JP2005126171A - エレベータの停電時運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小容量の蓄電池３３でかご３を運転するようにして、停電でかご３内に閉じ込められた乗客５を救出することができるエレベータの停電時運転装置を提供する。
【解決手段】 商用電源１０が停電すると商用電源１０から蓄電池３３に切り替えて階７間に停止したかご３を最寄階７ｕ、７ｄまで運転して乗客５を救出するエレベータの停電時運転装置において、かご３の停止位置と、かご３の荷重から直上及び直下の最寄階７ｕ、７ｄまでかご３を昇降させるのに必要な電力量をそれぞれ個別に予測演算し、その電力量の少ない方の最寄階７ｕ、７ｄへかご３を運転して乗客５を救出するようにしたものである。
【選択図】 図１

Description

この発明は、商用電源が停電すると階間に停止したかごを最寄階まで運転して乗客を救出する停電時運転装置に係るものである。

従来のエレベータの停電時運転装置は、停電が発生すると、バッテリ電源で電動機を駆動して救出運転を行う。その救出運転の手順として、かご内負荷の大小にかかわらず、先ず最初に下降方向に運転するように指令が出される。そして、一般にビルの外への道が確保されている１階が帰着指定階床とされる。停電が発生したときに、かごが地下階で停止した場合も下降させる。下降運転によって最下階に達すると、方向を反転させて１階に帰着させるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平２−１９８９９４号公報（第３頁、第５図）

従来のエレベータの停電時運転装置は、上記のとおり、かご内負荷の大小にかかわらず、かごを帰着指定階床まで運転して乗客を救出するようにしていた。停電発生によって停止したかごの位置が、帰着指定階床から遠方であった場合、昇降行程が長くなる。このため、バッテリ電源の容量を大きくしなければならない。これに伴って充電回路も容量が大きくなり、停電時運転装置が高価になる、という問題があった。
また、当初は十分な容量を有していても、バッテリ電源は劣化によって容量が低下する。容量が低下した状態で停電が発生した場合、昇降行程が長いために帰着指定階床への途中でバッテリ電源の容量が更に低下してかごが停止してしまい、乗客をかご内に閉じ込めてしまうことが想定される。この場合、停電時運転装置を備えておりながら、かご内の乗客を救出することができない、という問題もあった。

この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、小容量の蓄電池でかごを運転するようにして、停電でかご内に閉じ込められた乗客を救出することができるエレベータの停電時運転装置を提供する。

この発明に係る請求項１に記載のエレベータの停電時運転装置は、かごの停止位置と、かご内の荷重から直上及び直下の最寄階までかごを昇降させるのに必要な電力量をそれぞれ個別に予測演算し、その電力量の少ない方の最寄階へかごを運転して乗客を救出するようにしたものである。

この発明に係る請求項２に記載のエレベータの停電時運転装置は、かごの停止位置から直上及び直下の最寄階までかごを昇降させるのに要する運転時間をそれぞれ個別に予測演算し、その運転時間の短い方の最寄階へかごを運転して乗客を救出するようにしたものである。

この発明に係る請求項３に記載のエレベータの停電時運転装置は、直上及び直下の最寄階までかごを昇降させるのに必要な電力量と運転時間をそれぞれ個別に予測演算し、運転時間の短い方の最寄階への電力量が蓄電池の残存容量以下を条件にして上記最寄階へかごを運転し、上記条件が満たされない場合は、運転時間の長い最寄階への電力量が電池の残存容量以下となることを前提に上記最寄階へかごを運転して乗客を救出するようにしたものである。

この発明に係る請求項４に記載のエレベータの停電時運転装置は、かご内に乗客が乗っていないときは、かごを運転せずに休止させるようにしたものである。

この発明は上記のとおり構成されているので、以下の効果を奏する。
請求項１に記載のエレベータの停電時運転装置によれば、電力量の少ない方の最寄階へかごを運転するようにしたので、小容量の蓄電池で乗客を救出することができる、という効果を奏する。

請求項２に記載のエレベータの停電時運転装置によれば、運転時間の短い方の最寄階へかごを運転するようにしたので、例えば、かごが急行区間で停止した場合に、遠隔の最寄階へ運転されることはない。このため、短時間で乗客を救出することができる、という効果を奏する。

請求項３に記載のエレベータの停電時運転装置によれば、電力量が蓄電池の残存容量以下を条件にして運転時間の短い最寄階へかごを運転し、上記条件が満たされない場合は、運転時間の長い最寄階への電力量が蓄電池の残存容量以下となることを前提に運転時間の長い方の最寄階へかごを運転するようにしたので、小容量の蓄電池で、しかも短時間で乗客を救出することができる、という効果を奏する。

請求項４に記載のエレベータの停電時運転装置によれば、かご内に乗客が乗っていないときは、停電時運転を行わずにかごを休止させるようにしたので、蓄電池の有効利用を図ることができる、という効果を奏する。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付し、説明の重複を省いた。
実施の形態１．
図１から図７は、この発明の実施の形態１を示す。
図１は、エレベータの停電時運転装置の電気回路を示すブロック図である。同図において、巻上機１には主索２が巻き掛けられ、この主索２の一端にはかご３が吊持され、他端には釣合錘６が吊持されている。従って、全負荷で上昇する場合は巻上電動機１８は力行運転となり、下降する場合は回生運転となる。力行運転時は、商用電源１０から電力を受けて巻上電動機１８を付勢し、回生運転時は抵抗器１５とスイッチング素子１６によって電力を吸収させる。
即ち、商用電源１０の交流は遮断器１１を介して供給され、運転する場合に制御装置２４に制御された主接触器１２が閉成されてコンバータ１３に供給される。この交流はコンバータ１３によって直流に変換され、直流母線には平滑用のコンデンサ１４と、回生運転時に巻上電動機１８の発生する回生電力を消費するために抵抗器１５とスイッチング素子１６が接続されている。直流母線にはインバータ１７が接続されており、このインバータ１７は制御装置２４に制御される駆動装置２５によって直流を可変電圧可変周波数の交流に変換して巻上電動機１８を付勢し、かご３を昇降させる。

また、商用電源１０には遮断器１１を介して停電検出器２１が接続されており、商用電源１０が活線状態の場合は切替接点２１ａを閉成して制御用トランス２２を介して制御電源装置２３に電力を供給する。この制御電源装置２３には制御装置２４及び駆動装置２５が接続されている。制御装置２４は巻上電動機１８の回転軸に取り付けられたエンコーダ１９のパルス信号によって巻上電動機１８の速度を制御する。また、上記パルス信号を加減算することによりかご３の位置も検出されるので、エンコーダ１９は位置検出手段としても機能する。更に、かご３には秤装置４が取り付けられており、かご３に乗車した乗客による荷重を検出して制御装置２４に入力し、巻上電動機１８の制御に供する。

商用電源１０が停電になると、停電検出器２１が作動して切替接点２１ａが開放され、切替接点２１ｂが閉成される。また、主接触器１２は、商用電源１０の停電期間中、制御装置２４を介して開放状態となる。
充電装置３２は、常時単相電源３１から電力の供給を受けて蓄電池３３をトリクル充電している。従って、蓄電池３３は常に充電状態にあり、停電運転指令装置３４を付勢している。停電運転指令装置３４には、エンコーダ１９からのパルス信号を受けてかご３の位置を検出すると共に、秤装置４からはかご３の荷重信号を受けている。商用電源１０が停電したために、かご３が階７の間で停止した場合、停電運転指令装置３４は、かご位置信号と荷重信号から、かご３を直上階７ｕへ運転すべきか、又は直下階７ｄへ運転すべきかを決定して制御装置２４へ運転指令を発すると共に、接触器３４ａを閉成させて蓄電池３３からコンバータ１３に動力電源を供給する。

停電検出器２１が作動して切替接点２１ｂが閉成されると、蓄電池３３からの直流がインバータ３５で三相交流に変換され、更に昇圧トランス３６で商用電源１０の電圧値まで昇圧されて制御用トランス２２を介して制御電源装置２３に電力が供給される。制御装置２４へは、停電運転指令装置３４から最寄階７ｕ又は７ｄまでの運転指令信号が入力されており、制御装置２４では上記信号によって停電運転を行う。

図２は、かご速度と巻上電動機１８の出力の関係を示す概念図である。一定の昇降区間を図示のかご速で昇降させた場合、時刻ｔｏから時刻ｔ１の間は加速時間ｔａとなり、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間は一定速時間ｔｓとなり、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間は減速時間ｔｒとなる。巻上電動機１８の出力はかご３の荷重及び運転方向によって大きく変動し、全負荷上昇運転では略全期間力行運転となる。また、全負荷下降運転では略全期間回生運転となる。即ち、巻上電動機１８は正逆回転の力行回生の４象限運転となる。

図３は、昇降距離を一定とした場合のかご３内の荷重と消費電力の関係を示す概念図である。消費電力量は、下式で表される。
消費電力量＝［加減速時消費電力量（ＫＷＨａ）］＋［一定速時消費電力量（ＫＷｓ・ｔｓ）］＋［制御用電力量（ＫＷｃ・（ｔａ＋ｔｓ＋ｔｒ））］ （１）
ここで、図２によれば、全荷重の下降運転では回生電力が発生しているのに、図３では荷重の全範囲に亙って電力は消費されている。この実施の形態１では図１から明らかなとおり、回生電力は全量が抵抗器１５で消費されるからである。停電運転においても同様であって、回生電力によって蓄電池３３が充電されることはない。

図４は、蓄電池３３の放電特性を表す概念図である。蓄電池３３は放電電流が大きい程電圧の降下が著しい。従って、全荷重で上昇する場合は、時刻τ１で終止電圧Ｖｏまで低下する。平衡荷重の場合は時刻τ２となる。また、全荷重下降の場合は、蓄電池３３から供給されるのは略制御用電力のみとなり、時刻τ３まで放電を継続することができる。

図５は、上昇運転時の消費電力量を演算するためのデータが記録されたテーブルの概念図である。加減速時の消費電力量（ＫＷＨａ）は、低速度のエレベータでは、昇降距離に関係なくかご３内の荷重と運転方向が決まれば算出することができる。これに対して、一定速時の電力量（ＫＷｓ・ｔｓ）と制御用の電力量（ＫＷｃ・（ｔａ＋ｔｓ＋ｔｒ））は、それぞれ一定速時間ｔｓによって変動する。そこで、図５では両者は電力値とした。
図６は、下降運転時の消費電力量を演算するためのデータが記録されたテーブルの概念図であって、上記図５と同様であり、説明を省略する。
なお、図４に示す蓄電池３３の放電特性も、放電電流と終止電圧Ｖｏに達するまでの放電時間がテーブル化されているものとし、ここでは図示しない。
なお、停電運転指令装置３４は、マイコンで構成されており、各テーブルは、このマイコンに格納されているものとする。また、実際の消費電力量の演算、及び放電時間の演算は、各テーブルの値を用いた補間法によって行われるものとする。

図７に基いて停電運転指令装置３４の動作を説明する。
手順Ｓ１１で停電検出器２１を調べる。動作していない場合、即ち商用電源１０が活線状態の場合は手順Ｓ１２へ移り、制御装置２４に通常運転の継続を指令して処理は終る。手順Ｓ１１で停電が検出された場合は、手順Ｓ１３で、その停電が所定時間Ｔｏ継続するまで待つ。所定時間Ｔｏ内で商用電源１０が復活した場合は手順Ｓ１２へ移る。所定時間Ｔｏが経過すると手順Ｓ１４で、安全回路によってエレベータが安全な状態にあるか調べる。安全な場合は手順Ｓ１５へ移り、秤装置４の出力によってかご３内に乗客がいるか否か調べる。手順Ｓ１４でエレベータが安全な状態にない場合、又は手順Ｓ１５で、かご３内に乗客５が居ない場合は手順Ｓ１６へ移り、停電時の運転を行うことなく制御装置２４に休止を指令し、接触器３４ａを開放して処理を終る。

安全回路によってエレベータの安全が検出され、また、かご３内に乗客５がいる場合は、手順Ｓ１７以下の処理がなされる。手順Ｓ１７で、かご３位置から直上階７ｕまでの距離Ｄｕを演算する。即ち、定められた基準位置から各階７までの距離は、予め記録されている。かご３が停止している位置はエンコーダ１９のパルス信号から演算されているので、距離Ｄｕは両者の差値として求めることができる。手順Ｓ１８で、直上階７ｕまでの運転時間Ｔｕを演算する。この運転時間Ｔｕは、加減速時間（ｔａ＋ｔｒ）と、距離Ｄｕから加減速距離を差し引いた残余の距離を、かご３の一定速度で除して求めた一定速時間ｔｓを加算することによって求めることができる。なお、ここでは低速度のエレベータとし、加減速時間（ｔａ＋ｔｒ）は一定とする。手順Ｓ１９で、直上階７ｕまでかご３が上昇するときの消費電力量ＫＷＨｕを（１）式に基き演算する。即ち、図５のテーブルから、
消費電力量（ＫＷＨｕ）＝［加減速時消費電力量（ＫＷＨａ）］＋［一定速時消費電力量（ＫＷｓ・ｔｓ）］＋［制御用電力量（ＫＷｃ・（ｔａ＋ｔｓ＋ｔｒ））］ （１）

手順Ｓ２０で、手順Ｓ１７と同様に、かご３位置から直下階７ｄまでの距離Ｄｄを演算する。手順Ｓ２１で、手順Ｓ１８と同様に、直下階７ｄまでの運転時間Ｔｄを演算する。手順Ｓ２２で、手順Ｓ１９と同様に、直下階７ｄまでかご３が下降するときの消費電力量ＫＷＨｄを（１）式に基き演算する。手順Ｓ２３で、消費電力量（ＫＷＨｕ）と消費電力量ＫＷＨｄを比較し、直下階７ｄへの消費電力量ＫＷＨｄの方が少ない場合は手順Ｓ２５へ移る。手順Ｓ２４で、直下階７ｄへの運転を、制御装置２４に指令する。
手順Ｓ２３で、直上階７ｕへの消費電力量ＫＷＨｕの方が少ない場合は手順Ｓ２５へ移る。手順Ｓ２５で、直上階７ｕへの運転を、制御装置２４に指令する。
手順Ｓ２４及び手順Ｓ２５の指令に基いて、制御装置２４は指令された階７へかご３を運転して、かご３内の乗客５を救出する。手順Ｓ２６で、乗客５がかご３から降りて制御装置２４からエレベータの戸閉信号を停電運転指令装置３４が受信すると、制御装置２４に運転休止を指令し、接触器３４ａを開放して処理を終る。

上記実施の形態１によれば、消費電力量ＫＷＨｄ又はＫＷＨｕの少ない方の最寄階７ｄ又は７ｕへかご３を運転するようにしたので、小容量の蓄電池３３で乗客５を救出することができる。
また、かご３内に乗客５が乗っていないときは、停電時運転を行わずにかご３を休止させるようにしたので、蓄電池３３の有効利用を図ることができる。

実施の形態２．
この実施の形態２は、停電で停止したかご３を、運転時間の短い方の最寄階へ運転するようにしたものである。
図８は、実施の形態２における停電運転指令装置３４の動作を示す流れ図である。
手順Ｓ３１は、図７の手順Ｓ１１から手順Ｓ１６までの処理と同一の処理であり、説明を省略する。手順Ｓ３２は、図７の手順Ｓ１７から手順Ｓ２２までの処理と同一の処理であり、説明を省略する。

手順Ｓ３３で、直上階７ｕまでの運転時間Ｔｕと直下階７ｄまでの運転時間Ｔｄを比較する。運転時間Ｔｕが運転時間Ｔｄ以上のときは、直下階７ｄへ運転させるものとして、手順Ｓ３４で蓄電池３３の残存容量が直下階７ｄへかご３を運転させるのに必要容量以上であるか調べる。残存容量は蓄電池３３の電圧に基いて図４に示す特性から知得することができる。また、消費電力量ＫＷＨｄは手順Ｓ３２で算出されている。蓄電池３３の残存容量が必要容量以上である場合は、手順Ｓ３５で、制御装置２４に対し、直下階７ｄへかご３を運転するように指令する。手順Ｓ３６で、上記指令に基いてかご３が直下階７ｄへ運転されて乗客５を降ろした後、停電運転指令装置３４が制御装置２４から戸閉信号を受信すると、運転休止を制御装置２４に指令して処理を終る。

手順Ｓ３４で蓄電池３３の残存容量が必要容量未満の場合は、手順Ｓ３７へ移り、蓄電池３３の残存容量が直上階７ｕへかご３を運転させるのに必要容量以上であるか調べる。蓄電池３３の残存容量が必要容量以上である場合は手順Ｓ４０へ移り、制御装置２４に対し直上階７ｕへかご３を運転するように指令して手順Ｓ３６へ移った後、処理を終了する。
手順Ｓ３７で、蓄電池３３の残存容量が必要容量未満の場合は、手順Ｓ３８へ移り、運転休止を制御装置２４に指令して処理を終る。

手順Ｓ３３で、運転時間Ｔｕが運転時間Ｔｄ未満のときは、直下階７ｕへ運転させるものとして、手順Ｓ３９で蓄電池３３の残存容量が直上階７ｕへかご３を運転させるのに必要容量以上であるか調べる。蓄電池３３の残存容量が必要容量以上である場合は、手順Ｓ４０で、制御装置２４に対し直上階７ｕへかご３を運転するように指令して手順Ｓ３６へ移った後、処理を終了する。
手順Ｓ３９で蓄電池３３の残存容量が必要容量容量未満の場合は、手順Ｓ４１へ移り、蓄電池３３の残存容量が直上階７ｄへかご３を運転させるのに必要容量以上であるか調べる。蓄電池３３の残存容量が必要容量以上である場合は手順Ｓ３５へ移り、制御装置２４に対し直下階７ｄへかご３を運転するように指令して手順Ｓ３６へ移った後、処理を終了する。
手順Ｓ４１で、蓄電池３３の残存容量が必要容量未満の場合は、手順Ｓ３８へ移り、運転休止を制御装置２４に指令して処理を終る。

上記実施の形態２によれば、運転時間Ｔｄ又はＴｕの短い方の最寄階７ｄ又は７ｕへかご３を運転するようにしたので、例えば、かご３が急行区間で停止した場合に、遠隔の最寄階へ運転されることはない。このため、短時間で乗客５を救出することができる。
また、消費電力量ＫＷＨｄ又はＫＷＨｕが蓄電池３３の残存容量以下を条件にして運転時間Ｔｄ又はＴｕの短い最寄階７ｄ又は７ｕへかご３を運転し、上記条件が満たされない場合は、消費電力量ＫＷＨｄ又はＫＷＨｕが蓄電池３３の残存容量以下となることを前提に運転時間Ｔｄ又はＴｕの長い方の最寄階７ｄ又は７ｕへかご３を運転するようにしたので、蓄電池３３の残存容量で乗客３を救出することができる、という効果を奏する。
更に、かご３内に乗客５が乗っていないときは、停電時運転を行わずにかご３を休止させるようにしたので、蓄電池３３の有効利用を図ることができる、という効果も奏する。

この発明の実施の形態１におけるエレベータの停電時運転装置の電気回路を示すブロック図。 かご速度と巻上電動機１８の出力の関係を示す概念図。 昇降距離を一定とした場合のかご３内の荷重と消費電力の関係を示す概念図。 蓄電池３３の放電特性を表す概念図。 上昇運転時の消費電力量を演算するためのデータが記録されたテーブルの概念図。 下降運転時の消費電力量を演算するためのデータが記録されたテーブルの概念図。 停電運転指令装置３４の動作を示す流れ図。 この発明の実施の形態２における停電運転指令装置３４の動作を示す流れ図。

符号の説明

１ 巻上機、 ２ 主索、 ３ かご、 ４ 秤装置、 ５ 乗客、 ６ 釣合錘、 ７ 階、 ７ｕ 直上階、 ７ｄ 直下階、 １０ 商用電源、 １１ 遮断器、 １２ 主接触器、 １３ コンバータ、 １４ コンデンサ、 １５ 抵抗器、 １６ スイッチング素子、 １７ インバータ、 １８ 巻上電動機、 １９ エンコーダ、 ２１ 停電検出器、 ２２ 制御用トランス、 ３１ 単相電源、 ３５ インバータ、 ３６ 昇圧トランス。

Claims (4)

1. 商用電源が停電すると上記商用電源から蓄電池に切り替えて階間に停止したかごを最寄階まで運転して乗客を救出するエレベータの停電時運転装置において、上記かごの位置を検出する位置検出手段によって検知された上記かごの停止位置と、上記かご内の荷重を検出する秤装置によって検知された上記荷重から直上及び直下の上記最寄階まで上記かごを昇降させるのに必要な電力量をそれぞれ個別に予測演算する電力量演算手段と、この電力量演算手段によって予測演算された上記電力量の内少ない方の上記最寄階へ上記かごを運転するように指令する停電運転指令装置と、この停電運転指令装置の上記指令に基いて上記かごを運転して上記乗客を救出するようにしたエレベータの停電時運転装置。
2. 商用電源が停電すると上記商用電源から蓄電池に切り替えて階間に停止したかごを最寄階まで運転して乗客を救出するエレベータの停電時運転装置において、上記かごの位置を検出する位置検出手段によって検知された上記かごの停止位置から直上及び直下の上記最寄階まで上記かごを昇降させるのに要する運転時間をそれぞれ個別に予測演算する運転時間演算手段と、この運転時間演算手段によって予測演算された上記運転時間の内短い方の上記最寄階へ上記かごを運転するように指令する停電運転指令装置と、この停電運転指令装置の上記指令に基いて上記かごを運転して上記乗客を救出するようにしたエレベータの停電時運転装置。
3. 商用電源が停電すると上記商用電源から蓄電池に切り替えて階間に停止したかごを最寄階まで運転して乗客を救出するエレベータの停電時運転装置において、上記かごの位置を検出する位置検出手段による上記かごの停止位置と上記かご内の荷重を検出する秤装置による上記荷重から直上及び直下の上記最寄階まで上記かごを昇降させるのに必要な電力量をそれぞれ個別に予測演算する電力量演算手段と、上記かごの位置を検出する位置検出手段によって検知された上記かごの停止位置から上記最寄階まで上記かごを昇降させるのに要する運転時間をそれぞれ個別に予測演算する運転時間演算手段と、上記運転時間の短い方の上記最寄階への上記電力量が上記蓄電池の残存容量以下のときに上記運転時間の短い方の上記最寄階へ上記かごを運転するように指令し、上記運転時間の短い方の上記最寄階への上記電力量が上記蓄電池の上記残存容量を越えたときは、上記運転時間の長い方の上記最寄階への上記電力量が上記蓄電池の残存容量以下となることを条件に上記運転時間の長い方の上記最寄階へ上記かごを運転するように指令する停電運転指令装置と、この停電運転指令装置の上記指令に基いて上記かごを運転して上記乗客を救出するようにしたエレベータの停電時運転装置。
4. 停電運転指令装置は、かご内の荷重を検出する秤装置が乗客に相当する上記荷重を検出しなかったときは運転指令は出さず、上記かごは停電発生により停止した位置で運転を休止するものとした請求項１から３のいずれかに記載のエレベータの停電時運転装置。

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