JP2008196534A - 油圧式エレベータの安全弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】落下防止弁が作動したときの衝撃を緩和すること。
【解決手段】主弁の制御により油圧シリンダ内に圧油を給排してかごを昇降させる油圧式エレベータの安全弁装置１４であって、油圧シリンダと主弁との間の主管路ＫＭに、異常時において油圧シリンダから排出される圧油の流れを遮断する落下防止弁３１と、落下防止弁３１の作動時における当該落下防止弁３１による圧力降下を差圧ΔＰとして検出し、当該落下防止弁３１による圧油の流れの遮断特性を緩やかにするための差圧検出補助弁３３とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主弁の制御により油圧シリンダ内に圧油を給排してかごを昇降させる油圧式エレベータの安全弁装置に関する。

一般に、油圧エレベータは、電動機により駆動される油圧ポンプ、乗りかごを昇降駆動する油圧シリンダ、油圧ポンプまたは油タンクと油圧シリンダとの間に接続されて圧油の給排を制御する主弁装置などから構成される。

油圧シリンダを上昇させるときには、電動機の回転速度を制御して油圧ポンプの吐出量を可変することによって、油圧シリンダに供給される圧油の流量を調整して油圧シリンダの上昇速度を制御する。油圧シリンダを下降させるときには、主弁装置をオンして油圧シリンダ内の圧油が主弁装置を通って油タンクに排出されるように制御する。油圧シリンダから排出される圧油の流量を調整することにより、油圧シリンダの下降速度が制御される（特許文献１〜２）。

従来において、乗りかごおよび油圧シリンダの下降時における主弁による圧油制御が異常となった場合に、乗りかごを即時に停止させてその落下を防止するための落下防止弁が、安全弁装置として設けられている。

図６は従来の油圧式エレベータ８０の油圧回路図である。

図６において、油圧ポンプ８１から送出される圧油は、主弁装置８２および落下防止弁８３を含む主管路ＫＭを経由して、油圧シリンダ８６に供給される。これによって乗りかごは上昇する。主弁装置８２の切り換えによって、油圧シリンダ８６から排出される圧油は、落下防止弁８３および主弁装置８２を経由して油タンク８７に戻る。これによって乗りかごは下降する。

落下防止弁８３は、ハウジング９１の穴の内部を密に摺動するピストン９２によって第１の弁室ＲＣ１１と第２の弁室ＲＣ１２とに仕切られている。ピストン９２には弁体９３が一体に設けられており、弁体９３が弁座９４に密接することによって、第２の弁室ＲＣ１２は第３の弁室ＲＣ１３から遮断される。第１の弁室ＲＣ１１には、ピストン９２を第２の弁室ＲＣ１２の方へ付勢するバネ９５が設けられている。

落下防止弁８３は、チェック機能を持っており、油圧シリンダ８６に圧油を供給するときには、主管路ＫＭの圧力によって弁体９３が開く。油圧シリンダ８６から圧油が排出されるときには、第１の弁室ＲＣ１１の圧力が低いときにはピストン９２が主管路ＫＭの圧力に押されて図の上方へ移動し、弁体９３が弁座９４から離れて流路が開く。しかし、第１の弁室ＲＣ１１の圧力が主管路ＫＭの圧力よりも高いかまたは同じときには、バネ９５の付勢力も加わって、ピストン９２が図の下方へ移動し、弁体９３が弁座９４に押し付けられて流路が閉じる。

オリフィス８５は、パイロット流路ＫＰ１１の流量を絞り、電磁切換え弁８４は、ソレノイドがオフのときにパイロット流路ＫＰ１２を遮断しオンのときにパイロット流路ＫＰ１２を流通させる。したがって、電磁切換え弁８４がオンのときには、パイロット流路ＫＰ１１がオリフィス８５で絞られるので第１の弁室ＲＣ１１の圧力が低下し、電磁切換え弁８４がオフすると、オリフィス８５の存在に関係なく第１の弁室ＲＣ１１の圧力が高くなる。電磁切換え弁８４は、油圧式エレベータが停止しているときおよび上昇中はオフであり、下降時にオンとなるように制御される。

乗りかごの下降中、つまり油圧シリンダ８６の下降中は、落下防止弁８３の弁体９３は開いているが、異常が発生すると、主弁装置８２が遮断されるとともに、電磁切換え弁８４がオフとなり、落下防止弁８３の弁体９３が閉じられる。これによって、主弁装置８２が万が一動作しなかった場合でも、落下防止弁８３による主管路ＫＭの遮断によって、油圧シリンダ８６の下降、つまり乗りかごの落下が防止される。

このように、従来において、主弁に万が一の故障が発生した場合のために、主弁とは別に落下防止弁を設け、安全のための弁装置の二重化が図られている。
特開昭５８−４２５７９ 特開平１０−１２６６

しかし、従来の落下防止弁８３を用いた安全弁装置による場合に、次の問題がある。

すなわち、落下防止弁８３が遮断することによって乗りかごは停止するが、停止のときの振動または衝撃が大きい。通常、乗りかごは最大で６０ｍ／ｍｉｎの速度で下降しているので、これがほぼ瞬時に停止したときに大きな振動または衝撃が発生するのである。

図７は落下防止弁８３の作動による乗りかごの速度および加速度の変化を示す図である。

図７に示すように、従来の落下防止弁８３では、時刻ｔ０において電磁切換え弁８４がオフすると、それよりも若干遅れて速度が低下するとともに、停止に至るまでに複数回の振動が繰り返されている。また、落下防止弁８３の作動にともなって、かなり大きな加速度が発生している。なお、図７において、速度の変化は実際には負の速度にまで及んでいるが、センサの特性の関係で図７においてはそれらが正の速度として現れている。

また、落下防止弁８３が作動する直前に弁体９３の開度は、フルオープン（開）または閉であるが、フルオープンの状態で異常停止の指令があった場合に、フルオープンの状態から主管路ＫＭの圧油の流れを制御する開度に変わるまでに多少の時間を要し、この間にいくらかの空走距離が乗りかごに生じてしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、落下防止弁が作動したときの衝撃を緩和することを目的とする。請求項４の発明の目的は、落下防止弁の応答性を向上させることである。

本発明に係る実施形態の装置は、主弁の制御により油圧シリンダ内に圧油を給排してかごを昇降させる油圧式エレベータの安全弁装置であって、前記油圧シリンダと前記主弁との間の管路に、異常時において前記油圧シリンダから排出される圧油の流れを遮断する落下防止弁と、前記落下防止弁の作動時における当該落下防止弁による圧力降下を差圧として検出し、当該落下防止弁による圧油の流れの遮断特性を緩やかにするための差圧検出補助弁とを有する。

好ましくは、前記落下防止弁は、前記油圧シリンダに圧油を供給する方向に自由流となるチェック機能を有した遮断弁装置と、前記油圧シリンダから排出される圧油を前記遮断弁装置のパイロット室に導いてパイロット圧を与えるための絞り弁と、前記遮断弁装置のパイロット室の圧油を逃がすかまたは保持するように切り換える切換え弁と、を有し、前記遮断弁装置は、前記切換え弁が前記パイロット室の圧油を保持するように切り換えられることによって前記パイロット室の圧力が上昇したときに、前記油圧シリンダから排出される圧油の流れを遮断し、前記切換え弁が前記パイロット室の圧油を逃がすように切り換えられることによって前記パイロット室の圧力が低下したときに、前記油圧シリンダから排出される圧油を前記主弁の方へ流通させるように構成される。

また、好ましくは、前記差圧検出補助弁は、前記差圧によって移動するスプールと、前記スプールの移動によって絞られる可変絞り流路と、を有し、前記可変絞り流路が絞られることによって、前記落下防止弁による圧油の流れの遮断特性を緩やかにするように接続される。

なお、本発明における「かご」には、エレベータ用の乗りかごの他に、荷物などを運搬するためのパレットや支持板などが含まれる。

本発明によると、落下防止弁が作動したときの衝撃を緩和することができる。請求項４の発明によると、落下防止弁の応答性を向上させることができる。

図１は本発明に係る油圧式エレベータ１の油圧回路の例を示す図、図２は油圧式エレベータ１の安全弁装置１４の回路を示す図、図３は補助弁３３の構造の例を示す断面図である。

図１において、油圧式エレベータ１は、油圧ポンプ１１、主弁装置１２、フィルタ１３、安全弁装置１４、油圧シリンダ１５、および、油タンク１６などからなっている。

油圧ポンプ１１は、図示しない電動機によって回転駆動される。回転速度を制御することによって圧油の吐出量を制御し、これによって乗りかごの上昇時の速度を制御することが可能である。

主弁装置１２は、チェック弁２１、チェック付き流量調整弁２２、流量調整弁２３、および圧力調整弁２４などからなる。乗りかごの上昇時には、油圧ポンプ１１からの圧油がチェック弁２１を経由して主管路ＫＭに送出され、フィルタ１３および安全弁装置１４経て油圧シリンダ１５に供給される。流量調整弁２３によって流量の調整が可能である。

乗りかごの下降時には、油圧シリンダ１５から主管路ＫＭに排出される圧油は、安全弁装置１４およびフィルタ１３を経由し、チェック付き流量調整弁２２を経て油タンク１６に戻る。フィルタ１３は、主管路ＫＭ中の異物の除去などを行う。

図２において、安全弁装置１４は、落下防止弁３１、電磁切換え弁３２、補助弁３３、オリフィス３４、およびオリフィス３５などから構成される。

落下防止弁３１は、図６において説明した従来のものと同じ構造である。つまり、落下防止弁３１は、ハウジング４１に設けられた円柱状の穴の内部を密に摺動するピストン４２によって第１の弁室ＲＣ１と第２の弁室ＲＣ２とに仕切られている。ピストン４２には弁体４３が一体に設けられており、弁体４３が弁座４４に密着することによって、第２の弁室ＲＣ２と第３の弁室ＲＣ３とが互いに遮断される。第１の弁室ＲＣ１には、ピストン４２を第２の弁室ＲＣ２の方へ付勢するバネ４５が設けられている。

落下防止弁３１は、チェック機能を持っており、油圧シリンダ１５に圧油を供給するときには、主管路ＫＭの油圧力によって弁体４３が開く。油圧シリンダ１５から圧油が排出されるときには、第１の弁室ＲＣ１の圧力が低いときにはピストン４２が主管路ＫＭの圧力に押されて図の上方へ移動し、弁体４３が弁座４４から離れて流路が開く。しかし、第１の弁室ＲＣ１の圧力が主管路ＫＭの圧力よりも高いかまたは同じときには、バネ４５の付勢力も加わって、ピストン４２が図の下方へ移動し、弁体４３が弁座４４に押し付けられて流路が閉じる。

図３に示されるように、補助弁３３は、スプール５２のストローク位置に応じてパイロット流路ＫＰ１における流量を調整する、絞り調整弁の機能を有する。つまり、補助弁３３は、ハウジング５１の穴の内部をスプール５２が密に摺動することによって、パイロット流路ＫＰ１の途中のポートＰＴ１とポートＰＴ２との間の油室ＨＲ１における流路を絞り調整する。スプール５２には、テーパ面部５４に続いてランド部５５が設けられており、ポートＰＴ１から流入する流路面積は、ポートＰＴ１に対向するテーパ面部５４の位置によって決定される。ポートＰＴ１にランド部５５が対向した場合には流路が遮断される。

ハウジング５１の穴の右端部の油室ＨＲ２に通じるポートＰＴ３にもパイロット流路ＫＰ１が接続され、スプール５２の右側の端面にパイロット流路ＫＰ１の圧力が加わるようになっている。また、スプール５２には、シールのためのパッキン５７およびラビリンス溝５３、５６が設けられている。

ハウジング５１の穴の左端部の油室ＨＲ３に通じるポートＰＴ４には、パイロット流路ＫＰ４が接続されている。油室ＨＲ３には、スプール５２を右方向に付勢するバネ５８が設けられ、その付勢力を調整するための調整ネジ５９が設けられている。

パイロット流路ＫＰ１とパイロット流路ＫＰ４とは、それぞれ、落下防止弁３１の第２の弁室ＲＣ２または第３の弁室ＲＣ３に接続されているため、第２の弁室ＲＣ２と第３の弁室ＲＣ３との差圧ΔＰが、補助弁３３の油室ＨＲ１，２と油室ＨＲ３との間に加わることとなる。

差圧ΔＰがほぼ「０」である場合には、スプール５２はバネ５８に押されて右端まで移動し、その状態ではポートＰＴ１が十分に解放されてパイロット流路ＫＰ１は絞られない。但し、オリフィス３４によって、パイロット流路ＫＰ１における最小限の絞りが与えられ、つまり最大流量が制限され、パイロット流路ＫＰ３が解放された場合には第１の弁室ＲＣ１に圧力の低下が発生するようになっている。

差圧ΔＰが増大するにつれて、つまりパイロット流路ＫＰ１の圧力が上昇するにつれて、スプール５２はバネ５８に抗して左方向に移動し、その移動量（ストローク）に応じて、テーパ面部５４によってポートＰＴ１の部分が絞られ、その結果、パイロット流路ＫＰ１が絞られていくこととなる。

パイロット流路ＫＰ１が絞られるにしたがって、圧油がパイロット流路ＫＰ１を介して落下防止弁３１の第１の弁室ＲＣ１に流入する際に、その単位時間当たりの流入量が少なくなることから、流入に時間がかかり、ピストン４２および弁体４３の移動速度が遅くなる。したがって、それに応じて、落下防止弁３１における弁体４３による流路の遮断が緩やかに行われることとなる。

なお、補助弁３３によってパイロット流路ＫＰ１が完全に遮断された場合であっても、それと並列に接続されたパイロット流路ＫＰ２のオリフィス３５によって、最小限の流量が確保されるようになっている。

換言すれば、パイロット流路ＫＰ１，２について、絞り量は補助弁３３によって調整され、その最大絞り（最小流量）はオリフィス３５によって制限され、最小絞り（最大流量）はオリフィス３４によって制限される。

油圧式エレベータ１は、上のように構成されているので、電磁切換え弁３２がオンのときには、パイロット流路ＫＰ１が補助弁３３で絞られ、第１の弁室ＲＣ１の圧力が低下する。電磁切換え弁３２がオフすると、第１の弁室ＲＣ１の圧力は、主管路ＫＭのパイロット流路ＫＰ１の側とほぼ同じに高くなる。電磁切換え弁３２は、油圧式エレベータ１が下降時正常に運転されている間はオンであり、何らかの異常が生じたときにオフとなるように制御される。

例えば、乗りかごが所定のフロアで停止する際に、その停止位置が許容された範囲を越えた場合などである。これらの異常は、適所に設けられたセンサにより検出され、その検出信号に基づいて異常信号が生成される。

乗りかごの下降中、つまり油圧シリンダ１５の下降中は、落下防止弁３１の弁体４３は開いているが、異常が発生すると、主弁装置１２が遮断されるとともに、電磁切換え弁３２がオフとなり、落下防止弁３１の弁体４３が閉じられる。これによって、乗りかごの落下が防止される。

しかも、そのときに、弁体４３が閉じられるにしたがってパイロット流路ＫＰ１の圧力が高くなり、差圧ΔＰが大きくなるので、パイロット流路ＫＰ１が絞られ、その結果、第１の弁室ＲＣ１に流入する圧油の流量が少なくなり、弁体４３による主管路ＫＭの遮断が急激に行われることなく、主管路ＫＭの流量が滑らかに減少し、油圧シリンダ１５および乗りかごに与える衝撃が緩和される。

さらに、乗りかごが正常に下降しているときにも、差圧ΔＰに応じて補助弁３３の絞り量が可変され、絞り量に応じて落下防止弁３１の第１の弁室ＲＣ１の圧力が調整され、これによって弁体４３の開口度合いが調整される。そのため、弁体４３の開口度合いが従来のように常にフルオープンとなることがなく、主管路ＫＭの流量にほぼ比例した開口度合いとなり、異常時において落下防止弁３１による遮断するときの弁体４３の応答性が向上する。

次に、安全弁装置１４の具体例について説明する。ここでは、２つの実施例の安全弁装置１４Ｂ，１４Ｃを説明する。

図４は第１の実施例の安全弁装置１４Ｂの断面図、図５は第２の実施例の安全弁装置１４Ｃの断面図である。

図４において、安全弁装置１４Ｂは、落下防止弁３１Ｂ、電磁切換え弁３２Ｂ、補助弁３３Ｂ、オリフィス３４Ｂ、およびオリフィス３５Ｂなどから構成される。これらは、共通のハウジング５に組み込まれている。ハウジング５には、これらの機器が組み込まれまたは形成されるとともに、弁室ＲＣ１〜３、パイロット流路ＫＰ１〜３、主管路ＫＭ、およびポートＰＴ１１，ＰＴ１２など、安全弁装置１４Ｂの機能を実現するために必要なものが設けられている。

落下防止弁３１Ｂは、図２に示す落下防止弁３１と同じ機能を有する。つまり、ハウジング５に設けられた穴の内部を密に摺動するピストン４２Ｂによって第１の弁室ＲＣ１と第２の弁室ＲＣ２とに仕切られている。弁体４３Ｂは、円柱状であってその周壁に複数の切り欠き部が設けられ、弁壁４４Ｂとの間で摺動することにより、そのストロークに応じた開口度合いとなる。第１の弁室ＲＣ１にはバネ４５Ｂが設けられている。

電磁切換え弁３２Ｂは、公知の構造のものである。なお、このような機器をハウジング５内に一体的に設けること自体については公知の技術であるので（特許文献２の図３およびその説明を参照のこと）、ここでは詳しく説明しない。

補助弁３３Ｂは、図２の補助弁３３とほぼ同じ構造によって同じ機能を有している。ハウジング５は、図２の補助弁３３のハウジング５１に相当する。つまり、ハウジング５に設けられた円柱状の穴の中に、図３に示す種々の部品が組み込まれ、押さえネジ６０によって固定されている。押さえネジ６０の上端中央部から突出する調整ネジ５９を回転させることにより、スプール５２を付勢するバネ５８の付勢力が調整され（図３参照）、補助弁３３Ｂの絞り特性（流量特性）が調整される。

このような安全弁装置１４Ｂを用いることにより、乗りかごの落下防止が２重に行われ、安全である。また、落下防止弁３１Ｂの作動時における落下防止弁３１Ｂの応答性が向上するとともに、乗りかごに与える衝撃が緩和される。ハウジング５の中に一体化されているので、配管作業を省くことができ、信頼性が向上し、メンテナンスが容易である。

図５において、安全弁装置１４Ｃは、落下防止弁３１Ｃ、電磁切換え弁３２Ｃ、補助弁３３Ｃ、オリフィス３４Ｃ、およびオリフィス３５Ｃなどから構成される。これらは、第１の実施例の場合と同様に、共通のハウジング５Ｃに組み込まれている。安全弁装置１４Ｃにおいて、第１の実施例と同じ機能を有する部分には、同じ数字の符号を付して説明を省略する。

安全弁装置１４Ｃに用いられる落下防止弁３１Ｃでは、ピストン４２Ｃと弁体４３Ｃとが別体で製作され、それらが互いに軸方向に相対移動可能でかつある位置で係合して一体移動するように連結されている。そして、ピストン４２Ｃと弁体４３Ｃとが別々のバネ４５Ｃ，４６で付勢されている。

つまり、ピストン４２Ｃの下部に円筒状の係合部４７が設けられ、弁体４３Ｃの上部材に円筒状の係合部４８が設けられる。係合部４８は、係合部４７の内周面に沿って移動可能であるが、係合部４７が上の方向に移動すると、係合部４７の下端部に設けたリングに係合して一体的に移動する。例えば、油圧シリンダ１５の下降時において、ピストン４２Ｃが上方向に移動し、これにともなって弁体４３Ｃも移動して弁が開く。

バネ４６はバネ４５Ｃよりも柔らかいバネであり、油圧シリンダ１５の上昇時には、弁体４３Ｃのみがバネ４６に抗して上方向に移動して開く。これによって、油圧シリンダ１５の上昇時の圧力損失が低減される。なお、係合部４７および係合部４８のそれぞれの内外は連通しており、同じ圧力である。補助弁３３Ｃは、第１の実施例の補助弁３３Ｂと同じ構造である。

上に述べた実施形態および実施例において、補助弁３３，３３Ｂ，３３Ｃの絞り調整が適度であれば、オリフィス３４，３４Ｂ，３４Ｃ、３５，３５Ｂ，３５Ｃを省略することも可能である。

その他、補助弁３３，３３Ｂ，３３Ｃ、安全弁装置１４，１４Ｂ，１４Ｃ、主弁装置１２、および油圧式エレベータ１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、回路などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明に係る油圧式エレベータの油圧回路の例を示す図である。 本発明に係る油圧式エレベータの安全弁装置の回路を示す図である。 補助弁の構造の例を示す断面図である。 本発明に係る第１の実施例の安全弁装置の断面図である。 本発明に係る第２の実施例の安全弁装置の断面図である。 従来の油圧式エレベータの油圧回路図である。 従来の落下防止弁の作動による乗りかごの速度および加速度の変化を示す図である。

符号の説明

１ 油圧式エレベータ
１１ 油圧ポンプ
１２ 主弁装置（主弁）
１４，１４Ｂ，１４Ｃ 安全弁装置
３１，３１Ｂ，３１Ｃ 落下防止弁（遮断弁装置）
３２，３２Ｂ，３２Ｃ 電磁切換え弁（切換え弁）
３３，３３Ｂ，３３Ｃ 補助弁（差圧検出補助弁）
３５ オリフィス（絞り弁）
５２ スプール
５４ テーパ面部（可変絞り流路）
５８ バネ
５９ 調整ネジ
ＲＣ１ 第１の弁室（パイロット室）
ΔＰ 差圧
ＫＭ 主管路（管路）

Claims (5)

1. 主弁の制御により油圧シリンダ内に圧油を給排してかごを昇降させる油圧式エレベータの安全弁装置であって、
   前記油圧シリンダと前記主弁との間の管路に、異常時において前記油圧シリンダから排出される圧油の流れを遮断する落下防止弁と、
   前記落下防止弁の作動時における当該落下防止弁による圧力降下を差圧として検出し、当該落下防止弁による圧油の流れの遮断特性を緩やかにするための差圧検出補助弁と、
   を有することを特徴とする油圧式エレベータの安全弁装置。
2. 前記落下防止弁は、
   前記油圧シリンダに圧油を供給する方向に自由流となるチェック機能を有した遮断弁装置と、
   前記油圧シリンダから排出される圧油を前記遮断弁装置のパイロット室に導いてパイロット圧を与えるための絞り弁と、
   前記遮断弁装置のパイロット室の圧油を逃がすかまたは保持するように切り換える切換え弁と、を有し、
   前記遮断弁装置は、前記切換え弁が前記パイロット室の圧油を保持するように切り換えられることによって前記パイロット室の圧力が上昇したときに、前記油圧シリンダから排出される圧油の流れを遮断し、前記切換え弁が前記パイロット室の圧油を逃がすように切り換えられることによって前記パイロット室の圧力が低下したときに、前記油圧シリンダから排出される圧油を前記主弁の方へ流通させるように構成されている、
   請求項１記載の油圧式エレベータの安全弁装置。
3. 前記差圧検出補助弁は、
   前記差圧によって移動するスプールと、
   前記スプールの移動によって絞られる可変絞り流路と、を有し、
   前記可変絞り流路が絞られることによって、前記落下防止弁による圧油の流れの遮断特性を緩やかにするように接続されている、
   請求項２記載の油圧式エレベータの安全弁装置。
4. 前記差圧検出補助弁の可変絞り流路は、前記絞り弁と並列に接続されるか、または前記絞り弁の代わりに接続されている、
   請求項３記載の油圧式エレベータの安全弁装置。
5. 前記差圧検出補助弁には、前記差圧による前記スプールの移動を抑制するための、調整可能なバネ装置が設けられている、
   請求項３または４記載の油圧式エレベータの安全弁装置。

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