成と方法により上記の目的は達せ
られる。

【００１５】尚、この発明において上昇させる側のシリ
ンダ室に圧力をかける高圧圧縮性流体とは高圧の窒素ま
たは高圧の空気を使用すること、下降させる側のシリン
ダ室に給排する非圧縮性流体とは油を使用することが適
当である。

【００１６】また、この発明においてピストン機構とは
１本の流体圧シリンダを高圧圧縮性流体と非圧縮性流体
とに仕切るピストンのこと、或いは高圧圧縮性流体室内
のピストンと非圧縮性流体室内のピストンとを連動させ
るピストンロッドを含む部分のことである。また、乗り
かご側でない方のロープの端を固定するための固定具は
乗りかご昇降路底部、昇降路壁部、プーリ枠等エレベー
タを設置する建屋の不動部に取付けロープを固定する。

【００１７】

【作用】流体圧エレベータを上昇させる側のシリンダ室
に圧力をかける高圧圧縮性流体は、乗りかご重量を補償
する作用をもつ。このため、流体圧エレベータを下降さ
せる側のシリンダ室に給排する流体流量を制御するため
に必要な力は、上記高圧圧縮性流体が発生する力と乗り
かご重量とのアンバランス成分と、乗りかごを加減速さ
せるために必要な慣性力との和となる。これにより、乗
りかご重量を補償せずに全ての乗りかご重量をシリンダ
室に非圧縮流体を給排することで負担する場合と比べ
て、必要とされる最大動力が大幅に減少される。

【００１８】

【実施例】本発明による第１の実施例の概略を図１、図
２に、その具体的構成を図３に示す。◆乗りかご１はガ
イドローラ４２によってガイドレール２に拘束されてい
る。図では見えないが乗りかご１の反対側にもガイドロ
ーラ４２及びガイドレール２があり、左右及び前後方向
に拘束されるので乗りかご１は上下方向のみに動く。乗
りかご１のガイドレール２のない面で乗降用のドア４０
の反対側の底部に設けられた固定具４１にはロープ３が
固定されており、さらに図１の様にロープ３の他端は静
プーリ４、動プーリ５を介してプーリ枠６の固定具４１
に固定される。プーリ枠６は連結材７により天井梁８に
固定される。

【００１９】２つのプーリのうち静プーリ４はプーリ枠
６の乗りかご側最上階の床面より上部に固定され、動プ
ーリ５はプランジャ９を介してシリンダ１０内部のピス
トン１１に連結される。シリンダ１０もプーリ枠６に固
定される。即ちプーリ枠６はシリンダ１０と静プーリ４
を連結し、両者の間に作用する圧縮力を支える役割を果
たす。そして、シリンダ１０は天井梁８から吊り下がる
構造となっている。

【００２０】この構成方式は、特開昭６３−２４２８８
６号公報において開示されている発明によるものであ
る。本発明の実施はこの方法によらずともよく、図２の
様に、静プーリ４を固定する連結材７とロープ３の一端
を天井梁８に固定し、シリンダ１０はシリンダ架台４３
を用いて昇降路底部に固定しても実施できる。ただしこ
の場合は、静プーリ４、動プーリ５、ロープ３の固定端
の間に働く圧縮力が天井梁８と昇降路底部の間にも作用
することになるため、プーリ枠６を設けないときと比べ
て建屋構造に大きな負担がかかることになる。

【００２１】よって、一般的にはプーリ枠６を設け、建
屋の強度が非常に高い場合にはプーリ枠６を設けずに本
実施例を行えばよい。

【００２２】図３はプーリ枠６を設けたときの構成図で
ある。シリンダ１０の内部は複動式シリンダとなってお
り、ピストン１１を上方にも下方にも押すことができる
ように、シリンダ室をピストン１１の上下両側に有す
る。ピストン１１と、シリンダ１０のプランジャ９が通
る部分には高圧圧縮性流体や非圧縮性の作動流体が漏れ
ないようにパッキン３９を備えている。上方シリンダ室
１２は配管１３を介してボンベ１４の高圧圧縮性流体室
１５と連通する。一方下方シリンダ室１６は配管１７を
介して方向制御弁１８と連通しており、方向制御弁１８
の他端は回転数制御可能なモータ１９により駆動される
双方向固定容量ポンプ２０を経て、大気圧に等しい圧力
の非圧縮性の作動流体を貯蔵する作動流体タンク２１に
つながる。

【００２３】ボンベ１４には、高圧圧縮性流体を補給す
ることができるように補給口３８を設けてある。ボンベ
１４は、図１、図２のように昇降路内に設置してもよい
し、図３のようにプーリ枠６に設置してもよい。いずれ
の場合も、ボンベ固定具４４を使用してしっかりと固定
してある。方向制御弁１８は通常時には逆止弁、作動時
には開状態となるポペット弁であり、電磁力により直接
駆動されるものでもよいし、パイロット回路を用いた油
圧回路により駆動されるものでもよい。◆図示はしてい
ないがプーリ枠６を設けないときも上記の構成は変わら
ない。

【００２４】本実施例では静プーリ４と動プーリ５を１
個づつ用いて、ピストン１１の速度に対して乗りかご１
の速度が２倍となるような構成を採っているが、本発明
の適用は必ずしも上記の構成のみに限定されるものでは
ない。即ち、静プーリ４と動プーリ５をそれぞれ複数個
ずつ用いる構成により、乗りかご１の速度がピストン１
１の速度の２倍を超える構成として流体圧エレベータに
適用することも可能である。また、動プーリ５の後に静
プーリ４をもう一つ設けてプーリ枠下側、シリンダ１０
上部、或いは昇降路底部にロープ３を固定することも可
能である。

【００２５】図４に、高圧圧縮性流体室１５の圧力を適
切に設定したときの、乗りかご位置変化に対する高圧圧
縮性流体室１５の圧力の関係を示す。◆図中の破線及
び破線は、それぞれ全負荷、つまり最大積載量として
定員乗客が搭乗したとき、或いは無負荷時、つまり乗客
がゼロのときの乗りかご重量を補償するためにピストン
１１に作用させなければならない力の総和を、高圧圧縮
性流体室１５側の圧力に換算したもの P_c を表し、実線
は高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a を表わす。高圧圧
縮性流体室１５の圧力 P_a はポリトロープ変化に従うの
で、下に凸の曲線となっている。以下に高圧圧縮性流体
室１５の圧力 P_aの設定方法について説明する。

【００２６】本実施例で乗りかご１を上昇させるために
は、ピストン１１を下方に移動させる必要がある。この
とき、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a が低くて乗りか
ご１の重量を支えられない場合には、ポンプ２０により
下方シリンダ室１６の作動流体を排出しても、下方シリ
ンダ室１６内にキャビテーションが生じてしまい、ピス
トン１１が下方に作動できなくなる。よって、高圧圧縮
性流体室１５の圧力 P_a は、全ての条件下において乗り
かご１の重量を支え、なおかつ場合によっては加減速さ
せられる値に設定しなければならない。

【００２７】ここで、最大積載量の負荷を搭載した乗り
かご１の重量を m_cf、ピストン１１に対する乗りかご１
の速度の比、つまり、（乗りかご１の速度）／（ピスト
ン１１の速度）を n、ピストン１１の高圧圧縮性流体室
１５側の受圧面積を S_a、重力加速度を g、乗りかご１
に発生させられる上方への加速度を a_c とすると、

【００２８】

【数１】

【００２９】となる。そして、上式に対して高圧圧縮性
流体室１５の圧力 P_a は、次の２つの条件を満足しなけ
ればならない。

【００３０】（１）乗りかご１が最上階にあり、かつ乗
りかご１の負荷が最大積載量一杯となっているとき、高
圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a により乗りかご１に発生
することができる上方への加速度 a_c は、速度制御のた
めに必要な加速度として重力加速度 g の０．０１倍程
度以上でなければならない。

【００３１】（２）乗りかご１が最上階の１階床下にあ
り、かつ乗りかご１の負荷が最大積載量一杯となってい
るとき、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a により乗りか
ご１に発生することができる上方への加速度 a_c は、走
行開始時に必要な最大加速度として重力加速度 g の
０．０５倍から０．０９倍程度以上でなければならな
い。

【００３２】まず（１）の条件について説明する。◆乗
りかご１が最上階にあり上方シリンダ室１２の容積が最
大になるとき、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a は最も
低くなる。このとき最上階に乗りかご１があるため上昇
運転を行う可能性はないから、 a_c は速度制御に必要な
加速度として重力加速度 g の０．０１倍程度の加速度
が必要となるだけである。よって高圧圧縮性流体室１５
の圧力 P_a は、最上階において最大積載状態にある乗り
かご１に重力加速度 g の０．０１倍程度の加速度を発
生させることができればよい。

【００３３】次に（２）の条件について説明する。◆乗
りかご１が最上階の１階床下にある場合には、上昇運転
が行われる可能性がある。一般に乗りかご１走行開始時
の最大加速度は、重力加速度 g の０．０５倍から０．
０９倍程度であるので、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P
_a は、最大積載状態にあるにある乗りかご１に重力加速
度 g の０．０５倍から０．０９倍程度の加速度を発生
させることができなければならない。

【００３４】ここで、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a
は、前記の通りポリトロープ変化に従うので下に凸の曲
線となっている。そのために、最上階の１階床下におい
て最上階時より高くなってはいるが、高圧圧縮性流体室
１５の容積が大きくて最上階と１階床下の位置における
高圧圧縮性流体室１５の圧力差が微小のとき、 a_c は条
件（１）を満たしても条件（２）を満たさないことがあ
る。このような場合には、条件（２）が満足されるよう
に高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a を高める必要があ
る。

【００３５】結局、高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a
は、最上階において最大積載状態にある乗りかご１の重
量を支持するために必要な圧力の１．０１倍から１．０
９倍の範囲内に設定され

【００３６】

【数２】

【００３７】となる。更に、長年の使用により高圧圧縮
性流体室１５の圧縮性流体が漏れて圧力が低下する可能
性がある場合には、（数２）の範囲よりも更に若干高め
に高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a を設定してもよい。

【００３８】以上のように最上階を基準とすることによ
り高圧圧縮性流体室１５の設定圧力P_a を決定すること
ができる。

【００３９】さて以降では上記のようにして決められる
P_a と前記の P_c とを用いて、本実施例により如何に必
要とされる最大動力が減少されるかを説明する。◆ま
ず、従来の流体圧エレベータでは高圧圧縮性流体による
乗りかご重量の補償を行っていないため、本実施例とは
逆に作動流体を上方シリンダ室１２に送り込み、下方シ
リンダ室１６は大気と連通させる構造としなければなら
ない。このときに乗りかご重量を静的に支えるためにポ
ンプにより発生しなければならない上方シリンダ室１２
側圧力を下方シリンダ室１６側圧力に換算した圧力 P_h1
は

【００４０】

【数３】

【００４１】となる。

【００４２】一方本実施例による流体圧エレベータで
は、ポンプにより発生しなければならない下方シリンダ
側１６の圧力 P_h2 は

【００４３】

【数４】

【００４４】となる。ただし、S_a は上方シリンダ室１
２側受圧面積、S_c は下方シリンダ室１６側受圧面積で
ある。P_h1 が最大となるのは全負荷時であり、乗りかご
１の位置に関わらず常に図４中破線の値となる。

【００４５】一方 P_h2 が最大となるのは無負荷時で乗
りかご１が最下階にあるときであり、図４中で実線と
破線の差となる。実際のエレベータの構成では、無負
荷時乗りかご重量補償圧力を１とすると、全負荷時乗り
かご重量補償圧力は２程度となる。乗りかご１が最上階
にある時の高圧圧縮性流体室１５の圧力 P_a を前記のよ
うな方法により、全負荷時乗りかご重量補償圧力の１．
０９倍とすると、最上階における P_a は２．１８とな
り、また乗りかご位置変化による高圧圧縮性流体室１５
の圧力変動が５％であるとすると、最下階における P_a
は２．２９となる。よって、P_h1 の最大値は２、P_h2 の
最大値は１．２９となるので、本実施例により最大動力
は６５％程に抑えられることになる。

【００４６】本実施例では、図１から図３の様に動プー
リ５によりロープを下方に引張ることにより乗りかご１
を上昇させているため、シリンダを押し上げて乗りかご
を上昇させる形と異なり、プランジャ９には引張力のみ
が働く。以後この構造を引下げ式と呼ぶ。

【００４７】この構造により、座屈を防ぐためにプラン
ジャ９の断面積を大きくする必要がなく、プランジャ製
作精度と信頼性の向上及び製作コストの低減が達成でき
る。さらにプランジャ断面積が小さいということは、そ
れに接続されるピストン９の受圧面積をも小さくできる
ということであり、流体圧を高くして流体流量を減少さ
せることができ、方向制御弁１８、モータ１９、ポンプ
２０及び作動流体タンク２１を小さくすることができ
る。また同時に、乗りかご１の昇降により上方シリンダ
室１２から給排される高圧圧縮性流体の容積も小さくな
るため、ボンベ１４を極度に大きくすることなく高圧圧
縮性流体室１５の圧力変動を小さく抑えることができ
る。

【００４８】例えば、ピストン１１の上方シリンダ側受
圧面積が５０ｃｍ²、エレベータのストロークが１０
ｍ、乗りかご１が最上階にあるときの高圧ガス室圧力が
１５０ｋｇｆ／ｃｍ²、ポリトロープ指数が１．３とす
ると、上方シリンダ１２の容積変化は２．５×１０⁴ｃ
ｍ³となる。ここで高圧圧縮性流体室１５の圧力変動を
５％以内に抑えるためには、高圧圧縮性流体室１５の容
積を約６．６×１０⁵ｃｍ³とすればよい。この値は、底
面が直径５００ｍｍ、高さが３．４ｍの円筒を内面にも
つ容器により実現可能である。この事柄は即ち、流体圧
エレベータ全体の省スペース化、搬入の容易化、製作コ
スト低減、信頼性の向上を可能とする。

【００４９】次に、本実施例のエレベータを駆動する方
法について説明する。図５はエレベータを駆動する際の
乗りかご１の速度曲線、図６は加速度曲線、図７はポン
プ２０吐出口の圧力（ポンプポート圧）曲線、図８は方
向制御弁１８の開閉を示す図である。また図９には制御
装置とその周辺装置のブロック線図を示す。図９におけ
るエレベータ機構部２７とはこの流体圧エレベータ全体
の機構部のことで、乗りかご１、ロープ３、静プーリ
４、動プーリ５、プランジャ９、シリンダ１０、ピスト
ン１１、上方シリンダ室１２、配管１３、ボンベ１４、
高圧圧縮性流体室１５、下方シリンダ室１６、配管１７
を含んでいる。以下に駆動の手順を記述する。

【００５０】（ａ）図５〜図８における時点Ａがエレベ
ータを起動するタイミングである。この時点においては
図８に示すように方向制御弁１８は閉の状態であり、ま
た図９に示す制御装置２２内のスイッチ２３は開状態、
ラッチ装置２４はゲイン装置２５からの入力をそのまま
出力する状態となっている。制御装置２２内のＣＰＵ２
６が外部より運転要求命令を受け取ると、制御装置２２
はエレベータ機構部２７から、シリンダ圧検出装置２８
により下方シリンダ室１６の圧力（シリンダ圧）と、ポ
ンプポート圧検出装置２９によりポンプポート圧を検出
する。そしてその差圧を計算し、ゲイン装置２５により
ゲイン値を乗じた回転数でモータ１９及びポンプ２０を
回転させる。上記の作用により、ポンプポート圧はシリ
ンダ圧とほぼ一致するまで上昇する。

【００５１】（ｂ）図５〜図８における時点Ｂまで一定
時間待ち、ポンプポート圧とシリンダ圧の差圧の絶対値
が一定限界値よりも大きい場合には、制御装置２２、モ
ータ１９、ポンプ２０またはエレベータ機構部２７に異
常があったものとみなして、エレベータの運転を中止す
る。そうでない場合にはエレベータの運転を開始する。
運転開始にあたって、図９においてＣＰＵ２６が方向制
御弁１８を開の状態とする。次に方向制御弁１８が一定
開度以上開くまで一定時間待った後、ラッチ装置２４を
ホールド状態とし、同時にスイッチ２３を閉じて速度カ
ーブ発生器３０に速度カーブを発生させる。制御装置２
２は、生成された速度カーブとラッチ装置２４にホール
ドされている値とを加算した値の回転数でモータ１９及
びポンプ２０を回転させる。

【００５２】（ｃ）速度カーブ発生器３０は乗りかご位
置検出装置３１により乗りかご位置を検出し、現在の発
生速度と比較し、減速開始時点に達したかどうかを判断
する。減速開始時点の手前である場合には加速から最大
速度へと至る速度カーブを生成し続け、減速開始時点に
達した場合には減速カーブを出力する。図５〜図８は最
大速度に達してその速度を維持した後の時点Ｃにおいて
減速開始時点に達したものとして描いてあるが、短階床
運転の場合には最大速度に達する前や最大速度を維持す
ることなく減速に移る場合もある。

【００５３】（ｄ）減速に移った後、速度カーブ発生器
３０は発生速度と低速着床速度の大小を比較する。この
低速着床速度とは、乗りかご１が十分に減速した後に停
止位置まで一定速度で移動する際の速度のことである。
発生速度が低速着床速度まで下がったら、それ以上減速
せずに低速着床速度に等しい値を出力する。この時点が
図５〜図８における時点Ｄである。

【００５４】（ｅ）速度カーブ発生器３０は乗りかご位
置が目標階床目前となった時点で、最終減速曲線を出力
する。この最終減速曲線とは、低速着床速度から停止状
態まで遷移させるための減速パターンであり、通常は台
形もしくは三角形の加速度波形を積分した速度曲線を用
いる。図５〜図８では、この区間を時点Ｅ〜Ｆの間とし
ている。また時点Ｆとなって乗りかご１が停止した時点
で方向制御弁１８を閉じる。

【００５５】（ｆ）最後に、方向制御弁１８が閉じきる
まで一定時間待った後、モータ１９の励磁を解除して運
転を休止してスイッチ２３を閉状態にしラッチ装置２４
のホールド解除をする。この時点が図５〜図８における
時点Ｇである。

【００５６】尚、以下の実施例においては特に述べない
限り上記の駆動方法等は、引下げ式の他の実施例におい
ても同一である。

【００５７】次に、本発明による第２の実施例の具体的
構造を図１０に示す。◆本実施例の特徴は、動プーリ５
を押し上げることにより乗りかご１を上昇させる方式を
採用している点である。以後この構造を押し上げ式と呼
ぶ。このため本実施例では、シリンダ内の上下シリンダ
室の役割が逆転する。即ち、下方シリンダ室１６が配管
１７を介してボンベ１４の高圧圧縮性流体室１５と連通
し、上方シリンダ室１２は方向制御弁１８及びポンプ２
０を介して作動流体タンク２１へとつながる。また本実
施例では、ボンベ１４は昇降路底部に設置され、ボンベ
固定具４４により固定される。ロープ３も乗りかご１の
固定具４１からすぐに動プーリ５に懸け渡し他端は昇降
路底部の固定具４１に固定される。

【００５８】本実施例により構成されたエレベータを駆
動方法は、第１の実施例における駆動手順（ａ）〜
（ｆ）において上方シリンダ室１２を下方シリンダ室１
６、下方シリンダ室１６を上方シリンダ室１２とするこ
と以外は同一である。つまり、第１の実施例の駆動手順
（ａ）においてシリンダ圧検出装置２８により上方シリ
ンダ室１２の圧力（シリンダ圧）を検出する構造にすれ
ば良い。◆尚、以下においてこの駆動方法は、押し上げ
式の他の実施例においても同一である。

【００５９】本実施例の最大の利点は建屋構造への負担
にある。図１から図３に示した第１の実施例ではプーリ
枠６やシリンダ１０等の駆動要素を天井梁８から吊り下
げる必要があるため、その重量が建屋構造への負担とな
る。これに対して本実施例では、駆動要素を全て昇降路
底部に設置することができるため、昇降路底部さえ補強
すれば建屋構造に負担をかけることは全くない。そのた
めに、建屋強度が弱い建物にも設置することが可能であ
る。

【００６０】次に、本発明による第３の実施例の具体的
構造を図１１に示す。本実施例の特徴は、ボンベ１４を
廃して高圧圧縮性流体室１５をシリンダ１０の外環に設
けたことである。図１１ではシリンダ１０を２重筒構造
として外側を高圧圧縮性流体室１５としている。高圧圧
縮性流体室１５は連通孔３２により上部シリンダ室１２
と連通している。以後この構造を２重筒シリンダと呼
ぶ。

【００６１】２重筒シリンダを用いることにより、以下
のような利点が生じる。

【００６２】（ａ）シリンダ１０と高圧圧縮性流体室１
５を一体化したことにより部品点数が少なくなり、製作
コストの低減が図れる。

【００６３】（ｂ）エレベータの設置にあたり、昇降路
内に搬入する部品点数が少なくなるため、設置工程数の
低減が図れる。

【００６４】（ｃ）上方シリンダ室１２と高圧圧縮性流
体室１５を接続する配管１３が不要なため、設置工程数
の低減が図れるとともに、高圧圧縮性流体が漏洩する恐
れがないので、維持管理が簡略化できる。

【００６５】また、第１の実施例同様にプーリ枠を設け
る、設けないのいずれも可能であるし、プーリ枠６を天
井梁８から吊り下げずに図１２の様に２重筒シリンダを
床にシリンダ架台４３を用いて固定することにより、引
下げ式の小型化と、押し上げ式の建屋に全く負担をかけ
ないことと、前記の（ａ）〜（ｃ）の全ての利点を持つ
エレベータを設置することも可能である。

【００６６】尚、図示はしないが押し上げ式の流体圧エ
レベータに同様の２重筒シリンダを用いても前記の
（ａ）〜（ｃ）の利点を得ることができる。ただし、上
記の引下げ式に採用した場合と複動式シリンダ内の上下
シリンダ室の役割が逆転する。即ち、下方シリンダ室１
６が連通孔３２を介して高圧圧縮性流体室１５と連通
し、上方シリンダ室１２は方向制御弁１８及びポンプ２
０を介して作動流体タンク２１へとつながるので（ｃ）
の上方シリンダ室１２が下方シリンダ室１６となる。以
下の実施例においても押し上げ式に用いることができる
場合は同様に上下シリンダ室の役割が逆転する。

【００６７】次に、本発明による第４の実施例の具体的
構造を図１３に示す。◆本実施例は、第１の実施例にお
いてプーリ枠６を使用したときに用いることができる構
造である。本実施例の特徴は、ボンベ１４を廃して高圧
圧縮性流体室１５をプーリ枠６内に設け、プーリ枠６と
高圧圧縮性流体室１５の殻構造を有したことである。

【００６８】図１３ではプーリ枠の支柱のうちの１本を
中空の部材に置き換え、上端と下端をボルト締結もしく
は溶接して内部に気密性をもたせている。これにより、
前述の２重筒シリンダを用いた場合と同様の利点が得ら
れる。即ち、部品点数が少なくなることによる製作コス
トの低減、エレベータの設置にあたり昇降路内に搬入す
る部品点数が少なくなることによる設置工程数の低減が
図れる。

【００６９】更に、本実施例の利点として次のことが挙
げられる。図中の静プーリ４と動プーリ５の間には乗り
かご重量による圧縮力が働くので、プーリ枠６の支柱に
も圧縮荷重が作用する。このため、プーリ枠６は圧縮荷
重による座屈に耐えるだけの強度をもたなければなら
ず、非常に堅固な構造となる。ところが高圧圧縮性流体
室１５をプーリ枠６内に設けると、高圧圧縮性流体室１
５の上下端面に内部流体の圧力が加わり乗りかご重量に
よる圧縮力を相殺するため、座屈が生じ難くなる効果が
生じ、結果としてプーリ枠６の構造を簡素化できる。

【００７０】例えば、乗りかご重量が２０００ｋｇであ
る場合、ロープ張力も同じく２０００ｋｇとなり、静的
状態においてプーリ枠６の縦材にかかる圧縮荷重の総和
は４０００ｋｇとなる。これに対して、高圧圧縮性流体
室１５内の圧力が１５０ｋｇ／ｃｍ²、上下端面の受圧
面積が２５ｃｍ²である場合、内部流体圧力により高圧
圧縮性流体室１５の上下端面に作用する力は３７５０ｋ
ｇであり、上記の圧縮荷重をほぼ相殺することができ
る。

【００７１】尚、プーリ枠６の縦材にかかる圧縮荷重を
相殺するために必要な高圧圧縮性流体室１５の上下端面
受圧面積が小さい場合、プーリ枠６内に設けた高圧圧縮
性流体室１５の容積も小さくなるため、乗りかご１の上
下に伴う高圧圧縮性流体室１５内の圧力変動が大きくな
り、最大動力の抑制効果が低減されてしまう問題が生じ
る。この場合には、プーリ枠６内に設けた高圧圧縮性流
体室１５とは別に、第１、第２の実施例のように別置き
のボンベ１４を設けたり第３の実施例のように２重筒シ
リンダを設けて、上記高圧圧縮性流体室１５と並列に接
続することにより、高圧圧縮性流体室１５内圧力の変動
を抑制してもよい。

【００７２】また、意図的に殻構造と２重筒シリンダを
組み合わせて使用することにより、双方の利点を共有で
きることに加えて、空間の有効利用ができ、狭い場所に
も設置が可能になる。

【００７３】次に、本発明による第５の実施例の具体的
構造を図１４に示す。◆本実施例が第１から第４の実施
例と異なる点は、油圧回路の構成である。第１から第４
の実施例では、引下げ式においては下方シリンダ室１
６、押し上げ式においては上方シリンダ室１２に給排す
る作動流体流量を、回転数制御可能なモータ１９と双方
向固定容量ポンプ２０の組み合わせにより調整してい
た。これに対して本実施例では、定回転数モータ３３、
１方向固定容量ポンプ３４、逆止弁３５、上昇時方向制
御弁３７、下降時方向制御弁３６を用いて作流流体流量
を制御し、乗りかごの上昇、下降を行う。

【００７４】まず上昇時には、下降時方向制御弁３６は
全開状態のままとし、定回転数モータ３３及びポンプ３
４も休止状態とする。そして、上昇時方向制御弁３７の
開度により下方シリンダ室１６から作動流体タンク２１
に戻される作動流体流量を調整することによって乗りか
ご１の上昇速度を制御することができる。

【００７５】一方下降時には、上昇時方向制御弁３７は
閉状態のまま、定回転数モータ３３を回転させてポンプ
３４に一定の流量を吐出させる。下降時方向制御弁３６
が全開状態のときには、ポンプ３４により吐出された流
量はそのまま下降時方向制御弁３６を通過して作動流体
タンク２１へと還流するが、下降時方向制御弁３６を閉
じていくと、ポンプ３４と下降時方向制御弁３６との間
の配管内の圧力が上昇し、下方シリンダ室１６内の圧力
に打ち勝った時点で逆止弁３５を押し開いて作動流体が
下方シリンダ室１６に流入する。よって、下降時方向制
御弁３６の開度によって乗りかご１の下降速度を制御す
ることができる。

【００７６】この方式の油圧回路は特開昭４９−１１６
４７５号公報において開示されているもので、ブリード
オフ方式と呼ばれる。本実施例は、このブリードオフ方
式油圧回路と本発明を組み合わせたものである。そのた
めに、本実施例においてはシリンダ圧検出装置２８、ポ
ンプポート圧検出装置２９が不要となる。更に制御装置
は図８に示されたものとは全く異なったものとなる。ブ
リードオフ方式油圧回路と組み合わせることの利点は、
回転数制御可能なモータ１９を使用することなく安価な
一定回転数で回転するモータ３３により構成することが
できることであり、製作コストを低減できることにあ
る。

【００７７】尚、図示はしないが押し上げ式の流体圧エ
レベータとをはじめ、全ての実施例における構造との組
合せが可能である。

【００７８】次に、本発明に使用する別の形のピストン
の具体的構造を図１５に示す。◆このピストンは、複数
のシリンダに分かれてなる互いに連動なピストンで、図
示はしないがすべての実施例のピストンと置き換えるこ
とが可能である。

【００７９】置き換える場合は、引下げ式の場合は、配
管１３をボンベ１４の高圧圧縮性流体室１５に、配管１
７を方向制御弁１８等を介して作動タンク２１につなげ
る。押し上げ式の場合は、配管１３を方向制御弁１８等
を介して作動タンク２１に、配管１７をボンベ１４の高
圧圧縮性流体室１５につなげる。

【００８０】このピストンの特徴は、上方シリンダ１２
室、下方シリンダ１６室ともにシリンダ室内面の精密研
削加工が必要ないことである。これにより加工コストの
大幅な削減が可能である。また、シリンダ接合材４５に
作業用の窓（図示せず）を取り付けてあるので、すべて
のパッキン３９が外部に面しているために、交換が容易
である。

【００８１】

【発明の効果】流体圧シリンダを複動式として、乗りか
ごを上昇させる側のシリンダ室に高圧圧縮性流体室の圧
力を作用させることにより、乗りかごに作用する重力を
部分的に補償する効果が得られ、ポンプおよびモ−タの
容量を低減できるとともに、消費エネルギの節減が図れ
る。また、プーリ枠を設けて天井梁側静プーリと流体圧
シリンダを連結することにより、建屋に対する負担を軽
減できる。また、上記プーリ枠と流体圧シリンダを一体
化して２重筒構造とすることにより、部品点数を減らし
配管を省略することができるようになるため、エレベー
タの製作コストを低減させ、信頼性を向上させることが
できる。また、上記プーリ枠と高圧圧縮性流体室を一体
化することにより、プーリ枠の座屈に対する耐性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す概略図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す概略図である。

【図３】図１に示す実施例の具体的構造を示す図であ
る。

【図４】実施例における乗りかご位置と高圧圧縮性流体
室の圧力の関係を示す図である。

【図５】本発明による流体圧エレベータを駆動する際の
速度曲線を示す図である。

【図６】本発明による流体圧エレベータを駆動する際の
加速度曲線を示す図である。

【図７】本発明による流体圧エレベータを駆動する際の
ポンプポート圧力曲線を示す図である。

【図８】本発明による流体圧エレベータを駆動する際の
制御弁開閉のタイミングを示す図である。

【図９】本発明による流体圧エレベータを駆動するため
の制御装置とその周辺装置のブロック線図である。

【図１０】本発明の第２の実施例の具体的構造を示す図
である。

【図１１】本発明の第３の実施例の具体的構造を示す図
である。

【図１２】本発明の第３の実施例の具体的構造を示す図
である。

【図１３】本発明の第４の実施例の具体的構造を示す図
である。

【図１４】本発明の第５の実施例の具体的構造を示す図
である。

【図１５】本発明の別のピストンの具体的構造を示す図
である。

【符号の説明】

１…乗りかご、２…ガイドレール、３…ロープ、４…静
プーリ、５…動プーリ、６…プーリ枠、７…連結材、８
…天井梁、９，９ａ，９ｂ…プランジャ、１０…シリン
ダ、１１…ピストン、１２…上方シリンダ室、１３…配
管、１４…ボンベ、１５…高圧圧縮性流体室、１６…下
方シリンダ室、１７…配管、１８…方向制御弁、１９…
回転数制御可能モータ、２０…双方向固定容量ポンプ、
２１…作動流体タンク、２２…制御装置、２３…スイッ
チ、２４…ラッチ装置、２５…ゲイン装置、２６…ＣＰ
Ｕ、２７…エレベータ機構部、２８…シリンダ圧検出装
置、２９…ポンプポート圧検出装置、３０…速度カーブ
発生器、３１…乗りかご位置検出装置、３２…連通孔、
３３…定数回転モータ、３４…一方向固定容量ポンプ、
３５…逆止め弁、３６…下降時方向制御弁、３７…上昇
時方向制御弁、３８…補給口、３９…パッキン、４０…
乗降用ドア、４１…ロープ固定具、４２…ガイドロー
ラ、４３…シリンダ架台、４４…ボンベ固定具、４５…
シリンダ接合材。

フロントページの続き (72)発明者 首藤 克治 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 小笠原 剛 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 荒川 淳 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐々木 英一 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所水戸工場内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乗りかごと、該乗りかごに一端を固定し他
   端をロープ固定具に固定してなるロープと、該ロープの
   作用方向を反転させるための単数又は複数のプーリと、
   伸縮により前記乗りかごを駆動させるための流体圧シリ
   ンダと、該流体圧シリンダに非圧縮性流体を給排するた
   めのポンプと、該ポンプを駆動させるモータと、前記非
   圧縮性流体を貯蔵する作動流体タンクと、該作動流体タ
   ンクから前記流体圧シリンダへ給排する流体を制御する
   流体制御装置とを備えた流体圧エレベータにおいて、 前記流体圧シリンダは、ピストン機構により少なくとも
   ２つの室に分かれ、一つの室には圧縮性流体を、残りの
   うち１つの室に前記非圧縮性流体を供給することにより
   前記乗りかごの動作乃至停止を行う構造とすることを特
   徴とする流体圧エレベータ。
2. 【請求項２】乗りかごと、該乗りかごに一端を固定し他
   端をロープ固定具に固定してなるロープと、該ロープの
   作用方向を反転させるための単数又は複数のプーリと、
   伸縮により前記乗りかごを駆動させるための流体圧シリ
   ンダと、該流体圧シリンダに非圧縮性流体を給排するた
   めのポンプと、該ポンプを駆動させるモータと、前記非
   圧縮性流体を貯蔵する作動流体タンクと、該作動流体タ
   ンクから前記流体圧シリンダへ給排する流体を制御する
   流体制御装置とを備えた流体圧エレベータにおいて、 前記流体圧シリンダは、前記乗りかごの重量補償を行う
   高圧の圧縮性流体用と、前記乗りかごの動作乃至停止を
   行う前記非圧縮性流体用の少なくとも２つの室をピスト
   ン機構を介して備えることを特徴とする流体圧エレベー
   タ。
3. 【請求項３】乗りかごと、該乗りかごに一端を固定し他
   端をロープ固定具に固定してなるロープと、該ロープの
   作用方向を反転させるための複数のプーリと、伸縮によ
   り前記乗りかごを駆動させるための流体圧シリンダと、
   該流体圧シリンダに非圧縮性流体を給排するためのポン
   プと、該ポンプを駆動させるモータと、前記非圧縮性流
   体を貯蔵する作動流体タンクと、該作動流体タンクから
   前記流体圧シリンダへ給排する流体を制御する流体制御
   装置とを備えた流体圧エレベータにおいて、 前記流体圧シリンダとしてピストンの上下両側にシリン
   ダ室を有する複動式シリンダを用い、前記乗りかごに一
   端を固定し他端を固定具に固定したロープ間に、該ロー
   プに接する単数又は複数の静プーリと、同じく前記ロー
   プに接する前記流体圧シリンダの頂部に固定した単数又
   は複数の動プーリとを設け、前記乗りかごを上昇させる
   方向に働く上方のシリンダ室と連通する高圧圧縮性流体
   を封入した容器と、反対側のシリンダ室へ給排する前記
   非圧縮性流体の流量を制御する装置と、該装置と前記複
   動式シリンダとを遮断する方向制御弁を設けることによ
   り乗りかごの動作乃至停止を行う構造とすることを特徴
   とする流体圧エレベータ。
4. 【請求項４】乗りかごと、該乗りかごに一端を固定し他
   端をロープ固定具に固定してなるロープと、該ロープの
   作用方向を反転させるためのプーリと、伸縮により前記
   乗りかごを駆動させるための流体圧シリンダと、該流体
   圧シリンダに非圧縮性流体を給排するためのポンプと、
   該ポンプを駆動させるモータと、前記非圧縮性流体を貯
   蔵する作動流体タンクと、該作動流体タンクから前記流
   体圧シリンダへ給排する流体を制御する流体制御装置と
   を備えた流体圧エレベータにおいて、 前記流体圧シリンダとしてピストンの上下両側にシリン
   ダ室を有する複動式シリンダを用い、前記乗りかごに一
   端を固定し他端を昇降路底部に固定したロープ間に、該
   ロープに接する様に前記流体圧シリンダの頂部に固定し
   た動プーリを設け、前記乗りかごを上昇させる方向に働
   く下方のシリンダ室と連通する高圧圧縮性流体を封入し
   た容器と、反対側のシリンダ室へ供給及び前記作動流体
   タンクへ排出する前記非圧縮性流体の流量を制御する装
   置と、該装置と前記複動式シリンダとを遮断する方向制
   御弁を設けることにより前記乗りかごの動作乃至停止を
   行う構造とすることを特徴とする流体圧エレベータ。
5. 【請求項５】請求項３の流体圧エレベータにおいて、 静プーリ軸と前記流体圧シリンダを部材により連結し、
   前記部材を天井梁から吊り下げることを特徴とする流体
   圧エレベータ。
6. 【請求項６】請求項３の流体圧エレベータにおいて、 静プーリと前記流体圧シリンダの間に働く引張力を建屋
   構造により支えることを特徴とする流体圧エレベータ。
7. 【請求項７】請求項１或いは２の流体圧エレベータにお
   いて、 ピストン機構とは１本の流体圧シリンダ内を仕切るピス
   トンであることを特徴とする流体圧エレベータ。
8. 【請求項８】請求項１或いは２の流体圧エレベータにお
   いて、 流体圧シリンダは複数のシリンダに分かれてなる互いに
   連動なピストン機構を持つことを特徴とする流体圧エレ
   ベータ。
9. 【請求項９】乗りかごと非圧縮性流体によって駆動せし
   める流体圧エレベータの動作方法において、 前記非圧縮性流体をポンプにより流体圧シリンダに給排
   し、該流体圧シリンダを少なくとも２つに分け１つには
   圧縮性流体を、残りのうち１つには前記非圧縮性流体を
   供給し、エレベータの駆動開始にあたり、まず前記非圧
   縮性流体の流量を制御する装置と前記流体圧シリンダと
   を遮断する方向制御弁を閉じた状態でポンプを回転させ
   て高圧圧縮性流体の膨張力と釣り合う圧力とほぼ等しい
   圧力をポンプのシリンダ側吐出口に発生させ、その後前
   記方向制御弁を開き、更に該方向制御弁が一定開度以上
   開いた状態となった後ポンプによりシリンダに非圧縮性
   流体を給排するという順序で駆動装置を作動させること
   を特徴とする流体圧エレベータの動作方法。
10. 【請求項１０】乗りかごと非圧縮性流体によって駆動せ
    しめる流体圧エレベータの動作方法において、 前記非圧縮性流体をポンプにより流体圧シリンダに給排
    し、該流体圧シリンダを少なくとも２つに分け１つには
    圧縮性流体を、残りのうち１つには前記非圧縮性流体を
    供給し、エレベータを上昇及び下降させるにあたり、エ
    レベータ乗りかごの目標速度カーブを発生する装置を有
    し、該目標速度カーブ発生器より得られた目標ポンプ回
    転数と、ポンプの漏れ量やシリンダ摩擦力を補償するた
    めに必要なポンプ回転数との和に相当する回転数でポン
    プを回転させることを特徴とする流体圧エレベータの動
    作方法。