JP2007269417A - 本質安全型ホームエレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】地震の発生等に起因する突然の停電に際しても、昇降動作を継続し得て、人がかごの中に閉じ込められるといったことのない本質安全設計に基づくホームエレベータを提供する。
【解決手段】人、荷物を積載するかご１と、滑車５に掛け回される索条６によってかごに連結されるカウンタウエイト２と、モータによる駆動力によってトルク設定され、人、荷物を積載するかごとカウンタウエイトの力をバランスさせるとともにアンバランス荷重を設定する定荷重バネ３とを有する本質安全型ホームエレベータ。
【選択図】図１

Description

本発明は、かごの昇降過程でエネルギ（電力）を用いることのない定荷重ばね、カウンタウエイトといった受動素子で構成され、停電時において人がかごの中に閉じ込められるといったことのない本質安全型ホームエレベータに関する。

我が国は、確実に高齢化社会へ向かいつつある。而して、家庭で介護等を行うに際しては、ホームエレベータが上下階間の重要な移動手段となる。一方、地震の発生等に起因して停電となったときに、人がエレベータのかごの中に長時間閉じ込められると、人が受ける精神的なダメージは大きなものがある。わけても夜間、突然の暗闇の中、人がエレベータのかごの中に数十分乃至１時間を超える長時間閉じ込められると、それはさらに大きなものとなる。

而して、突然の停電に遭遇しても、人がエレベータのかごの中に長時間閉じ込められることのない、ホームエレベータが望まれている。一方、従来のエレベータにおいては、落雷などに起因してエレベータの制御系が故障し暴走することがある。機械的な非常制動装置が作動し、エレベータのかごの中の人が死に至ることはないにしても、精神的に大きなショックを受ける。

従来、エレベータは、かごとカウンタウエイトをワイヤロープで連結し幾つかの滑車を介して巻き上げ機によってがごを昇降させる方式を採っている。而して、（人＋かご）の重さとカウンタウエイトの重さ（通常、カウンタウエイトの重さの方が小さい）の差分をモータで巻き上げている。

他方、カウンタウエイトをぜんまいばね或いは定荷重ばねで代替させるようにした介護用移動補助装置が既知である（たとえば、特許文献１参照）。この先行技術にあっては、錘によって見掛けの体重を小さくして、被介護者をその身体保持手段を介して上昇させるようにしている。被介護者をその身体保持手段を介して上昇させるときの推力は、前記錘の質量を変更することによってなされる。而して、この錘に代えて定荷重ばねを用いることもできるとされている（特許文献１（特開２００２−３３６３０７号公報）の図２３の態様）。また、復元用錘もぜんまいばねで代替できるとされている（特許文献１（特開２００２−３３６３０７号公報）の図２４，図２５の態様）。
特開２００２−３３６３０７号公報

従来の、（人＋かご）の重さとカウンタウエイトの重さ（通常、カウンタウエイトの重さの方が小さい）の差分をモータで巻き上げるタイプのエレベータでは、地震の発生等に起因する突然の停電に際し、かごの中に人が長時間閉じ込められる問題を解決し得ない。エレベータのメーカーの緊急対応要員を派遣するとしても、都市部において上記突発的な停電に際してすべてのエレベータにきわめて短時間に対応することは事実上不可能である。また、落雷などによる電気ノイズに起因してエレベータの制御系が故障し暴走することにも十分に対処し得ない。

特許文献１（特開２００２−３３６３０７号公報）に開示の介護用移動補助装置においては、錘によって見掛けの体重を小さくして、被介護者をその身体保持手段を介して上昇させるようにしている。被介護者をその身体保持手段を介して上昇させるときの推力は、前記錘の質量を変更することによってなされる。而して、錘の位置変更は同公報の図２および図８、図９に示されているように、モータおよびウォーム減速機によってなされており、吊り具の昇降過程（エレベータ４０の作動）にモータが必須の要素となっている。従って、突然の停電等に際して、昇降を停止させることなく継続させることができない。

また、特許文献１（特開２００２−３３６３０７号公報）に開示の技術的手段をホームエレベータに適用したとしても、地震等に起因する突然の停電に際し、かごの中に人が長時間閉じ込められる問題を解決し得ない。

本発明は、地震の発生等に起因する突然の停電に際しても、昇降動作を継続し得て、人がかごの中に閉じ込められるといったことのない本質安全設計に基づくホームエレベータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、かごおよび積載物の合計重量と、カウンタウエイトの重量とを定荷重ばねの設定トルクによってバランスさせ、然る後、定荷重ばねのトルクを変えることによってアンバランスとし、それによって、かごおよび積載物を昇降させるようにした本質安全型ホームエレベータである。

請求項２に記載の発明は、人、荷物を積載するかごと、滑車に掛け回される索条によって前記かごに連結されるカウンタウエイトと、モータなどの駆動力によって人、荷物を積載するかごとカウンタウエイトの力をバランスさせるとともに、かごの昇降時に必要となるアンバランス荷重を設定する定荷重ばねとを有することを特徴とする本質安全型ホームエレベータである。

請求項３に記載の発明は、人、荷物を積載するかごと、滑車に掛け回される索条によって前記かごに連結されるカウンタウエイトと、モータによる駆動力によって人、荷物を積載するかごとカウンタウエイトの力をバランスさせる定荷重ばねと、アンバランス荷重を設定する定荷重ばねとを有することを特徴とする本質安全型ホームエレベータである。

本発明の本質安全型ホームエレベータは、かごの昇降過程でエネルギ（電力）を用いることのない定荷重ばね、カウンタウエイトといった受動素子で構成されているから、定荷重ばねのトルク設定をモータおよびウォーム減速機によって行う場合を除いて、系に能動素子が介在することがない。従って、昇降過程はカウンタウエイトおよび定荷重ばねでなされ、突然の停電に際しても昇降が中断されることがない。また、落雷等に起因する電気ノイズによる制御トラブルに起因する暴走を生じることがない。

さらに、万一、定荷重ばねが破断した場合でも、カウンタウエイトの重量を（かご＋人或いは荷物）の重量よりも重く設定して置くことによって、かごは落下することなく上昇しバンパーの作動と相俟って系は安全側に移行する。このように、本発明のホームエレベータは本質的安全設計に基づいている。また、受動素子である定荷重ばねにエネルギーを蓄積し、かごの昇降動作はこのエネルギーおよびカウンタウエイトによってなされ、昇降動作はモータ等によらないからエネルギー消費がゼロである。

本発明のホームエレベータは、かごの昇降過程でエネルギ（電力）を用いることのない定荷重ばね、カウンタウエイトといった受動素子で構成されているから緊急停止がなくまた、簡潔なハードウエアであるからメインテナンスコストが低い。

本発明は、ホームエレベータを設計するに際して、突然の停電に際してもかごの中に人が閉じ込められるといった事態を招くことなくまた、かごが落下するといったことがない、本質的に安全なものをつくることを大前提としている。本発明のホームエレベータは、定員は１人で、１階と２階間を移動することを念頭においている。以下、本発明をその好ましい実施例に則して説明する。

図１に、本発明の一実施例に係る本質安全型ホームエレベータを示す。図１において、１はかごであって、人や荷物を搭載する。２はカウンタウエイトであり、本発明においては、（人或いは荷物＋かご）の重さよりも重く設定されている。３は定荷重ばねであって、図示しないモータによって駆動される減速機４によって巻回、巻き解きがなされる。５は滑車であり、索条６が巻回されかご１とカウンタウエイト２を変位自在に連結している。

図２に、本発明で用いる定荷重ばねを示す。図２に示すように、内部に渦巻き状にぜんまいばね１１が入っており、このぜんまいばね１１に直結された軸に円錐状ドラムＤが固定されている。このドラムＤの外周面にワイヤ６を巻回、巻き解きするための索溝が螺旋状に彫設されている。図１に示す、モータによって駆動されるウォームギア減速機４による初期巻きによって荷重を設定すると、ぜんまいがある程度巻かれる。ワイヤ６を引き出すことによってぜんまいばね１１はさらに巻かれてトルクが大きくなる。ワイヤ６にかかる力をＦ、ワイヤ６の引き出し位置でのドラムＤ断面半径をｒ、発生するトルクをＴとすると、Ｔ＝ｒ×Ｆとなる。而して、ドラムＤの軸から、ワイヤ６がドラムＤから引き出されてドラムＤから離れる点までの距離が最適値になるようにドラムＤの傾斜を設定することによってほぼ定荷重を実現できる。しかし、ぜんまいばねの力は厳密には線形ではないので、全体の巻き数のうち線形とみなせる２０％〜８０％の間を使用している。モータによって駆動されるウォームギア減速機４による巻回によって一定荷重範囲内で設定荷重を調節できる。

定荷重ばねは、以下のような特長をもっている。
１）ロックが解除されたら、ばねの弾性力のみで動く。
２）初期巻きの変更によって、簡単に力制御を行うことができる。
３）省エネルギーである。

この実施例においては、かご１を昇降させる動作は定荷重ばね３が受け持つ。モータによって駆動されるウォームギア減速機４によって設定荷重を調節することにより、定荷重ばね３側の引張り力とカウンタウエイト２側の引張り力のアンバランス量および大小関係によって、かご１の上昇、下降が決まる。

かご１とカウンタウエイト２を変位自在に連結している索条（ワイヤ）６は、１本でも耐えることができるものを３本用いている。１本では劣化によって切断することがある。従って、３本にしておいて、若し１本が切断した場合でも２本の状態としておき、如何なる場合も索条（ワイヤ）６が１本という状況をつくらないようにしている。

この実施例においては、かご１を昇降させる動作は定荷重ばね３とカウンタウエイト２の力の相対関係によってなされ、電力は使用されない。モータが用いられるのは、ウォームギア減速機４を介して定荷重ばね３の設定荷重を調節するときのみである。若し、定荷重ばね３の設定荷重を調節するときに、異常が起きて必要以上に力を蓄積させてしまった場合でも、その力を解除するためのロックを外さない限り、外部には出力されないから、かご１の中の人には影響がない。安全が確認された後に、かご１は動き出す。

この実施例のホームエレベータの動作を説明する。カウンタウエイト２の重さは、これを（人或いは荷物＋かご）の重さよりも重くしておく。カウンタウエイト２の重さと（人或いは荷物＋かご１）の重さを考慮して、定荷重ばね３をモータの回転によりウォームギア減速機４を介して定荷重ばね３の設定荷重を調節してカウンタウエイト２の重さと（人或いは荷物＋かご１）の重さをバランスさせる。然る後、定荷重ばね３をモータの回転によりウォームギア減速機４を介して定荷重ばね３の設定荷重を調節して、上の階に行きたいときにはカウンタウエイト２の方を、下の階に行きたいときには（人或いは荷物＋かご１）の方を重くなるようにしてかご１を昇降させる。そして、かご１は、乗り降りするときは完全にロックされ、カウンタウエイト２の重さと（人或いは荷物＋かご１）の重さがバランスしているときは半分ロックの状態であり、昇降動作中はフリーである。
而して、昇降動作中に停電となっても、カウンタウエイト２と定荷重ばね３の設定荷重のアンバランス量に従ってかご１は昇降を継続する。

図３に、本発明の他の実施例に係る本質安全型ホームエレベータを示す。図３において、２１はかごであって、人や荷物を搭載する。２２はカウンタウエイトであり、本発明においては、（人或いは荷物＋かご２１）の重さよりも重く設定されている。２３はバランス用定荷重ばねであって、モータ２４によって減速機を介して巻回、巻き解きがなされる。２５は滑車であり、索条２６が巻回されかご２１とカウンタウエイト２２を変位自在に連結している。また、かご２１底面とバランス用定荷重ばね２３のドラム間を連結している。２７はアンバランス上昇用定荷重ばね、２８はアンバランス下降用定荷重ばねである。

図４に、この実施例におけるバランス用定荷重ばね２３の詳細を示す。バランス用定荷重ばね２３におけるドラムＤに巻回され、かご２１底面に結合されている索条（ワイヤ）２６は、１本でも耐えることができるものを３本用いている。１本では劣化によって切断することがある。従って、３本にしておいて、若し１本が切断した場合でも２本の状態としておき、如何なる場合も索条（ワイヤ）２６が１本という状況をつくらないようにしている。

また、この実施例においては、ぜんまいばね３１を６箇連ねて定荷重ばね２３を構成している。ぜんまいばね３１に結合されている軸Ｓとモータ２４の出力軸を一直線に結合した構成となっている。ぜんまいばね３１が必要巻き取り量になったら、減速機とブレーキ２９によってぜんまいばねの巻回をストップさせる。ぜんまいばね３１の数は、１箇のぜんまいばね３１で調節できる力の大きさの範囲によって決まる。図５に、ぜんまいばね３１の縦断面を示す。

図６に、この実施例におけるバランス用定荷重ばね２３の他の態様の詳細を示す。バランス用定荷重ばね２３におけるドラムＤに巻回され、かご２１底面に結合されている索条（ワイヤ）２６は、１本でも耐えることができるものを３本用いている。１本では劣化によって切断することがある。従って、３本にしておいて、若し１本が切断した場合でも２本の状態としておき、如何なる場合も索条（ワイヤ）２６が１本という状況をつくらないようにしている。この実施態様のものは、モータ２４および減速機によってベルトＢを駆動し、プーリＰを介して外側からぜんまいばね３１を巻回する方式である。この構成によって、より小さな力で、定荷重ばね２３の設定荷重を調節できる。

この実施例のホームエレベータの動作を説明する。カウンタウエイト２２の重さは、これを（人或いは荷物＋かご２１）の重さよりも重くしておく。カウンタウエイト２２の重さと（人或いは荷物＋かご１）の重さを考慮して、定荷重ばね２３をモータ２４の回転により減速機を介して定荷重ばね２３の設定荷重を調節してカウンタウエイト２２の重さと（人或いは荷物＋かご２１）の重さをバランスさせる。然る後、アンバランス上昇用定荷重ばね２７、アンバランス下降用定荷重ばね２８何れかをモータ２４の回転によりウォームギア減速機を介して設定荷重を調節して、上の階に行きたいときにはカウンタウエイト２の方を、下の階に行きたいときには（人或いは荷物＋かご１）の方を重くなるようにしてかご２１を昇降させる。そして、かご２１は、乗り降りするときは完全にロックされ、カウンタウエイト２の重さと（人或いは荷物＋かご１）の重さがバランスしているときは半分ロックの状態であり、昇降動作中はフリーである。
而して、昇降動作中に停電となっても、カウンタウエイト２と定荷重ばね３の設定荷重のアンバランス量に従ってかご１は昇降を継続する。目的階に到着したらかご２１にストッパが入り、同時に扉が機械的に開く。このようにして安全確認をする。安全が確認されないことには、次の段階へは進まない。

本発明の本質安全型ホームエレベータにおいては、運転中に定荷重ばねの１つが破断する事態があり得る。本発明の本質安全型ホームエレベータは、何らかの故障が発生したら、かご１、２１は上昇し、避難路が確保される。運転中に定荷重ばねの１つが破断する事態のとき、発明者の検討によれば、３９２［Ｎ］の力で上昇する。而して、３９２［Ｎ］の力で上昇しても、衝撃を吸収して速度を落とし、人体に影響することのないレベルまで緩和するために、ショックアブソーバを配設する。発明者の検討によれば、７４．９５［Ｎ・ｓ／ｍ^２］前後の粘性をもつ液体による圧縮式ショックアブソーバを用いるのがよい。

以上説明したように、本発明の本質的安全型ホームエレベータは、最初に定荷重ばねのトルク設定を行うときにモータを用いるが、かごの昇降過程においては、モータのような能動素子を用いることはなく、すべて受動素子のみでかごの昇降動作がなされる。最初の、モータによるトルク設定に際して、異常が起きて必要以上に力を蓄積させてしまった場合でも、ロックを外してその力を解除しない限り外部に力が出力されることはなく、かごの中の人には影響がない。かごは、最初にストッパでロックされた状態にあり、安全が確認されないとロックは外れず、かごは安全が確認された後にはじめて昇降可能となる。

モータによって定荷重ばねのトルク設定を行っているときに停電した場合は、かごはその場を動くことはない。而して、扉は機械的に開く構造となっており、人はかごの中に取り残されることなく、速やかに外に出ることができる。また、ロックが解除されてかごが昇降過程に入った後に停電した場合は、かごの昇降過程において電力が用いられることは全くないから、受動素子のみで所望の階に到達することができ、扉を開いて外に出ることができる。

かごの上に結合されている索条（ワイヤ）は、１本でも耐えることのできるワイヤを３本用いている。１本では劣化によって切断することがある。而して、３本にしておいて、若し１本が切断した場合でも２本の状態としておき、如何なる場合も索条（ワイヤ）が１本という状況をつくらないようにしている。従って、索条（ワイヤ）の切断によるかごの落下はない。

上記したように、かごの昇降中に定荷重ばねの１つが破断する事態となったときは、かごはカウンタウエイトの重力によって上昇し上の階で停止する。このように、本発明のホームエレベータは、重力方向に落下することがない本質安全設計に基づいている。

以上を要するに、本発明のホームエレベータは系全体において、どのような故障に際しても安全側に移行する本質安全設計に基づく制御システムを採っている。

本発明の一実施例に係る本質安全型ホームエレベータの基本構造を示す模式図 本発明の一実施例に係る本質安全型ホームエレベータに用いる定加重ばねの構造を示す模式図 本発明の他の実施例に係る本質安全型ホームエレベータの構造を示す模式図 図３に示す本発明の本質安全型ホームエレベータに用いるバランス用定荷重ばねの構造を示す模式図 図４に示すバランス用定荷重ばねにおけるぜんまいばねの縦断面を示す断面図 図３に示す本発明の本質安全型ホームエレベータに用いるバランス用定荷重ばねの他の態様を示す模式図

符号の説明

１ かご
２ カウンタウエイト
３ 定荷重ばね
４ ウォーム減速機
５ 滑車
６ 索条（ワイヤ）
１１ ぜんまいばね
２１ かご
２２ カウンタウエイト
２３ バランス用定荷重ばね
２４ モータ
２５ 滑車
２６ 索条（ワイヤ）
２７ アンバランス上昇用定荷重ばね
２８ アンバランス下降用定荷重ばね
２９ ＭＲブレーキ
３１ ぜんまいばね
３２
Ｄ ドラム
Ｆ 力
Ｓ 軸
Ｂ ベルト
Ｐ プーリ

Claims (3)

1. かごおよび積載物の合計重量と、カウンタウエイトの重量とを定荷重ばねのトルク設定によってバランスさせ、然る後、定荷重ばねトルク設定変更によるアンバランス荷重によってかごおよび積載物を昇降させるようにしたことを特徴とする本質安全型ホームエレベータ。
2. 人、荷物を積載するかごと、滑車に掛け回される索条によって前記かごに連結されるカウンタウエイトと、モータなどの駆動力によってトルク設定され、人、荷物を積載するかごとカウンタウエイトの力をバランスさせるとともにアンバランス荷重を設定する定荷重ばねとを有することを特徴とする本質安全型ホームエレベータ。
3. 人、荷物を積載するかごと、滑車に掛け回される索条によって前記かごに連結されるカウンタウエイトと、モータによる駆動力によってトルク設定され、人、荷物を積載するかごとカウンタウエイトの力をバランスさせる定荷重ばねと、アンバランス荷重を設定する定荷重ばねとを有することを特徴とする本質安全型ホームエレベータ。
   

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