JP2005104681A - エレベータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 回生モードで得られた回生電力を再利用して、機械室内の温度上昇を防止するとともに、システム全体の消費電力を低減して省エネ化を促進する。
【解決手段】 回生モードでは、駆動装置５と、回生装置６とによって、前記三相誘導電動機８で得られた回生電圧、前記そらせシーブモータ発電機７で得られた回生電圧を蓄積し、また力行モードでは、駆動装置５と、回生装置６とによって、商用電源４から供給される三相交流電圧、そらせシーブモータ発電機７で得られた回生電圧、蓄積しているそれまでの回生電圧を用いて三相誘導電動機８に駆動力を発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗りかごが持つ位置エネルギ、運動エネルギなどを回生して、省エネ化を促進出来るようにしたエレベータシステムに関する。

ビル、共同住宅などに設置されるエレベータシステムでは、乗りかご内にある程度の人が乗っている状態を基準にして、釣り合い重りの重さを設定している関係上、乗りかごの昇降速度を加速させるときまたはフルロード（重負荷）で上昇させるとき、あるいはノーロード（軽負荷）で下降させるとき、三相電動機に最大の電力を供給して、最大の駆動力を発生させ、乗りかごを昇降させる。

また、このようなエレベータシステムでは、乗りかご内にある程度の人が乗り、乗りかごの重量と釣り合い重りの重量とがバランスし、一定速度で走行中、または乗りかごの減速中、あるいはフルロードで下降中、さらにはノーロードで上昇中などのとき、三相電動機が発電機として動作され、これによって得られた回生電力が機械室内に配置された抵抗で、熱に変換されている。
特開平１０−６７４６９号公報

ところで、このようなエレベータシステムでは、近年、消費電力の低減が強く求められており、乗りかごを運転する際の消費電力を低減させ、さらに回生運転によって得られた回生電力によって高くなる機械室の温度を低下させるための空調設備などを無くすことが強く求められている。

本発明は上記の事情に鑑み、商用電源から供給される電力量を低減でき、省エネ化を促進できるエレベータシステムを提供することを主目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、乗りかごと、釣り合い重りとをつるべ式で走行させて利用者を運ぶエレベータシステムにおいて、力行モードでは、入力された交流電圧を駆動力に変換して、前記乗りかご、前記釣り合い重りを走行させる一方、回生モードでは、前記乗りかご、前記釣り合い重りが持つ運動エネルギ、位置エネルギを回生電圧に変換する交流電動機と、前記乗りかご、前記釣り合い重りが持つ運動エネルギ、位置エネルギを回生電圧に変換するそらせシーブモータ発電機と、力行モードでは、商用電源から供給される交流電圧、前記そらせシーブモータ発電機で得られた回生電圧、蓄積しているそれまでの回生電圧を用いて、駆動交流電圧を生成して前記交流電動機に供給し、回生モードでは、前記交流電動機で得られた回生電圧、前記そらせシーブモータ発電機で得られた回生電圧を蓄積する駆動／回生装置とを備えたことを特徴としている。

請求項２では、請求項１に記載のエレベータシステムにおいて、前記そらせシーブモータ発電機は、直流モータ発電機であることを特徴としている。

請求項３では、請求項１、２のいずれかに記載のエレベータシステムにおいて、前記駆動／回生装置は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、力行モードでは、前記整流器から出力される直流電圧、シーブモータ発電機で得られた回生電圧、蓄電装置に蓄積しているそれまでの回生電圧を用いて、駆動交流電圧を生成して前記交流電動機に供給し、回生モードでは、前記交流電動機で得られた回生電圧を整流して前記蓄電装置に蓄電させるインバータとを備えたことを特徴としている。

請求項４では、請求項１、２、３のいずれか１項に記載のエレベータシステムにおいて、前記駆動／回生装置は、力行モード時の電圧供給ルートと、回生モード時の電圧供給ルートとを切り替える複数の半導体スイッチと、システムの電圧状況、電流状況、指定されているモードに基づき、前記各半導体スイッチを選択的に動作させて、前記各電圧供給ルートを選択的に有効化させる制御器とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、乗りかご内にある程度の人が乗り、乗りかごの重量と釣り合い重りの重量とがバランスし、一定速度で走行しているとき、または乗りかごを減速させているとき、またはフルロードで下降させるとき、あるいはノーロードで上昇させるとき、交流電動機と、そらしシーブモータ発電機とを回生運転させて得られた電力を蓄積できるとともに、乗りかごの昇降速度を加速させるとき、またはフルロード（重負荷）で上昇させるとき、あるいはノーロード（軽負荷）で下降させるとき、そらしシーブモータ発電機で得られる回生電力と、蓄積している回生電力とを補助的に使用して、商用電源から供給される電力量を低減でき、省エネ化を促進できる。

また、そらせシーブモータ発電機によって回生された電力を直接、三相インバータに供給できるとともに、バッテリに蓄積でき、これによって交流発電機などを使用し、電力を回生するときよりも、回路構成を簡素化させて、システム全体のコストを低く抑えることができるとともに、維持管理を簡単にできる。

また、一般的なエレベータシステムで使用されている三相整流器、三相インバータを使用して、三相誘導電動機から出力される交流電圧を直流電圧に変換させ、これをバッテリなどの蓄電装置に蓄積でき、これによって、電力回生機能を持たないエレベータシステムに電力回生機能を持たせるときのコストを低く抑えることができる。

また、システム各部の電圧状況、電流状況などを把握させながら、トランジスタスイッチなどによって構成される半導体スイッチをオン／オフさせて、電圧供給ルートを素早く切り替えでき、これによってシステム各部の電圧状況、電流状況などに応じた最適な力行回路、回生回路を構成させ、システムの電力効率を向上できる。

図１は本発明によるエレベータシステムの一実施形態を示すブロック図である。

この図に示すエレベータシステム１は、ビルなどに設けられ、昇降路（シャフト）内に昇降自在に配置された乗りかご２を昇降、停止させて利用者を運ぶ乗りかご機構３と、ビルの機械室などに配置され、力行モードでは、商用電源４から供給される三相交流電圧や回生電圧を用い、指定された電圧値、電流値、および周波数を持つ三相交流電圧を生成して乗りかご機構３を駆動する一方、回生モードでは、乗りかご機構３が持つ運動エネルギ、位置エネルギなどを電力に変換して取り込む駆動装置５と、ビルの機械室などに配置され、力行モードでは、乗りかご機構３が持つ運動エネルギ、位置エネルギなどを電力に変換して得られた回生電圧と蓄積している回生電圧とを駆動装置５に供給する一方、回生モードでは、乗りかご機構３が持つ運動エネルギ、位置エネルギなどを電力に変換して得られた回生電圧を蓄積する電力回生装置６とを備えている。

乗りかご機構３は、乗りかご２と、昇降路内に昇降自在に配置される釣り合い重り９と、釣り合い重り９と乗りかご２とを連結するロープ１０と、昇降路内に配置され、供給された駆動力を用いてロープ１０を走行させるシーブ１１と、力行モードでは、供給された三相交流電圧に応じた駆動力を発生して、シーブ１１を駆動し、回生モードでは、シーブ１１を介して乗りかご２または釣り合い重り９が持つ運動エネルギ、位置エネルギなどを電力に変換する三相誘導電動機８と、昇降路内に配置され、ロープ１０の走行方向を変えながら、乗りかご２または釣り合い重り９が持つ運動エネルギ、位置エネルギなどを電力に変換するそらしシーブモータ発電機７とを備えている。

駆動装置５は、商用電源４から供給される三相交流電圧を整流して直流電圧を生成する三相整流器１２と、三相整流器１２から出力される直流電圧の電流値を測定し、電力回生装置６に電流値検出信号を供給する電流検出器１３と、三相整流器１２から出力される直流電圧、電力回生装置６から出力される回生電圧などを平滑するコンデンサ１４と、コンデンサ１４によって平滑化された直流電圧などの電圧値を測定し、電力回生装置６に電圧値検出信号を供給する電圧検出器１５と、力行モードでは、コンデンサ１４によって平滑化された直流電圧、回生電圧を用いて、指定された電圧値、電流値、および周波数を持つ三相交流電圧を生成して三相誘導電動機８を駆動し、回生モードでは、三相誘導電動機８から出力される三相の回生電圧を取り込んで直流の回生電圧に変換して、電力回生装置６に供給する三相インバータ１６とを備えている。

また、電力回生装置６は、駆動装置５から出力される回生電圧の蓄積用に使用されるバッテリ１７と、そらしシーブモータ発電機７から出力される回生電圧の蓄積用に使用されるバッテリ１８と、トランジスタなどの半導体スイッチによって構成され、オン指示信号が供給されているとき、導通状態になり、そらしシーブモータ発電機７とバッテリ１８とを接続する２つのスイッチ１９ａ、１９ｂと、トランジスタなどの半導体スイッチによって構成され、オン指示信号が供給されているとき、導通状態になり、駆動装置５とバッテリ１７とを接続する２つのスイッチ２０ａ、２０ｂと、トランジスタなどの半導体スイッチによって構成され、オン指示信号が供給されているとき、導通状態になり、駆動装置５とそらしシーブモータ発電機７とを接続する２つのスイッチ２１ａ、２１ｂと、トランジスタなどの半導体スイッチによって構成され、オン指示信号が供給されているとき、導通状態になり、駆動装置５とバッテリ１８とを接続する２つのスイッチ２２ａ、２２ｂと、力行モードでは、駆動装置５の電流検出器１３から出力される電流値検出信号、電圧検出器１５から出力される電圧値検出信号などを参照しながら、最大で３組のオン指示信号を生成して各スイッチ２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂを導通させ、回生モードでは、駆動装置５の電流検出器１３から出力される電流値検出信号、電圧検出器１５から出力される電圧値検出信号などを参照しながら、２組のオン指示信号を生成して、各スイッチ１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂを導通させる制御器２３とを備えている。

このエレベータシステム１において、力行モードでは、電力回生装置６によって、乗りかご機構３のそらしシーブモータ発電機７に加えられる運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換され、この回生動作で得られた回生電圧と、蓄積している回生電圧と、商用電源４から供給される三相交流電圧とを使用して、駆動装置４から指定された電圧値、電流値、および周波数を持つ三相交流電圧が出力され、乗りかご機構３の乗りかご２が昇降運転される。また、回生モードでは、駆動装置５によって、乗りかご機構３の三相誘導電動機８に加えられる運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換されるとともに、電力回生装置６によって、乗りかご機構３のそらしシーブモータ発電機７に加えられる運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換され、これらの各変換動作（回生動作）で得られた回生電圧が蓄積される。

次に、この実施の形態の動作を力行モード時と回生モード時に分けて具体的に説明する。

＜力行モード時＞
乗りかご２の昇降速度を加速させるとき、またはフルロード（重負荷）で上昇させるとき、あるいはノーロード（軽負荷）で下降させるときなどの力行モードでは、駆動装置５から出力される、指定された電圧値、電流値、および周波数を持つ三相交流電圧を用いて、三相誘導電動機８に駆動力を発生させて、シーブ１１を回転させ、乗りかご２を昇降させるとともに、そらしシーブモータ発電機７によって、乗りかご２、釣り合い重り９などが持つ運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換されて電力回生装置６に供給される。

また、この力行モードでは、電流検出器１３、電圧検出器１５によって、三相整流器１２から出力される直流電圧の電流値、コンデンサ１４によって平滑化された直流電圧などの電圧値が各々、測定され、測定結果が電力回生装置６に供給されるとともに、三相整流器１２によって、商用電源４から供給される三相交流電圧が整流され、また三相インバータ１６によって、三相整流器１２から出力される直流電圧と電力回生装置６から出力される回生電圧とが指定された電圧値、電流値、および周波数を持つ三相交流電圧に変換されて、三相誘導電動機８に駆動力が生成される。

この場合、図２の模式図に示すように、三相整流器１２→三相インバータ１６なる電圧供給経路２３で三相インバータ１６に直流電圧が供給されるとともに、制御器２３によって、駆動装置５の電流検出器１３から出力される電流値検出信号、電圧検出器１５から出力される電圧値検出信号などが参照されて、最大で３組のオン指示信号が生成され、各スイッチ２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが選択的に導通される。そして、バッテリ１７→各スイッチ２０ａ、２０ｂ→三相インバータ１６なる電圧供給経路２４、バッテリ１８→各スイッチ２２ａ、２２ｂ→三相インバータ１６なる電圧供給経路２５、そらせシーブモータ発電機７→各スイッチ２１ａ、２１ｂ→三相インバータ１６なる電圧供給経路２６のいずれか１つ以上を用いて、三相インバータ１６に回生電圧が供給される。

＜回生モード時＞
乗りかご２内にある程度の人が乗り、乗りかご２の重量と釣り合い重りの重量とがバランスし、一定速度で走行しているとき、または乗りかご２を減速させるとき、またはフルロードで下降させるとき、あるいはノーロードで上昇させるときなどの回生モードでは、三相誘導電動機８によって、乗りかご２、釣り合い重り９などが持つ運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換されて、駆動装置５を介し、電力回生装置６に供給されるとともに、そらしシーブモータ発電機７によって、乗りかご２、釣り合い重り９などが持つ運動エネルギ、位置エネルギなどが電力に変換されて、電力回生装置６に供給される。

また、この回生モードでは、電流検出器１３、電圧検出器１５によって、三相整流器１２から出力される直流電圧の電流値、コンデンサ１４によって平滑化された直流電圧などの電圧値が各々、測定され、測定結果が電力回生装置６に供給されるとともに、三相インバータ１６によって、三相誘導電動機８から出力される三相の回生電圧が直流の回生電圧に変換されて電力回生装置６に供給される。

この場合、図３の模式図に示すように、制御器２３によって、駆動装置５の電流検出器１３から出力される電流値検出信号、電圧検出器１５から出力される電圧値検出信号などが参照され、２組のオン指示信号を生成して、各スイッチ１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂが導通される。そして、三相誘導電動機８→三相インバータ１６→各スイッチ２０ａ、２０ｂ→バッテリ１７なる回生電圧供給経路２７、そらせシーブモータ発電機７→各スイッチ１９ａ、１９ｂ→バッテリ１８なる回生電圧供給経路２８で各バッテリ１７、１８に回生電圧が供給され、蓄積される。

＜実施の形態の効果＞
このように、この実施形態では、乗りかご２を昇降速度を加速させるとき、またはフルロード（重負荷）で上昇させるとき、あるいはノーロード（軽負荷）で下降させるときなどの力行モードでは、三相整流器１２、そらせシーブモータ発電機７、各バッテリ１７、１８から各々、直流電圧、回生電圧が出力されて、三相インバータ１６に三相誘導電動機８が駆動され、また乗りかご２内にある程度の人が乗り、乗りかご２の重量と釣り合い重り９の重さとがバランスし、一定速度で走行しているとき、または乗りかご２を減速させるとき、またはフルロードで下降させるとき、あるいはノーロードで上昇させるときなどの回生モードでは、三相誘導電動機８で得られた回生電圧、そらせシーブモータ発電機７で得られた回生電圧を各バッテリ１７、１８に導いて、蓄積させるようにした。このため、乗りかご６内にある程度の人が乗り、乗りかご６の重量と釣り合い重りの重量とがバランスし、一定速度で走行しているとき、または乗りかご６を減速させているとき、またはフルロードで下降させるとき、あるいはノーロードで上昇させるとき、三相誘導電動機８と、そらしシーブモータ発電機７とを回生運転させて得られた電力を蓄積できるとともに、乗りかご６の昇降速度を加速させるとき、またはフルロード（重負荷）で上昇させるとき、あるいはノーロード（軽負荷）で下降させるとき、そらしシーブモータ発電機７で得られる回生電力と、蓄積している回生電力とを補助的に使用して、商用電源４から供給される電力量、機械室内の温度を下げるのに必要な電力量などを低減でき、省エネ化を促進できる。

また、この実施形態では、そらせシーブモータ発電機７として、直流モータを使用させるようにしているので、そらせシーブモータ発電機７によって回生された電力を直接、三相インバータ１６に供給できるとともに、バッテリ１８に蓄積でき、これによって交流発電機などを使用し、電力を回生するときよりも、回路構成が簡素化されて、システム全体のコストを低く抑えることができるとともに、維持管理を簡単にできる。

また、この実施形態では、回生運転を行うとき、一般的なエレベータシステムで使用されている三相整流器１２、三相インバータ１６を使用して、三相誘導電動機８から出力される交流電圧が直流電圧に変換されるようにした。このため、三相インバータ１６から出力される回生電圧をバッテリ１７などの蓄電装置に蓄積でき、これによって、電力回生機能を持たないエレベータシステムに電力回生機能を持たせるときのコストを低く抑えることができる。

さらに、この実施形態では、制御器２３によって、システム各部の電圧状況、電流状況などを把握しつつ、トランジスタスイッチなどによって構成される各スイッチ１９ａ〜２２ｂをオン／オフさせて、電圧供給ルートを素早く切り替えるようにした。このため、システム各部の電圧状況、電流状況などに応じた最適な力行回路、回生回路を構成することができ、これによってシステムの電力効率を向上できる。

本発明によるエレベータシステムの一実施形態を示すブロック図である。 図１に示すエレベータシステムに力行動作を行わせているときの電圧供給ルート例を示す模式図である。 図１に示すエレベータシステムに回生動作を行わせているときの電圧供給ルート例を示す模式図である。

符号の説明

１：エレベータシステム
２：乗りかご
３：乗りかご機構
４：商用電源
５：駆動装置（駆動／回生装置）
６：電力回生装置（駆動／回生装置）
７：そらしシーブモータ発電機
８：三相誘導電動機
９：釣り合い重り
１０：ロープ
１１：シーブ
１２：三相整流器
１３：電流検出器
１４：コンデンサ
１５：電圧検出器
１６：三相インバータ
１７、１８：バッテリ
１９ａ、１９ｂ：スイッチ
２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ：スイッチ
２３、２４、２５、２６：電圧供給経路
２７、２８：回生電圧供給経路

Claims (4)

1. 乗りかごと、釣り合い重りとをつるべ式で走行させて利用者を運ぶエレベータシステムにおいて、
   力行モードでは、入力された交流電圧を駆動力に変換して前記乗りかご、前記釣り合い重りを走行する一方、回生モードでは、前記乗りかご、前記釣り合い重りが持つ運動エネルギ、位置エネルギを回生電圧に変換する交流電動機と、
   前記乗りかご、前記釣り合い重りが持つ運動エネルギ、位置エネルギを回生電圧に変換するそらせシーブモータ発電機と、
   力行モードでは、商用電源から供給される交流電圧、前記そらせシーブモータ発電機で得られた回生電圧、蓄積しているそれまでの回生電圧を用いて、駆動交流電圧を生成して前記交流電動機に供給し、回生モードでは、前記交流電動機で得られた回生電圧、前記そらせシーブモータ発電機で得られた回生電圧を蓄積する駆動／回生装置と、
   を備えたことを特徴とするエレベータシステム。
2. 請求項１に記載のエレベータシステムにおいて、
   前記そらせシーブモータ発電機は、直流モータ発電機である、
   ことを特徴とするエレベータシステム。
3. 請求項１、２のいずれかに記載のエレベータシステムにおいて、
   前記駆動／回生装置は、商用電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、力行モードでは、前記整流器から出力される直流電圧、シーブモータ発電機で得られた回生電圧、蓄電装置に蓄積しているそれまでの回生電圧を用いて駆動交流電圧を生成して前記交流電動機に供給し、回生モードでは、前記交流電動機で得られた回生電圧を整流して前記蓄電装置に蓄電するインバータと、
   を備えたことを特徴とするエレベータシステム。
4. 請求項１、２、３のいずれか１項に記載のエレベータシステムにおいて、
   前記駆動／回生装置は、力行モード時の電圧供給ルートと、回生モード時の電圧供給ルートとを切り替える複数の半導体スイッチと、システムの電圧状況、電流状況、指定されているモードに基づき、前記各半導体スイッチを選択的に動作させて、前記各電圧供給ルートを選択的に有効化する制御器と、
   を備えたことを特徴とするエレベータシステム。

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