KR100901166B1 - 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유압식 엘리베이터에 관한 것으로, 엘리베이터가 상층으로 상승할 때 생성된 위치에너지를 엘리베이터가 하층으로 하강할 때 순차적으로 변환하여 축전지에 저장하고, 상기 저장되는 에너지를 엘리베이터의 재상승시 전력의 일부로 활용하여 소비되는 에너지를 저감할 수 있도록 구성하기 위하여, 엘리베이터 카(car)를 승강시키는 유압실린더; 상기 카를 상승시키기 위해 상기 유압실린더에 유압에너지를 전달하도록 구성되는 유압파워유니트; 상기 카의 하강으로 소모되는 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하도록 구성되는 에너지저감유니트; 상기 유압파워유니트와 에너지저감유니트를 제어하고 전원을 공급하는 제어반유니트;를 포함하여 상기 에너지저감유니트에 저장되는 에너지를 유압파워유니트의 보조전력원으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치이다.

엘리베이터, 카, 유압, 실린더, 에너지, 밸브, 축전지

Description

유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치{ENERGY SAVING DEVICE FOR HYDRAULIC ELEVATOR}

본 발명은 유압식 엘리베이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엘리베이터가 상층으로 상승할 때 생성된 위치에너지를 엘리베이터가 하층으로 하강할 때 순차적으로 변환하여 축전지에 저장하고, 상기 저장되는 에너지를 엘리베이터의 재상승시 전력의 일부로 활용하여 소비되는 에너지를 저감할 수 있도록 구성되는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치에 관한 것이다.

일반적으로 엘리베이터는 고층건물에 설치되어 수직으로 승강하면서 사람 및 화물을 원하는 소정의 층까지 실어 나르는 기능을 수행하는 기계장치로써, 구성과 방식에 따라 그 종류가 다양하나 대표적으로는 유압펌프에서 토출된 작동유로 플런저를 작동시켜 카(car)를 승강시키는 원리로 작동되는 유압식 엘리베이터가 있다.

상기 유압식 엘리베이터는 기계실의 배치가 자유롭고 건물 옥상 부분에 하중이 걸리지 않으며 소음이 적고 승차감이 좋다는 장점이 있으나, 실린더를 사용하기 때문에 이동거리와 속도에 한계가 있다.

따라서 유압식 엘리베이터는 비교적 저층 건물에 저속용으로 설치되고 대용 량과 고하중에 유리하여 화물용 엘리베이터에 주로 사용되고 있으며, 균형추를 사용하지 않으므로 로프식 엘리베이터에 비해 많은 전력이 소모된다는 특징이 있다.

이러한 유압식 엘리베이터는 사람이 타거나 화물이 적재되는 카와 상기 카에 연결되어 승강시키는 유압실린더와 상기 유압실린더에 일정한 압력과 유량을 제어하는 유압회로 등으로 구성된다.

도 1은 종래의 유압식 엘리베이터의 유압회로를 개략적으로 도시한 것으로, 그 구성을 통해 일반적인 유압식 엘리베이터의 작동원리 및 과정을 살펴보면, 도시된 바와 같이 오일탱크(10)내에는 구동모터(20)에 유압펌프(30)가 연결되어 있고, 유압펌프(30)의 토출구측에 체크밸브(40)가 연결되어 있으며, 상기 체크밸브(40)에는 양측 2개로 분기되어 상기 오일탱크(10)로 연결된 리턴공급통로와 카(110)의 유압실린더(100)에 연결된 유압유공급통로가 연결되어 있다.

상기 리턴공급통로에는 엘리베이터 상승용 솔레노이드밸브(70)에 의해 절환개폐되는 릴리프밸브(50)가 연결되어 있고, 상기 유압유공급통로에는 레벨링밸브(80)의 절환위치에 따라 유량을 제어하는 플로워밸브(60)와, 엘리베이터 하강용 솔레노이드밸브(90)에 의해 역류 흐름을 허용하는 체크밸브(400)가 직렬로 연결되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 유압식 엘리베이터에서는 구동모터(20)가 작동하면, 유압펌프(30)에 의해 오일탱크(10)내의 오일이 체크밸브(40)를 통해 리턴공급통로와 유압유공급통로로 압송된다.

여기서 상기 리턴공급통로로 압송된 유압유는 세팅된 압력 이내의 유량만큼 만 플로워밸브(60)로 보내고 그 이상의 나머지 유량은 릴리프밸브(50)를 통하여 오일탱크(10)내로 회수된다.

상기 릴리프밸브(50)로 들어온 유압유는 오리피스(작은구멍)을 통과하여 체크밸브(400)를 통과하고 실린더(100)내로 들어가서 카(110)를 서서히 가속시키게 된다.

상기 상태에서 엘리베이터를 고속으로 이동시키기 위해 솔레노이드밸브(70)와 레벨링밸브(80)가 동시에 여자되어 절환위치가 바뀌게 되면, 플로워밸브(60)는 상방으로 절환되고, 따라서 플로워밸브(60)로 들어온 유압유는 오리피스(작은구멍)에서 큰 통로로 흐르게 되고 카(110)는 고속으로 상승하게 된다.

이때 감속시점에서 승강로에 있는 릴레이의 접점을 카(110)가 치게 되면 레벨링밸브(80)의 공급전원이 차단되고, 상기 레벨링밸브(80)는 다시 원위치로 하강하게 된다.

따라서 레밸링밸브(80)의 작은 구멍으로 작동유가 흘러서 실린더(100)에 공급됨으로 카(110)는 감속하게 되고, 상기 카(110)가 정지층에 도달하게 되면 제어반의 제어에 의해 구동모터(20)와 솔레노이드밸브(70)에 공급전원이 차단되고 카(110)는 정지한다.

목적층에 도착한 카(110)의 하강시에는 구동모터(20)는 작동되지 않고 상기 카(110)의 무게에 의해서만 하강하게 된다.

즉, 레밸링밸브(80)와 솔레노이드밸브(90)가 여자되면, 플로워밸브(60)의 통로는 큰 통로 측으로 개방되고 동시에 실린더(100)에 채워진 유압유는 솔레노이드 밸브(90)의 통로를 통하여 체크밸브(400)의 막힘통로를 밀어올리며, 열려진 체크밸브(400)와 상승절환된 릴리프밸브(50)를 통하여 오일탱크(10)로 리턴되고, 카(110)는 하강한다.

이후 카(110)가 하강되는 목적층에 도달되면 다른 릴레이에 의해 솔레노이드밸브(90)에 공급된 전원은 차단되고, 체크밸브(400)는 통로를 닫아서 카(110)는 정지하게 된다.

상기와 같은 원리로 작동하는 유압식 엘리베이터는 상승시 배전반에서 공급된 전력으로 전기모터 및 유압펌프가 순차적으로 작동하여 생성된 유압에너지에 의해서 유압실린더를 작동시켜 엘리베이터 카를 강력한 파워로 상승시키는 반면에, 엘리베이터의 하강시에는 유압에너지나 전기에너지에 의해서 엘리베이터 카를 하강시키지 않고, 엘리베이터 카 자체의 무게에 의해서만 서서히 하강하도록 설계되어 있다.

따라서 별도의 동력원을 사용하지 않기 때문에 소비되는 전력은 없지만, 엘리베이터를 상승시키기 위해 사용된 전력에 상응하는 에너지가 하강시 그대로 방출된다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 엘리베이터가 상층으로 상승할 때 생성된 위치에너지를 엘리베이터가 하층으로 하강할 때 유압에너지, 기계에너지, 전기에너지로 순차적으로 변환하여 상기 과정으로 생성된 전력을 축전지에 저장하고, 상기 저장되는 전력을 엘리베이터가 재상승할 때 소비되는 전력의 일부로 보조하여 에너지 절감 효과를 얻도록 하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엘리베이터 카(car)를 승강시키는 유압실린더; 상기 카를 상승시키기 위해 상기 유압실린더에 유압에너지를 전달하도록 구성되는 유압파워유니트; 상기 카의 하강으로 소모되는 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하도록 구성되는 에너지저감유니트; 상기 유압파워유니트와 에너지저감유니트를 제어하고 전원을 공급하는 제어반유니트;를 포함하여 상기 에너지저감유니트에 저장되는 에너지를 유압파워유니트의 보조전력원으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치이다.

상기와 같은 본 발명을 통해 상승과 하강을 반복하는 엘리베이터 카의 동작과정에서 하강시 소모되는 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 엘리베이터를 상승시키는 보조전원으로 사용함에 따라 유압식 엘리베이터가 설치되는 많은 기업이나 공장 등에서 전력의 소비량을 크게 절감할 수 있다.

특히 화물용으로 설치되는 유압식 엘리베이터의 경우에는 적재하중이 매우 크기 때문에 상승시 소비되는 동력에너지를 최대한 절감할 수 있고, 에너지를 재활용하여 고유가 시대에 경쟁력을 높일 수 있는 효과를 얻도록 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구성 및 작동원리에 대해 상세하게 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치의 구성도를 개략적으로 도시한 것으로, 엘리베이터 카(6)를 승강시키는 유압실린더(5)와, 상기 카(6)를 상승시키기 위해 상기 유압실린더(5)에 유압에너지를 전달하도록 구성되는 유압파워유니트(2)와, 상기 카(6)의 하강으로 소모되는 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하도록 구성되는 에너지저감유니트(3)와, 상기 유압파워유니트(2)와 에너지저감유니트(3)를 제어하고 전원을 공급하는 제어반유니트(1)를 포함하여 상기 에너지저감유니트(3)에 저장되는 에너지를 유압파워유니트(2)의 보조전력원으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 유압실린더(5)에는 전달되는 유압에너지를 통해 상승 또는 하강하여 상기 카(6)를 구동시키는 피스톤(5a)이 구비된다.

상기 유압파워유니트(2)는 인가되는 전원을 통해 작동하는 전기모터(2a)와, 상기 전기모터와 연동되는 유압펌프(2b)가 구성되고, 상기 유압펌프(2b)에서 생성되는 유압에너지량을 조절하는 제어밸브(2c) 및 유압에너지를 상기 유압실린더(5)에 전달하거나 차단하는 개폐구 역할을 하는 제1밸브(2d)를 포함하여 구성한다.

상기 에너지저감유니트(3)는 엘리베이터 카(6)의 하강시 유압실린더(5)에서 발생되는 유압에너지가 유압배관(4)을 통해 유입 또는 차단되도록 하는 제2밸브(3a)와, 상기 제2밸브(3a)를 거쳐 전달되는 유압에너지를 통해 작동하는 유압모터(3b)와, 상기 유압모터(3b)의 동력을 전달받아 회전하도록 연결되는 기어부(3c)와, 상기 기어부(3c)의 회전으로 전기에너지를 발생시키는 발전기(3d)와, 상기 발전기(3d)에서 발생되는 에너지를 저장하는 축전지(3e)로 구성된다.

상기 제어반유니트(1)는 유압파워유니트(2)와 에너지저감유니트(3)에 형성된 밸브의 개폐 및 전기적 기계장치들을 제어하는 제어반(1a)과 전기적 시스템을 유기적으로 연결하고 전원을 인가하도록 하는 배전반(1b)으로 구성된다.

상기와 같은 본 발명을 통해 동작하는 유압식 엘리베이터의 작동과정을 살펴보면, 상기 엘리베이터 카(6)를 상승시키는 작용은 종래의 기술과 큰 변화없이 그대로 유지된다.

도시된 예를 통해 설명하면, 1층에 위치한 엘리베이터 카(6)에 탑승한 이용객이 목표로 하는 상층(2층) 버튼을 누르면, 제어반유니트(1)의 제어반(1a)이 그 명령을 인식하여 배전반(1b)에서 유압파워유니트(2)의 전기모터(2a)에 메인전원을 공급하도록 한다.

상기 전기모터(2a)는 인가되는 전원을 통해 동력을 발생시키고, 상기 동력은 유압펌프(2b)로 전달되어 유압에너지를 생성한다.

이때, 제어반(1a)에서는 상기 엘리베이터 카(6)가 이동하고자 하는 거리만큼 즉, 1층에서 2층까지 이동시킬 수 있는 만큼의 유압에너지량을 설정하여 제어밸 브(2c)에서 상기 유압에너지량을 조절하도록 하고, 동시에 제1밸브(2d)를 개방하여 상기 유압에너지가 유압배관(4)을 통해 유압실린더(5)로 유입되도록 한다.

또한 상기 과정에서는 에너지저감유니트(3)의 제2밸브(3a)를 닫힌 상태로 유지하기 때문에 상기 에너지저감유니트(3)는 상기 유압파워유니트(2)에서 발생되는 유압에너지로부터 어떠한 영향도 받지 않는다.

상기 유압실린더(5)로 유입된 적정량의 유압에너지는 엘리베이터 카(6)와 연동되는 피스톤(5a)을 상부로 상승시켜 상기 엘리베이터 카(6)가 목표로 하는 2층까지 도달하도록 하고, 목표층에 도달하면 제어반(1a)에서는 전원 공급을 차단하여 상기 카(6)를 그 위치에 정지시키고 제1밸브(2d)와 제2밸브(3a)가 모두 닫힌 상태가 되도록 유지한다.

도시된 바와 같이 2층의 위치에 정지해 있는 엘리베이터 카(6)에는 유압에너지를 통해 수직으로 상승한 거리만큼 자중에 의한 위치에너지를 형성하고 있다.

종래의 일반적인 유압식 엘리베이터의 경우에는 엘리베이터 카(6)를 하강시킬 때 별도의 전력을 사용하지 않고 무게에 의해 자연스럽게 하강하도록 하여, 자중에 의한 위치에너지가 속도에너지로 변환되었고, 고층에 위치한 엘리베이터 카(6)의 위치에너지를 모두 속도에너지로 변환시키게 될 경우에는 사고 발생의 위험이 있기 때문에, 유압회로에 카운터 밸런스 밸브를 설치하여 엘리베이터가 저속으로 하강하도록 제어하고 잉여에너지는 카운터 밸런스 밸브에서 제동에너지로 소모되도록 구성하였다.

그러나 본 발명에서는 상부에 위치한 엘리베이터 카(6)가 하강하면서 소모하 는 위치에너지를 전기에너지로 변환하여 보조전원으로 재사용할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하고 있다.

2층에 위치한 엘리베이터 카(6)에 탑승한 이용객이 목표로 하는 하층(1층) 버튼을 누르면, 제어반유니트(1)의 제어반(1a)에서는 그 명령을 인식하여 유압파워유니트(2)의 제1밸브(2d)는 닫힌 상태를 유지하고, 에너지저감유니트(3)의 제2밸브(3a)는 개방 상태로 전환시킨다.

이때, 상기 엘리베이터 카(6)는 무게에 의해 하강을 시작하고 엘리베이터 카(6)에 존재하는 위치에너지는 제어반(1a)에서 설정하는 안전한 속도에너지로 변환되며, 상기 속도에너지를 제외한 잉여에너지는 유압실린더(5)의 피스톤(5a)이 하강하면서 유압에너지로 형태로 변환되어, 상기 유압에너지가 유압배관(4)을 따라 개방된 제2밸브(3a)를 거쳐 에너지저감유니트(3)의 유압모터(3b)를 구동시키도록 한다.

따라서 유입된 유압에너지는 유압모터(3b)를 통해 기계에너지로 변환되고, 상기 유압모터(3b)에 연결된 기어부(3c)는 상기 동력을 전달받아 회전하도록 구성된다.

상기 기어부(3c)는 유압모터(3b)에 연결되는 구동기어와 종동기어로 연결된 증속기어로 구성하여 발전기(3d)와 연동되고, 상기 증속기어가 고속회전하면서 상기 발전기(3d)에서 발생되는 전기를 축전지(3e)에 저장하도록 한다.

이와 같은 과정을 통해 엘리베이터 카(6)가 하강하면서 소모되는 위치에너지를 유압에너지, 기계에너지, 전기에너지로 순차적으로 변환하여 상기 최종 변환된 전기에너지를 축전지(3e)에 저장시킨 후, 엘리테이터 카(6)를 재상승시키는 과정에서 보조전원으로 활용한다.

상기 1층에 위치한 엘리베이터 카(6)를 다시 상부로 이동시킬 경우, 유압파워유니트(2)의 전기모터(2a)에 전원을 인가하여 구동시키는데, 상기 축전지(3e)에 저장된 전기에너지를 상기 전기모터(2a)를 구동시키는 동력원으로 활용하면 제어반유니트(1)의 배전반(1b)에서 공급되는 메인전력의 소비량을 대폭 저감시키는 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

도 1은 종래의 유압식 엘리베이터의 개략적인 유압회로 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1. 제어반유니트

2. 유압파워유니트

3. 에너지저감유니트

4. 유압배관

5. 유압실린더 5a. 피스톤

6. 엘리베이터 카

Claims (3)

1. 엘리베이터 카(car)를 승강시키는 유압실린더(5);

   전원의 인가를 통해 작동하는 전기모터(2a)와, 상기 전기모터와 연동되는 유압펌프(2b)와, 상기 유압펌프에서 생성되는 유압에너지의 양을 조절하는 제어밸브(2c), 및 유압에너지를 유압실린더에 전달하거나 차단하는 개폐구 역할을 하는 제1밸브(2d)를 포함하여 이루어지는 유압파워유니트(2)와;

   상기 카의 하강시 유압실린더에서 발생되는 유압에너지가 유압배관(4)을 통해 유입 또는 차단되도록 하는 제2밸브(3a)와, 상기 제2밸브를 거쳐 전달되는 유압에너지를 통해 작동하는 유압모터(3b)와, 상기 유압모터의 동력을 전달받아 회전하도록 연결되는 기어부(3c)와, 상기 기어부의 회전으로 전기에너지를 발생시키는 발전기(3d)와, 상기 발전기에서 발생되는 에너지를 저장하는 축전지(3e)로 구성되는 에너지저감유니트(3);

   상기 유압파워유니트와 에너지저감유니트를 제어하고 전원을 공급하는 제어반유니트(1);

   를 포함하여 상기 에너지저감유니트에 저장되는 에너지를 유압파워유니트의 보조전력원으로 사용하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유압실린더에는 엘리베이터 카를 승강시키기 위해 유압에너지를 통해 상승 또는 하강하여 상기 카를 구동시키는 피스톤(5a)이 구비되는 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유압파워유니트는 전기모터와 상기 전기모터에 연동되는 유압펌프를 통해 유압에너지를 생성시키도록 구성하되, 상기 전기모터는 제어반유니트 또는 에너지저감유니트에서 인가되는 전원으로 구동되는 것을 특징으로 하는 유압식 엘리베이터용 에너지 저감장치.

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