JP5454589B2 - エレベーターのかご給電装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベーターのかご給電装置に関するものである。

従来のエレベーターにおいては、エレベーターのかごが必要とする戸開閉用電力、照明用電力やその他かごが備える各装置への電力の供給や制御信号の伝送を行うため、機械室の制御装置とかごとは移動ケーブルにより電気的に接続されることが一般的である。
しかし、当該エレベーターが設置されるビルの高さが高い超高層ビル用エレベーターにおいては、この移動ケーブルが長くなるため、移動ケーブル自身の重量や揺れの影響等により移動ケーブルが切断してしまう等の不具合が発生する恐れがある。また、移動ケーブルが長くなることにより電圧降下も大きくなるため、移動ケーブルの芯線を太くする又は使用本数を多くする必要が生じる。

そこで、移動ケーブルに頼ることなくかごへの電力供給（給電）や信号伝送を行うことが考えられる。このうち信号伝送については、無線や光伝送とすることで比較的容易に実現可能である。
そして、かごへの給電については、従来においては、かごにバッテリ等の電力蓄積装置を設け、この電力蓄積装置から必要に応じてインバータ等の電力変換装置を介してかごが備える各装置へと電力を蓄積するとともに、電力蓄積装置への充電についてはエレベーターの停止階に給電装置を設け、この給電装置から必要に応じてコンバータ等の電力変換装置を介してエレベーターの停止中に行う方法が知られている。

また、他のものとして、従来におけるエレベーターのかご給電装置においては、昇降路内に、この上部のシーブに巻き掛けて垂下した主ロープを介しかごと釣合おもりとを各々ガイドレールに沿ってつるべ式に昇降可能に吊持するとともに、かごと釣合おもりとのどちらか一方又は両方に昇降用駆動ユニットを設けてなるエレベーターにおいて、前記かごと釣合おもりとの間で送電可能とする送電ラインを前記主ロープ中に貫通して設けるとともに、前記かごと釣合おもりとのどちらか一方にのみ電源を供給する電源供給ラインを設け、この電源供給ラインと前記主ロープ中の送電ラインを用いて前記昇降用駆動ユニット並びにかご側の照明等の電気機器に給電を行う構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、かごや釣合おもりへの給電の際における電力供給手段から受電手段への給電を非接触的に行うものとして、例えば、昇降路のかごが基準階に停止している場合の釣合おもりの位置に対向する位置に電力供給装置を設け、釣合おもりに、この電力供給装置の電力を非接触で受電する受電手段とインバータと釣合おもりを上下に駆動するモータとを搭載し、前記電力供給装置と前記受電手段の位置を検出する手段により検知した位置に基づいて前記受電手段が前記給電装置に対向するように釣合おもりを駆動するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

日本特開平１１−０７９５７４号公報 日本特開２００１−１６３５３３号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来におけるエレベーターのかご給電装置においては、かご及び釣合おもりのうちいずれか一方のみに給電するため、かご又は釣合おもりの昇降行程の全体に亘って電源供給ライン（給電線）を配置することが必要で煩雑であり据付性やレイアウト性が悪いという課題や、受電手段をかご及び釣合おもりのうちいずれか一方のみに設けるためバランスが悪く、例えばかご側にのみ受電手段を設けた場合この受電手段の重量に相当する重量を釣合おもりに追加する必要があり装置全体として余計な重量が増してしまうという課題がある。

また、特許文献２に示された従来におけるエレベーターのかご給電装置においては、特定の基準階にかごが停止しているときのみ電力蓄積装置への充電（かごへの給電）が可能であって、必然的に急速充電を行う必要があり、場合によっては充電が完了せずに必要な電力を得ることができなくなる可能性があるという課題がある。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、移動ケーブルを用いることなく特許文献１に記載されたような昇降路内に設けられた電源供給ライン（給電線）を用いてかごへの給電を行うものであって、昇降行程の全体に亘って給電線を配置する必要がなく据付性やレイアウト性が良好であるとともに、かごと釣合おもりの重量バランスにも配慮したエレベーターのかご給電装置を得るものである。

この発明に係るエレベーターのかご給電装置においては、エレベーターの昇降路内に昇降自在に配置されたかご及び釣合おもりをつるべ式に昇降させるエレベーターにおいて、前記昇降路内に、前記かご及び前記釣合おもりの昇降行程に沿って配設された給電線と、前記かご及び前記釣合おもりにそれぞれ設けられ、前記給電線から電力の供給を受けるための受電装置と、前記釣合いおもりの前記受電装置により前記給電線から受けた電力を、前記かごへと伝送する電力伝送装置と、を備え、前記かごの前記受電装置及び前記釣合いおもりの前記受電装置は、同一の前記給電線から電力の供給を受け、前記給電線は、前記かご及び前記釣合おもりの昇降行程のうち上側半分又は下側半分に亘って、前記かごの前記受電装置及び前記釣合おもりの前記受電装置のうち少なくともいずれか一方が前記給電線からの電力の供給を受け得るように配設される構成とする。

この発明に係るエレベーターのかご給電装置においては、移動ケーブルを用いることなく昇降路内に設けられた給電線を用いてかごへの給電を行うものであって、給電線に係る据付性やレイアウト性が良好であるとともに、かごと釣合おもりの重量バランスも良好であるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係るエレベーターのかご給電装置の基本的構成を説明する側面図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターのかご給電装置の平面図である。 この発明の実施の形態１に係る給電線及び受電端を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るコンペンロープの断面図である。 この発明の実施の形態１に係るエレベーターのかご給電装置の全体構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係るかごと釣合おもりがすれ違う際の状況を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る図６の要部を拡大して説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る図７（ｂ）の状態における平面図である。

この発明を添付の図面に従い説明する。各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１から図８は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１はエレベーターのかご給電装置の全体構成を示す側面図、図２はエレベーターのかご給電装置の平面図、図３は給電線及び受電端を示す斜視図、図４はコンペンロープの断面図、図５はエレベーターのかご給電装置の全体構成を示す側面図、図６はかごと釣合おもりがすれ違う際の状況を示す図、図７は図６の要部を拡大して説明する図、図８は図７（ｂ）の状態における平面図である。
なお、図２及び図８の平面図においては、明瞭に区別しやすくするため釣合おもり側の部品を破線で表示している。

図において１はエレベーターの昇降路であり、この昇降路１内には乗客等を積載して昇降するかご２が昇降自在に配置されている。また、昇降路１内には、このかご２にかかる荷重を補償するための釣合おもり３も昇降自在に配置されている。
これらのかご２及び釣合おもり３は、昇降路１内にそれぞれ対となって立設されているガイドレール４に摺動自在にそれぞれ係合しており、これらのガイドレール４にそれぞれ案内されて昇降路１内を昇降する。

昇降路１の頂部に設けられた機械室には、かご２及び釣合おもり３の昇降を駆動するための巻上機５が配設されている。
そして、かご２の上部には主ロープ６の一端が連結されており、この主ロープ６の中間が巻上機５の駆動綱車に巻き掛けられた上で、主ロープ６の他端が釣合おもり３の上部に連結されることにより、かご２及び釣合おもり３は昇降路１内につるべ状に吊持されている。

主ロープ６の荷重がかご２側や釣合おもり３側に偏ることを防止するため、かご２の下部にはコンペンロープ７の一端が接続され、釣合おもり３の下部にはこのコンペンロープ７の他端が接続されている。このコンペンロープ７の中間は、昇降路１の底部寄りにおいて上下動自在に設けられたコンペンシーブ８に巻き掛けられている。
また、昇降路１頂部の機械室内には、かご２への給電を含めた当該エレベーターの運転全般の制御を司る制御盤９が設置されている。

この制御盤９からは、昇降路１内のかご２及び釣合おもり３の昇降行程に亘って、かご２及び釣合おもり３へと給電するための給電線１０が配設されている。この給電線１０は、図２に示すように、かご２の昇降経路と釣合おもり３の昇降経路との間に位置するように配置されている。

かご２の上部には、給電線１０の一方側から給電線１０対向するようにしてかご側受電端１１ａが取付けられており、このかご側受電端１１ａはかご２の昇降により給電線１０に沿って移動する。
また、釣合おもり３の上部には、給電線１０に対しかご側受電端１１ａとは反対側から給電線１０に対向するようにしておもり側受電端１１ｂが取付けられており、このおもり側受電端１１ｂは釣合おもり３の昇降により給電線１０に沿って移動する。

これらかご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂは、同一の給電線１０から非接触で電力供給を受ける受電装置を構成している。
具体的に例えば、図３に示すように、かご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂは、主に、平面視略Ｅ字型の鉄心１２とこの鉄心１２の中央凸部に巻回された導電線からなるコイル１３とから構成されている。

そして、給電線１０は２本一対の導線から構成され、これら２本の給電線１０がそれぞれ鉄心１２とは接触せずに鉄心１２の２つの凹部に通されるように給電線１０並びにかご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂが配置される。
このように構成された給電線１０並びにかご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂにおいて、制御盤９から給電線１０に交流電流を流すことにより、給電線１０と受電端とが電磁的に係合し電磁回路が形成されて受電端のコイル１３に起電力が発生し、非接触で給電線１０から受電端へと給電が行われる。

給電線１０を介しておもり側受電端１１ｂにより受電された電力は、例えば図４に示すような断面構成を持つ電力伝送可能なコンペンロープ７を介してかご２へと伝送される。
この電力伝送可能なコンペンロープ７は、複数本のストランド７ａから構成されている。ストランド７ａは中心部に導電性の導体７ｂを有し、この導体７ｂの周囲を電気を通さない絶縁体７ｃにより覆った上で、さらにこの絶縁体７ｃの外側に鋼線等からなる芯線７ｄが設けられて構成されている。

そして、前述のようにこのストランド７ａが複数本束ねられることによりコンペンロープ７が構成され、このようにして構成されたコンペンロープ７は導体７ｂにより電力送電が可能であり、釣合おもり３側からかご２側へと電力を伝送する電力伝送装置を構成している。
このようにして、おもり側受電端１１ｂにより受電された電力は電力伝送装置であるコンペンロープ７を介してかご２へと伝送されるが、ここで、釣合おもり３側からかご２側へと伝送する電力が大きい場合には、複数本のコンペンロープ７を前述のような電力伝送可能な構成のものとすることにより、パラレル線で送電することができる。

以上のように構成されたエレベーターのかご給電装置は、同一の給電線からかご２側及び釣合おもり３側の双方において給電を受け、釣合おもり３側で受けた電力はコンペンロープ７を介してかご２側へと伝送することが可能である。
従って、かご側受電端１１ａが給電線１０と電磁的に係合している場合にはこのかご側受電端１１ａによりかご２へと給電し、おもり側受電端１１ｂが給電線１０と電磁的に係合している場合にはおもり側受電端１１ｂが受電した電力をコンペンロープ７を介して釣合おもり３側からかご２側へと伝送することによりかご２へと給電することができる。

すなわち、かご２が昇降する過程において、かご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂのうち少なくともいずれか一方のみが給電線１０と電磁的に係合していれば、かご２への給電が可能である。

そこで、当該エレベーターはかご２及び釣合おもり３がつるべ式に昇降する（すなわち一方を上昇させるとこれに応じて他方が下降する）ものであるので、図５に示すように、給電線１０をかご２及び釣合おもり３の昇降行程のほぼ上側半分のみであって、かご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂのうち少なくともいずれか一方は給電線１０と電磁的に係合し得、給電線１０から電力供給を受け得る（側面視で給電線１０と受電端とが重なる）程度の長さとしても、かご２の昇降の全行程において給電線１０からかご２へと給電が行える。

なお、ここで、給電線１０を上側寄りに配置したのはこの給電線１０と接続される制御盤９が昇降路１の頂部に配設されているため便宜であるという理由による。従って、特に給電線１０へと電力を供給する制御盤９等の装置が昇降路１の底部（例えばピット等）に配置されている場合には、給電線１０を下側寄りに配置するようにしてもよい。

かご２と釣合おもり３とがすれ違う昇降行程中間部の給電線１０に隣接する近傍には、受電端干渉防止用カムレール１４が設けられており、これに対応して、かご側受電端１１ａ及びおもり側受電端１１ｂのうちいずれか一方は干渉防止機構付受電端１５にされている。ここでは、おもり側受電端１１ｂを干渉防止機構付受電端１５にしたとして説明する。
この干渉防止機構付受電端１５は、受電端の鉄心１２の側方に設けられたコイルバネからなるダンパ１５ａを介して釣合おもり３に取付けられており、受電端の鉄心１２が２本の給電線１０がなす面に対して垂直方向に移動可能に設けられている。

ダンパ１５ａは、その弾性力により干渉防止機構付受電端１５の鉄心１２を給電線１０に近接させる方向へと付勢している。
そして、ダンパ１５ａの給電線１０側の端部にはローラ１５ｂが取付けられており、かご２と釣合おもり３とがすれ違う昇降行程中間部の給電線１０に隣接する近傍であって、干渉防止機構付受電端１５のローラ１５ｂと対向する位置に、略台形状の受電端干渉防止用カムレール１４が、釣合おもり３側にその凸部が向くように配置されている。
このようにして、受電端干渉防止用カムレール１４及び干渉防止機構付受電端１５は、かご２と釣合おもり３がすれ違う際にこれらの受電端が互いに干渉することを防止する干渉防止装置を構成している。

かご２が昇降して釣合おもり３とすれ違う際には、釣合おもり３側の干渉防止機構付受電端１５のローラ１５ｂが、受電端干渉防止用カムレール１４に当接して、この受電端干渉防止用カムレール１４の凸側を転動する（図７ａ）。
すると、この受電端干渉防止用カムレール１４によりローラ１５ｂが給電線１０から離間する方向へと押され、すなわち、干渉防止機構付受電端１５はダンパ１５ａの付勢力に抗して給電線１０から離間する方向へと押されて、かご側受電端１１ａとは接触しない位置にまで移動するため、かご側受電端１１ａと干渉することが防止される（図７ｂ及び図８）。

そして、すれ違いが完了すると、ローラ１５ｂは受電端干渉防止用カムレール１４とは当接しなくなり、ダンパ１５ａの付勢力により干渉防止機構付受電端１５は給電線１０に近接する方向へと復帰する。
従って、釣合おもり３が昇降行程の上側半分にある場合には、給電線１０が鉄心１２の凹部に通されて、給電線１０と干渉防止機構付受電端１５とが電磁的に係合し、給電が可能となる。

このように構成されたエレベーターのかご給電装置において、かご２が例えば最上階から最下階へと下降する場合、まず、かご２が昇降行程の上側半分にあり釣合おもり３は昇降行程の下側半分にあるため、かご側受電端１１ａが給電線１０と電磁的に係合し、このかご側受電端１１ａを介してかご２への給電がなされる。
そして、かご２が次第に下降するとつるべ式に釣合おもり３は上昇し、かご２が昇降行程中間部の釣合おもり３とのすれ違い位置に接近すると、かご側受電端１１ａである干渉防止機構付受電端１５のローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４と当接する。

すると、ローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４の凸側を転動することにより、干渉防止機構付受電端１５が給電線１０から離間する方向へと移動して、かご側受電端１１ａと干渉することなくすれ違う。
さらにかご２が下降を続け、かご側受電端１１ａとおもり側受電端１１ｂである干渉防止機構付受電端１５のすれ違いが完了すると、ローラ１５ｂは受電端干渉防止用カムレール１４とは当接しなくなり、ダンパ１５ａの付勢力により干渉防止機構付受電端１５は給電線１０に近接する方向へと復帰する。

今度は、かご２は昇降行程の下側半分にあり釣合おもり３が昇降行程の上側半分にあるため、受電端干渉防止用カムレール１４とローラ１５ｂとが当接しなくなり通常位置に復帰した干渉防止機構付受電端１５が、給電線１０と電磁的に係合して給電を受ける。
そして、以後かご２が最下階に到着するまでは、おもり側受電端１１ｂである干渉防止機構付受電端１５の受けた電力が、電力伝送可能なコンペンロープ７を介してかご２側へと伝送され、かご２への給電がなされる。

また、逆に、かご２が例えば最下階から最上階へと上昇する場合、まず、かご２が昇降行程の下側半分にあり釣合おもり３は昇降行程の上側半分にあるため、おもり側受電端１１ｂである干渉防止機構付受電端１５が、給電線１０と電磁的に係合して給電を受ける。
そして、この干渉防止機構付受電端１５が受けた電力が、電力伝送可能なコンペンロープ７を介してかご２側へと伝送され、かご２への給電がなされる。

かご２が次第に上昇するとつるべ式に釣合おもり３は下降し、かご２が昇降行程中間部の釣合おもり３とのすれ違い位置に接近すると、かご側受電端１１ａである干渉防止機構付受電端１５のローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４と当接する。
すると、ローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４の凸側を転動することにより、干渉防止機構付受電端１５が給電線１０から離間する方向へと移動して、かご側受電端１１ａと干渉することなくすれ違う。

また、この際、干渉防止機構付受電端１５が給電線１０から離れることにより、給電線１０と干渉防止機構付受電端１５との電磁的な係合が解かれるが、ローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４との当接を開始する位置において、給電線１０がかご側受電端１１ａの鉄心１２の凹部へと配置されてかご側受電端１１ａが給電線１０と電磁的に係合するように給電線１０の長さが調整されている。

従って、下降する釣合おもり３に取付けられた干渉防止機構付受電端１５のローラ１５ｂが受電端干渉防止用カムレール１４との当接を開始すると、今度はかご側受電端１１ａが給電線１０と電磁的に係合し、このかご側受電端１１ａを介してかご２への給電がなされる。
そして、以後かご２が最上階に到着するまでは、かご側受電端１１ａを介してかご２への給電がなされる。

なお、ここでは、釣合いおもりの受電端により給電線から受けた電力をかごへと伝送する電力伝送装置として、内部に導体を内蔵した電力伝送可能なコンペンロープを用いたが、例えばかごと釣合おもりを吊持する主ロープ内に導体を内蔵する等、他の手段や方法を用いて構成することも可能である。
また、受電装置は給電線から非接触で給電を受ける構成としたが、例えば給電レールとブラシを用いた接触型の給電・受電装置とすることもできる。

以上のように構成されたエレベーターのかご給電装置は、エレベーターの昇降路内に昇降自在に配置されたかご及び釣合おもりをつるべ式に昇降させるエレベーターにおいて、昇降路内に、かご及び釣合おもりの昇降行程に沿って配設された給電線と、かご及び釣合おもりにそれぞれ設けられ、給電線から電力の供給を受けるための受電装置と、を備え、かごの受電装置及び釣合いおもりの受電装置は、同一の給電線から電力の供給を受けるものである。
このため、移動ケーブルを用いることなく昇降路内に設けられた給電線を用いてかごへの給電を行うものであって、給電線に係る据付性や平面的なレイアウト性が良好であるとともに、かごと釣合おもりの重量バランスも良好である。

また、釣合いおもりの受電装置により給電線から受けた電力を、かごへと伝送する電力伝送装置をさらに備えることにより、おもり側で受けた電力をかご給電に利用することが可能であり、かごへの給電を二重化することが容易にできる。
そして、この電力伝送装置は、元々エレベーターに設けられているコンペンロープの内部に導体を内蔵して電力伝送可能としたコンペンロープを利用することにより、エレベーター全体の機器重量を増加させることなく、おもり側からかご側へと送電することが可能である。

さらにまた、給電線を、かご及び釣合おもりの昇降行程のうちほぼ上側半分又はほぼ下側半分に亘って、かごの受電装置及び釣合おもりの受電装置のうち少なくともいずれか一方が給電線からの電力の供給を受け得るように配設することにより、給電線を昇降行程の半分程度設置するだけでよいため、昇降路レイアウト性に優れ、据付や保守作業の省力化を可能とするとともに、電力を送電する給電線の長さが短くなり電線の抵抗やインピーダンスによる電力損失を低減することが可能である。

加えて、かご及び釣合おもりがすれ違う際に、かごの受電装置と釣合おもりの受電装置との干渉を防止する干渉防止装置をさらに備えることにより、かご側及び釣合おもり側の受電装置が同一の給電線から受電を行う際、これらの受電装置同士が干渉、衝突や破損等することを未然に防止して給電を確実に行うことができる。
また、受電装置は、給電線から非接触で電力の供給を受けることにより、機器間の摩擦が発生しないため保守が不要となり保守作業の効率化や費用削減が可能であるとともに、摩擦による接触抵抗がないためエレベーター全体としてのエネルギー損失を低く抑えることができる。

この発明は、エレベーターの昇降路内に昇降自在に配置されたかご及び釣合おもりをつるべ式に昇降させるエレベーターにおいて、かごに設けられた各種機器を駆動するためかごへと電力を供給するエレベーターのかご給電装置に利用できる。

１ 昇降路
２ かご
３ 釣合おもり
４ ガイドレール
５ 巻上機
６ 主ロープ
７ コンペンロープ
７ａ ストランド
７ｂ 導体
７ｃ 絶縁体
７ｄ 芯線
８ コンペンシーブ
９ 制御盤
１０ 給電線
１１ａ かご側受電端
１１ｂ おもり側受電端
１２ 鉄心
１３ コイル
１４ 受電端干渉防止用カムレール
１５ 干渉防止機構付受電端
１５ａ ダンパ
１５ｂ ローラ

Claims (4)

1. エレベーターの昇降路内に昇降自在に配置されたかご及び釣合おもりをつるべ式に昇降させるエレベーターにおいて、
   前記昇降路内に、前記かご及び前記釣合おもりの昇降行程に沿って配設された給電線と、
   前記かご及び前記釣合おもりにそれぞれ設けられ、前記給電線から電力の供給を受けるための受電装置と、
   前記釣合いおもりの前記受電装置により前記給電線から受けた電力を、前記かごへと伝送する電力伝送装置と、を備え、
   前記かごの前記受電装置及び前記釣合いおもりの前記受電装置は、同一の前記給電線から電力の供給を受け、
   前記給電線は、前記かご及び前記釣合おもりの昇降行程のうち上側半分又は下側半分に亘って、前記かごの前記受電装置及び前記釣合おもりの前記受電装置のうち少なくともいずれか一方が前記給電線からの電力の供給を受け得るように配設されたことを特徴とするエレベーターのかご給電装置。
2. 前記電力伝送装置は、前記かご及び前記釣合いおもりを吊持する主ロープの荷重偏りを防止するために前記かごと前記釣合おもりとを連結して設けられたコンペンロープの内部に導体を内蔵した電力伝送可能なコンペンロープを有することを特徴とする請求項１に記載のエレベーターのかご給電装置。
3. 前記かご及び前記釣合おもりがすれ違う際に、前記かごの前記受電装置と前記釣合おもりの前記受電装置との干渉を防止する干渉防止装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載のエレベーターのかご給電装置。
4. 前記受電装置は、前記給電線から非接触で電力の供給を受けることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレベーターのかご給電装置。

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