JP2006273504A

JP2006273504A - エレベーターシステム

Info

Publication number: JP2006273504A
Application number: JP2005095059A
Authority: JP
Inventors: Hideki Ayano; 秀樹綾野; Hiromi Inaba; 博美稲葉; Noboru Arahori; 荒堀　　昇; Atsuya Fujino; 篤哉藤野; Tomofumi Hagitani; 知文萩谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: CN100532233C; CN1840460A; JP4580798B2

Abstract

【課題】機械室レスエレベーターで駆動装置が故障した場合或いは仮設運転を行う場合に、乗りかごの積載重量の条件によらず昇降動作を実施することのできるエレベーターシステムを提供する。
【解決手段】昇降路１の内部に、乗りかご２と、吊り合いおもり３と、前記乗りかご２を昇降動作させるためのモータ４と、前記モータ４を駆動制御する電力変換器とその制御器よりなる制御盤５を有するエレベーターシステムにおいて、前記昇降路１の外部から前記モータ４に電力を供給可能な端子８Ａを設け、この端子８Ａに、前記モータ４を駆動可能な携帯式の電力変換器６を接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーターシステムに関わり、特に、駆動装置が昇降路内に配置される機械室レスエレベーターにおける駆動装置故障時或いは仮設運転時に用いることのできるエレベーターシステムに関するものである。

従来の機械室レスエレベーターにおいては、駆動装置が故障した場合の対処法として、ブレーキ開放装置を使用してブレーキを開放し、乗りかごと吊り合いおもりの重量差を利用して乗りかご昇降させる方法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。また、エレベーター最上階故障停止時のかご降下方法として、吊り合いおもりを部分的に脱着可能な構造とし、乗りかごと吊り合いおもりの重量差を変更させる等の方式を用いて乗りかごを昇降させるものもある（例えば、特許文献２，３参照）。また、駆動装置が故障した場合ではないが、エレベーターの保守装置として、フロア側に端子を設け、表示手段を接続してモータ・電力変換器の電流測定するものがある（例えば、特許文献４参照）。更に、制御盤内の保守点検部分をフロア側に設けたものもある（例えば、特許文献５参照）。
特開２００１-１３９２５０公報特開２００２−１２８４１１公報特開２００２−１７３２７７公報特開平１１−１１６１５３公報特開２０００−２４７５５４公報

しかしながら、特許文献１の構成では、乗りかごと吊り合いおもりの重量差がほぼ零である、いわゆるバランス負荷であった場合、ブレーキ装置を開放しても乗りかごは重量差により自ら移動することはない。このため、特に、駆動装置をエレベーター昇降路の上部に設けたシステムでは、バランス負荷の状態で故障すると最上階から足場を作って、故障箇所を修復する等の対応が採られるため、多大な手間と時間を要する。また、特許文献２および特許文献３の構成では、乗りかごが最上階、吊り合いおもりが最下階にある場合のみ、吊り合いおもりの脱着により重量差を変えることができるが、中間階等にある場合には脱着おもりの落下衝撃等の観点から実施が困難である。さらに、通常走行時に脱着部の吊り合いおもりが落下しないように十分な安全機構を設ける必要がある。また、特許文献４および５については、既存の駆動装置の電流をフロア側から測定するもの或いは既存の駆動装置を保守点検するためのスイッチやコネクタをフロア側に設けたものであり、端子を設けるという観点で関連技術ではあるが、本発明で課題としている駆動装置自体の故障時における乗りかごの昇降に対しては対応できるものではなかった。

本発明の目的は、機械室レスエレベーターで駆動装置が故障した場合或いは仮設運転を行う場合に、乗りかごの積載重量の条件によらず昇降動作を実施することのできるエレベーターシステムを提供することにある。

上記の目的を解決するため、本発明では、少なくとも、昇降路の内部に、乗りかごと、吊り合いおもりと、前記乗りかごを昇降動作させるためのモータと、前記モータを駆動制御する電力変換器とその制御器よりなる制御盤を有するエレベーターシステムにおいて、前記昇降路の外部から前記モータに電力を供給可能な端子を設け、この端子に、前記モータを駆動可能な携帯式の電力変換器を接続することを特徴とする。

上記構成とすることにより、機械室レスエレベーターで駆動装置が故障した場合或いは仮設運転を行う場合に、乗りかごの積載重量の条件によらず昇降動作を実施することができる。

本発明によれば、機械室レスエレベーターで駆動装置が故障した場合或いは仮設運転を行う場合に、乗りかごの積載重量の条件によらず昇降動作を実施することができる。

以下本発明のエレベーターシステムの実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明のエレベーターシステムの一実施形態を示す構成図、図２は図１における非常時運転の動作を説明するための第１の構成図、図３は通常運転時におけるシステムの流れ図、図４は電力変換器故障時におけるシステムの流れ図、図５は非常時運転の動作を説明する第２の構成図、図６は非常時運転の動作を説明する第３の構成図、図７は制御盤故障時におけるシステムの流れ図、図８は非常時運転の動作を説明する第４の構成図、図９は非常時運転の動作を説明する第５の構成図、図１０は非常時運転の動作を説明する第６の構成図、図１１は携帯式電力変換器を説明する第１の構成図、図１２は携帯式電力変換器を説明する第２の構成図、図１３は携帯式電力変換器を説明する第３の構成図である。

図１において、昇降路１の内部には、少なくとも、乗りかご２、吊り合いおもり３、モータ４、制御盤５が設置され、少なくとも１箇所以上のフロア側ドア部７或いは周辺の三方枠やボタン部分８等には、送受信端子８Ａ、および、携帯式電力変換器６用の電源端子８Ｂが設置されている。前記モータ４は、前記乗りかご２、および、吊り合いおもり３を昇降させる駆動用モータであり、昇降路１の上部に設置した機械室レスタイプのエレベーターである。前記制御盤５は、商用電源１７から得られる電力を変換してモータ４を駆動するが、伝送ロスやノイズ等の悪影響低減の観点から、前記モータ４の近辺に設置することが望ましい。このため、モータ４が昇降路１の上部に設置される場合には、制御盤５も同様に昇降路１の上部に設置される。

また、送受信端子８Ａは、モータ４或いは制御盤５と電気的に接続されると共に、前記携帯式の電力変換器６の駆動装置接続端子６Ａに接続されることにより、昇降路１の外部からモータ４を駆動する構成となっている。また、送受信端子８Ａの近辺に設けられた商用電源１７に接続された携帯式電力変換器６用の電源端子８Ｂに、携帯式の電力変換器６の電源入力端子６Ｂを接続することにより、携帯式電力変換器６への給電を実施することができる。送受信端子８Ａ、および、携帯式電力変換器用の電源端子８Ｂを取り付ける階床は、一つの階床或いは複数の階床であっても良い。また、端子８Ａ，８Ｂを基準階近傍に設ければ、携帯式電力変換器６の搬入が容易になる効果がある。また、モータ４の近傍階に設ければ、昇降路内に敷設する携帯式電力変換器６用の電源端子８Ｂとモータ４等を接続する配線の長さを短縮でき、コストの低減と信号系へのノイズ混入などの悪影響を排除できる効果がある。

次に、図１１を用いて携帯式電力変換器６の第１の構成を説明する。携帯式電力変換器６は、電源入力端子６Ｂを介して給電され、携帯式電力変換器６内に備えた整流器４６により直流電力に変換し、前記携帯式電力変換器６内に備えた電力貯蔵素子４７に電力を蓄える。さらに、携帯式電力変換器６内に備えた制御回路４９の指令に基づき、携帯式電力変換器６内に備えたインバータ４８を駆動させる。また、駆動装置接続端子６Ａを介して前記携帯式電力変換器６での演算に使用するエレベーター装置の内部情報を入出力し、かつ、携帯式電力変換器６内に備えたインバータ４８の出力電力をモータに供給する。演算に使用するエレベーター装置の内部情報については、以後に詳細に説明する。

次に、図１２を用いて携帯式電力変換器６の第２の構成を説明する。この図１２では、図１１の携帯式電力変換器６内に備えた整流器４６を使用せず、電池５０を使用した構成にしてある。この図１２の構成では、電池重量が増加するが、端子を下層の階床に設けることによって運搬上の障害は低減できる。しかも、電源１７と接続された携帯式電力変換器用の電源端子８Ｂおよび携帯式の電力変換器６の電源入力端子６Ｂおよび昇降路内配線を削除できるため、エレベーターシステムの敷設の簡素化や携帯式の電力変換器６の構成の簡素化を図ることができる。また、図１の制御盤５が故障した場合に実施する非常運転時のモータ運転速度を通常運転時よりも遅くすることにより、電池５０は電圧値の小さい電池でも運転が可能になる。

次に、非常時運転の動作を説明する第１の構成を図２に基いて説明する。制御盤５は、少なくとも、商用電力をエレベーター駆動用の任意周波数の電力に変換する電力変換器部９、エレベーターシステムに取り付けられたセンサから得られる情報より前記電力変換器部９を運転するための指令値を演算する制御器１０、モータ４に取り付けられたブレーキを開放するためのブレーキ開放回路１２、および、前記制御器１０や前記ブレーキ開放回路１２に電力を供給する制御電源１１より構成される。前記のエレベーターシステムに取り付けられたセンサ情報は、例えば、モータ４の磁極位置や回転速度を検出するロータリエンコーダ１６からの信号、乗りかご２の位置情報および積載重量情報、ホールボタン８の呼び情報、或いは、図示していない電力変換器９の出力電流情報である。

これらのセンサ情報を制御器１０内部のセンサ入出力部１０Ｂで受信し、その情報を基に制御マイコン１０Ａで演算を実施する。また、制御電源１１は、商用電源１７の交流電力を直流電力に変換し、制御器１０やブレーキ開放回路１２に給電する電源である。また、電力変換器９とモータ４の間には切換えスイッチ１４が取り付けられており、モータ４は電力変換器９、或いは、フロア側の送受信端子８Ａに接続される。この切換えスイッチ１４は、制御器１０の信号により駆動される形態であってよく、例えば、制御器１０から信号を受けている場合にはモータ４と電力変換器９が接続され、信号を受けていない場合にはモータ４と送受信端子８Ａが接続されるようなスイッチである。また、送受信端子８Ａは、モータ４に電力を供給できる電線を介して切換えスイッチ１４と接続され、かつ、通信用の信号線を介して制御器１０と接続された構成である。携帯式電力変換器６を送受信端子８Ａに接続した場合には、携帯式電力変換器６はモータ４に駆動用の電力を供給でき、かつ、制御器１０よりセンサ情報を送受信することができる。送受信するセンサ情報は、センサ信号そのものであっても良いし、センサ入出力部１０Ｂにおいてデジタル信号等に変換した信号であっても良い。

デジタル信号等に変換した信号の場合は、図１１、図１２の携帯式電力変換器６における制御回路部４９に情報を復元する機構を設ける必要があるが、ノイズ等の悪影響を受けにくいため、伝送距離が長い場合などにも適用できる。携帯式電力変換器６から制御器１０に信号を送信する場合も同様に、携帯式電力変換器６の制御回路部４９においてデジタル信号に一旦変換し、制御器１０で情報を復元する形態であっても良いことは言うまでもない。また、制御器１０は、モータ４の内部定数等の情報を出力し、携帯式電力変換器６内の制御回路において、それを反映させた演算を実施する。これは、携帯式電力変換器６側でモータ情報に関するデータベースを有し、制御器１０側からはモータ種類を判別できる信号を出力する形態でも良い。

次に、図３を用いて、通常運転時におけるシステムの流れを説明する。まず、制御盤５に商用電源１７を投入する(S１)。このとき、制御盤５内では、制御電源１１から制御器１０やブレーキ開放回路に電源が供給され、制御器内の制御マイコン１０Ａが起動する(S２)。次に制御器１０は、商用電源１７と電力変換器９の間に設置された主回路コンタクタ１３を投入する信号を出力する(S３)。主回路コンタクタ１３は、制御器１０からの信号を受けた場合のみ商用電源１７と電力変換器９の間を導通させるスイッチである。次に、ホールボタン８或いは乗りかご２内のボタンから呼びが発生した場合(S４)には、制御器１０は、電力変換器９へ制御信号を出力し、電力変換器はモータ４を駆動する(S５)。次に、制御器１０は、モータ４のブレーキ１５を開放させるための信号をブレーキ開放回路１２に出力し、ブレーキ開放回路１２は、モータ４のブレーキ１５を開放させる(S６)。この時、切換えスイッチ１４は、制御器１０により、電力変換器９とモータ４の間を短絡する状態にする。次に、乗りかご２が目的階に到着した場合には、ブレーキ１５により制動動作を実施し(S７)、電力変換器９を停止(S８)させてモータ４を停止させるように制御器１０は信号を出力する。

次に、図４を用いて電力変換器が故障した場合について説明する。ここでは、電力変換器９を構成する素子が故障し、一旦電力が遮断された場合を想定しており、制御器１０は故障していないものとする。まず、制御盤５に商用電源１７を投入し(S１０)、制御器１０内の制御マイコン１０Ａを起動させる(S１１)。電力変換器９が故障している場合は、制御器１０は故障検知信号を受け、故障の発生を管制センタ等の外部に連絡する(S１２)。次に、保守員が到着し、送受信端子８Ａに携帯式電力変換器６を接続する(S１３)。制御器１０内の制御マイコン１０Ａが携帯式電力変換器６の接続を検知した場合には(S１４)、図２の切換えスイッチ１４を送受信端子８Ａ側に切換える(S１５)。これは、初期状態で送受信端子８Ａ側と導通する形態であっても良い。次に、フロア側より携帯式電力変換器６を運転しモータ４を駆動させ(S１６)、制御器１０はモータ４のブレーキ１５を開放させるための信号をブレーキ開放回路１２に出力し、ブレーキ開放回路１２はモータ４のブレーキ１５を開放させる(S１７)。ここでの運転は、非常用の運転であり、乗りかご２は通常よりも遅いスピードで昇降する。次に、乗りかご２が最寄階に到着した場合には、制御器１０はブレーキ１５を制動動作させる(S１８)信号を出力し、同時に、携帯式電力変換器６を停止してモータ４を停止させる(S１９)。

次に、非常時運転の動作を説明する第二の構成を図５を用いて説明する。図２では、送受信端子８Ａは、切換えスイッチ１４に接続される電力供給線と、制御器１０に接続される通信用の信号線につながる構成であったのに対し、図５では、切換えスイッチ１４に接続される電力供給線は図２と同様に使用するが、通信用の信号線は使用せず、無線回路３６を用いて無線により携帯式電力変換器６とセンサの検知信号やブレーキ開放等の指令情報等の通信を行う。この方式によると、携帯式電力変換器６側にも無線装置を設ける必要があるが、配線本数を低減できる効果がある。

次に、非常時運転の動作を説明する第三の構成を図６を用いて説明する。図６においては、制御盤５、特に、電力変換器９および制御器１０が故障した場合を想定した動作も考慮しており、ロータリエンコーダ切換えスイッチ３７を使用し、ロータリエンコーダ１６の信号を送受信端子８Ａに伝送する点に特徴がある。ロータリエンコーダ切換えスイッチ３７および切換えスイッチ１４は、携帯式電力変換器６からの信号でスイッチを切換える機構により、制御器１０が故障している場合でも信号伝送が可能になる。これは、制御器１０からロータリエンコーダ切換えスイッチ３７および切換えスイッチ１４に対して信号が伝送されていない場合は、常に送受信端子８Ａ側に接続されるようなスイッチ機構であってもよい。また、図６では、携帯式電力変換器６から駆動装置接続端子６Ａおよび送受信端子８Ａを介して、ブレーキ駆動回路に電源供給および信号の送受信を行う機構としている点にも特徴がある。これによって、制御盤５が故障した場合でもブレーキ開放を昇降路外部から実施でき、速やかに携帯式電力変換器６による駆動を実施できる。

次に、図７を用いて制御盤故障時におけるシステムの流れを説明する。ここでは、制御盤５に商用電源１７を投入しても動作できないことを前提に説明する。

まず、保守員により、携帯式電力変換器６を送受信端子８Ａに接続する(S２０)。次に切換えスイッチ１４を送受信端子８Ａ側に切換える(S２１)動作とロータリエンコーダ切換えスイッチ３７を送受信端子８Ａ側に切換える(S２２)動作を行う。次に、携帯式電力変換器６によりモータ４を駆動させ(S２３)、モータ４のブレーキ１５を開放させるための信号をブレーキ開放回路１２に出力する。ブレーキ開放回路１２は、モータ４のブレーキ１５を開放させる(S２４)。乗りかご２が最寄階に到着した場合には、ブレーキ１５を制動動作させ(S２５)、携帯式電力変換器６を停止してモータ４を停止させる(S２６)。これにより、制御盤故障時にも携帯式電力変換器６により非常運転駆動を実施することができる。

次に、非常時運転の動作を説明する第４の構成を図８を用いて説明する。図６と同様に制御盤５が故障した場合を想定した動作も考慮している。図８では、制御盤５に接続されるロータリエンコーダ１６の他に、送受信端子８Ａに直接接続される第二のロータリエンコーダ４５を設けた構成にしている。第二のロータリエンコーダ４５は、低速運転時の使用を前提としているため、ロータリエンコーダ１６よりも精度の劣る安価なものであっても良い。この場合には、ロータリエンコーダ切換えスイッチ３７等の機構を削減できる効果がある。

次に、非常時運転の動作を説明する第５の構成を図９を用いて説明する。図７と同様に制御盤５が故障した場合を想定した動作も考慮している。図９では、モータ４のブレーキ１５を送受信端子８Ａと接続した構成であり、携帯式電力変換器６を用いてブレーキ開放も実施できる構成である。

この図９の形態の場合、図１３に示す携帯式電力変換器６が用いられる。この携帯式電力変換器６の内部には、第二のブレーキ開放回路５１を備えており、駆動装置接続端子６Ａに接続されている。図１３の駆動装置接続端子６Ａを図９の送受信端子８Ａに接続することによって、携帯式電力変換器６によりブレーキ操作が可能になる。この構成により、制御盤５の電気系統部機能のほとんどを携帯式電力変換器６で代用することができるため、故障時等の非常時運転動作の補償範囲を広げることができる効果がある。

次に、非常時運転の動作を説明する第６の構成を図１０を用いて説明する。この図１０では、図９における第二のロータリエンコーダ４５を使用しない磁極位置センサレスの構成である。一般的には、センサレス制御は、低速かつ高トルクの状態では制御が難しいと言われている。しかしながら、本発明が実施される条件では、乗りかご２と吊り合いおもり３がバランス状態であるため、低トルクでの駆動が前提となるため、磁極位置センサレスによる運転による救出も十分可能になる。この場合には、第二のロータリエンコーダや、この第二のロータリエンコーダの信号線が削除されるため、極めて簡素な構成で故障時等の非常時運転動作を実施できる効果がある。

なお、図１では、送受信端子８Ａの設置をフロア側のドア部としているが、昇降路外部のいずれの場所でもよく、例えば、電源設備近辺等であってもよいことは言うまでもない。また、図１では、駆動装置が故障した場合の例を記載したが、例えば、据付時や保守時等の仮設運転時の昇降動作を対象として本発明の駆動を実施しても良いことは言うまでもない。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲内で様々変形して実施できることは言うまでもない。

本発明のエレベーターシステムの一実施形態を示す構成図である。図１における非常時運転の動作を説明するための第１の構成図である。通常運転時におけるシステムの流れ図である。電力変換器故障時におけるシステムの流れ図である。非常時運転の動作を説明する第２の構成図である。非常時運転の動作を説明する第３の構成図である。制御盤故障時におけるシステムの流れ図である。非常時運転の動作を説明する第４の構成図である。非常時運転の動作を説明する第５の構成図である。非常時運転の動作を説明する第６の構成図である。携帯式電力変換器を説明する第１の構成図である。携帯式電力変換器を説明する第２の構成図である。携帯式電力変換器を説明する第３の構成図である。

符号の説明

１昇降路
２乗りかご
３吊り合いおもり
４モータ
５制御盤
６携帯式電力変換器
６Ａ駆動装置接続端子
６Ｂ電源入力端子
７ドア
８ホールボタン
８Ａ送受信端子
８Ｂ携帯式電力変換器用の電源端子
９電力変換器
１０制御器
１０Ａ制御マイコン
１０Ｂセンサ入出力部
１１制御電源
１２ブレーキ開放回路
１３主回路コンタクタ
１４切換えスイッチ
１５ブレーキ
１６ロータリエンコーダ
１７商用電源
３６無線回路
３７ロータリエンコーダ切換えスイッチ
４５第二のロータリエンコーダ
４６携帯式電力変換器内に備えた整流器
４７携帯式電力変換器内に備えた電力貯蔵素子
４８携帯式電力変換器内に備えたインバータ
４９携帯式電力変換器内に備えた制御回路
５０電池
５１携帯式電力変換器内に備えた第二のブレーキ開放回路

Claims

少なくとも、昇降路の内部に、乗りかごと、吊り合いおもりと、前記乗りかごを昇降動作させるためのモータと、前記モータを駆動制御する電力変換器とその制御器よりなる制御盤を有するエレベーターシステムにおいて、
前記昇降路の外部から前記モータに電力を供給可能な端子を設け、この端子に、前記モータを駆動可能な携帯式の電力変換器を接続することを特徴とするエレベーターシステム。
前記モータは、制御盤内の電力変換器が正常な状態である場合には、少なくとも前記電力変換器と電気的に接続し、前記電力変換器が故障した場合には、前記昇降路の外部から給電を可能にする端子に接続を切替える手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記昇降路の外部から給電を可能にする端子は、階床に備えられたエレベータードア部、或いは、ボタン部、或いは、三方枠部分に設けたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記昇降路の外部から給電を可能にする端子は、前記制御盤内の制御器にも接続し、前記携帯式の電力変換器により、モータの磁極位置情報、乗りかごの積載重量情報或いは乗りかご位置の情報を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記昇降路の外部から給電を可能にする端子は、前記ブレーキ或いは前記モータのブレーキを動作させる機構にも接続し、前記携帯式の電力変換器によるブレーキの開閉動作或いは前記携帯式の電力変換器によるブレーキを動作させる機構への電力供給や信号伝送を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記携帯式の電力変換器の電源端子を、昇降路の外部から給電を可能にする端子の近傍に設けたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記携帯式の電力変換器によるモータの駆動速度は、通常のエレベーター運転時のモータ駆動速度よりも遅い速度となるように駆動制御することを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記制御盤には無線システムを設け、モータの磁極位置情報、乗りかごの積載重量情報或いは乗りかご位置の情報を無線により前記携帯式の電力変換器に送信する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記モータに、磁極位置を検出する磁極位置検出機構を接続し、この磁極位置検出機構は、制御盤内の制御器が正常な状態である場合には、少なくとも前記制御盤内の制御器に接続し、前記制御盤内の制御器が故障した場合には、昇降路の外部から給電を可能にする端子に電気的に接続する機構を有することを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記モータに、複数の磁極位置を検出する磁極位置検出機構を接続し、少なくとも1個の磁極位置検出機構は、昇降路の外部から給電を可能にする端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。
前記携帯式の電力変換器は、位置センサレス制御によりモータを駆動することを特徴とする請求項１記載のエレベーターシステム。