JP2008230779A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】建物の揺れに起因するエレベータのロープの揺れを未然に防止する。
【解決手段】乗りかご５の下面側から昇降路床部側のピット部に配設されるコンペンシーブを経由して釣合いおもり下面に掛け渡されたコンペンロープ８の張力が大きくなればコンペンロープ８の固有振動数は大きくなる。重りを用いてコンペンシーブ筐体１０の重さを増やすことでコンペンロープ８の張力が大きくなるのでコンペンロープ８の固有振動数が大きくなる。これにより建物の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数を少なくとも１０％以上離せば、建物の揺れとコンペンロープ８の揺れとの共振が回避され、建物が揺れることに伴うコンペンロープ８の振動を未然に防止できる。これにより、地震・強風時の乗客の閉じ込めを防ぎ、また昇降路機器の損傷も防ぐことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ロープの制震機能を有するエレベータに関する。

一般に、つるべ式のエレベータは、昇降路の上部に設置される巻上機に掛け渡されたメインロープの両端部にそれぞれ個別に乗りかごと釣合いおもりが吊り下げられる。一方、乗りかごの下面側から昇降路床部側に配設されるコンペンシーブを経由して釣合いおもり下面にコンペンロープが掛け渡され、このコンペンロープにより乗りかごと釣合いおもりが昇降路内を昇降する際のメインロープの重量を相殺する役割をもっている。

また、昇降路の上部には乗りかごの速度超過を検出する調速機が設置される。この調速機には調速機ロープが巻き掛けられ、この調速機ロープは昇降路下部の調速機テンショナに巻き掛けられて乗りかごに接続される。

コンペンロープや調速機ロープの固有振動数は、主にロープの長さと張力とにより決まる。地震が発生した場合、建物が立つ地盤の振動数と建物自体の固有振動数が近づくまたは一致すると共振により建物が大きく揺れる。また、強風時においても、風圧により建物が固有振動数で揺れる。

このように強風や地震の発生により建物が揺れている場合、この建物の固有振動数にロープの固有振動数が近くなるまたは一致すると、共振によりロープが大きく揺れ、ロープが昇降路内機器や壁などに衝突したり絡まったりする可能性がある。これにより乗客の閉じ込めや、エレベータ機器の損傷を生じる恐れがある。

高層化された建物の固有振動数は、通常の短周期の地震や強風に耐えられるように、低層の建物の固有振動数と比較して低くなるように設計しているため、長周期の地震が発生すると、この地震の振動数と建物の固有振動数が近づくまたは一致してしまう場合が多い。

また、高層化された建物のエレベータは当然のごとくロープの長さが長くなる。ロープの長さが長くなるとロープの固有振動数が低くなるので、建物の振動にともなう共振によりロープの振動が発生しやすい。

このような、地震や強風に起因するロープの揺れを抑えるために、例えば特許文献１に開示されるように、揺れが一定以上となった場合にロープの張力を制御することでロープの固有振動数を調整するものがある。また、日本エレベータ協会標準（ＪＥＡＳ−７１１（標０６-０２））では、ロープ類が揺れて昇降路機器に引掛からないようにする対策が示されている。
特開２００３−１０４６５６号公報

しかし、前述したような、揺れが一定以上となった場合にロープの張力を制御する構成は、揺れ自体を未然に防止するものではない上、揺れを検出してロープの張力を制御する機構が必要になるため、構成が複雑になる。

そこで、本発明の目的は、建物の揺れに起因するロープの揺れ自体を未然に防止することが可能になるエレベータを提供することにある。

すなわち、本発明に係わるエレベータは、乗りかごを駆動するメインロープと、乗りかごに下方向の張力を与えるコンペンロープと、コンペンロープを昇降路下部で巻き掛けると共に、建物の揺れとコンペンロープの揺れとの共振が発生しないようにコンペンロープの固有振動数を建物の固有振動数と異ならせる重さをコンペンロープに作用させる巻き掛け装置とを有することを特徴とする。

本発明によれば、建物の揺れに起因するエレベータのロープの揺れを未然に防止することができる。

以下図面により本発明の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの構成例を示す図である。
図２は、本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。
図３は、本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。ここでは、第２の視点は第１の視点から水平方向に９０度ずらした視点である。

このエレベータは、機械室１、つまり昇降路４の上部に設置される巻上機２に掛け渡されたメインロープ７の両端部にそれぞれ個別に乗りかご５と釣合いおもり６が吊り下げられる。

一方、乗りかご５の下面側から昇降路床部側のピット部に配設されるコンペンシーブ２１を経由して釣合いおもり下面には、乗りかご５に下方向の張力を与えるコンペンロープ８が掛け渡され、このコンペンロープ８により乗りかご５と釣合いおもり６が昇降路４内を昇降する際の乗りかご５を駆動するメインロープ７の重量を相殺する役割をもっている。

また、昇降路４の上部には乗りかご５の速度超過を検出する調速機３（ガバナ）が設置される。この調速機３には調速機ロープ９が巻き掛けられ、この調速機ロープ９は昇降路４の下部のピット部の調速機テンショナ２３に巻き掛けられて乗りかご５に接続される。

コンペンロープ８はコンペンシーブ用のガイドレール１２で昇降路４の上下方向にガイドされ、調速機ロープ９はブラケット１３で昇降路上下方向にガイドされる。

本実施形態では、地震や強風に起因して建物が揺れた場合で、建物の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数が近いまたは一致することによる共振が発生しないように、コンペンシーブ筐体１０の重さを定めている。

図２に示すように、コンペンシーブ筐体１０は、コンペンロープ８を実際に巻き掛ける巻き掛け装置であるコンペンシーブ２１を回転可能に支持する筐体である。このコンペンシーブ筐体１０の下部には重り２２が取り付けられる。

本実施形態では、コンペンシーブ２１は、コンペンロープ８を昇降路下部で巻き掛けると共に、建物の揺れとコンペンロープ８の揺れとの共振が発生しないようにコンペンロープ８の固有振動数を建物の固有振動数と異ならせる重さをコンペンロープ８に作用させる。

また、図３に示すように、コンペンシーブ筐体１０は、ガイドシュー１４を介してガイドレール１２に取り付けられ、コンペンロープ８の上下方向の振動にともなってコンペンシーブ筐体１０が昇降路４の上下方向にガイドされる構成となっている。

コンペンロープ８の固有振動数ｆｉは以下の式（１）にて求められる。

式（１）に示したｉは次数で、ｇは重力加速度で、Ｌはロープの長さで、Ｔはロープの張力で、ρはロープの密度で、Ａはロープの断面積である。

また、釣り合いおもり６からコンペンシーブ２１までのコンペンロープ８の固有振動数を求めるための長さＬは、釣り合いおもり６からコンペンシーブ２１までのコンペンロープ８の長さであり、乗りかご５からコンペンシーブ２１までのコンペンロープ８の固有振動数を求めるための長さＬは、乗りかご５からコンペンシーブ２１までのコンペンロープ８の長さである。

式（１）に示すように、コンペンロープ８の張力が大きくなればコンペンロープ８の固有振動数は大きくなる。

コンペンシーブ筐体１０がコンペンロープ８に与える質量を変えることで張力が変わる。つまり、建物の固有振動数とコンペンロープ８の当初の固有振動数が近い場合に重り２２を用いてコンペンシーブ筐体１０の重さを増やすことでコンペンロープ８の張力が大きくなるので、コンペンロープ８の固有振動数が大きくなる。

これにより建物の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数とが離れるので、建物の揺れとコンペンロープ８の揺れとの共振を回避させることができ、コンペンロープ８が周囲の機器や部材と接触する事を防止できる。目安としては、建物の固有振動数に対して、コンペンロープ８の固有振動数を±１０％以上離す必要がある。

また、本実施形態では、コンペンロープ８とは別に、地震や強風に起因して建物が揺れた場合で、建物の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数が近いまたは一致することによる共振が発生しないように、調速機テンショナ筐体１１の重さを定めている。

図４は、本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。
図５は、本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。

図４に示すように、調速機テンショナ筐体１１は、調速機ロープ９を実際に巻き掛ける巻き掛け装置である調速機テンショナ２３を回転可能に支持する筐体である。この調速機テンショナ筐体１１の下部には重り２４が取り付けられる。

本実施形態では、調速機テンショナ２３は、調速機ロープ９を昇降路下部で巻き掛けると共に、建物の揺れと調速機ロープ９の揺れとの共振が発生しないように調速機ロープ９の固有振動数を建物の固有振動数と異ならせる重さを調速機ロープ９に作用させる。

また、図４や図５に示すように、調速機テンショナ筐体１１は、調速機ロープ９の上下方向の移動にともなって調速機テンショナ筐体１１がブラケット１３を介して昇降路４の上下方向にガイドされる構成となっている。

調速機ロープ９の固有振動数は前述した式（１）にて求められる。
式（１）に示すように、調速機ロープ９の張力が大きくなれば調速機ロープ９の固有振動数は大きくなる。

調速機テンショナ筐体１１が調速機ロープ９に与える質量を変えることで、張力が変わる。つまり、仮に建物の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数が近い場合に重り２４を用いて調速機テンショナ筐体１１の重さを増やすことで調速機ロープ９の張力が大きくなるので、調速機ロープ９の固有振動数が大きくなる。

これにより建物の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数とが離れるので、建物の揺れと調速機ロープ９の揺れとの共振を回避させることができ、調速機ロープ９が周囲の機器や部材と接触する事を防止できる。目安としては、建物の固有振動数に対して調速機ロープ９の固有振動数を±１０％以上離す必要がある。

また、コンペンシーブ筐体１０側の重り２２や調速機テンショナ筐体１１側の重り２４は、予め定められたサイズを単位として自由に取り外しおよび積み増しができる構成となっている。

建物の実際の固有振動数はエレベータ設置時に計画した当該建物の固有振動数と必ずしも一致しないが、重り２２や重り２４を取り外しおよび積み増しできれば、エレベータ設置後も建物の固有振動数と各種ロープの固有振動数を離す為の重り２２，２４の重さの調整が自由に行える。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態では、地震や強風に起因して建物が揺れた場合で、建物の固有振動数とコンペンロープ８や調速機ロープ９の固有振動数が近いまたは一致することによる共振が発生しないように、コンペンロープ８や調速機ロープ９を支持する筐体の重さを定めているので、建物の揺れにともなうコンペンロープ８や調速機ロープ９の揺れを未然に防止することができる。

これにより、地震・強風時の乗客の閉じ込めを防ぎ、また昇降路機器の損傷も防ぐことができるだけでなく、災害時のエレベータの早期復旧にも役立てることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態に係るエレベータの構成のうち第の実施形態と同一部分の詳細な説明は省略する。

図６は、本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。
図７は、本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。

図６に示すように、第２の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体１０と重り２２は第１の実施形態と異なって分離しており、ばね３１と減衰要素３２により重り２２が吊り下がって接続される。つまり、重り２２および減衰要素３２でダイナミックダンパを構成している。

ばね３１の固有振動数ｆｓは以下の式（２）にて求められる。

式（２）のｍは、ばね３１の重さであり、ｋは、ばね３１のばね定数である。

このような構成とすれば、建物の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数とが著しく近いまたは一致している場合で、建物が振動した場合でも、ばね３１の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数とが一致していれば、ばね３１がコンペンロープ８の揺れを動的に吸収するので、コンペンロープ８の振動を未然に防止することができる。この作用は図６や図７に示した減衰要素３２を用いずに、ばね３１のみでコンペンシーブ筐体１０と重り２２を接続した場合でも発生する。

また、図６や図７に示したように、ダイナミックダンパを取り付け、このダイナミックダンパの固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数とが一致していれば、建物の揺れが発生してもコンペンロープ８は振動せずに重り２２のみが振動することになる。

ただし、ばね３１や減衰要素３２の経年劣化によりばね３１やダイナミックダンパの固有振動数が変化した場合には、ばね３１やダイナミックダンパはコンペンロープ８の揺れを動的に吸収できなくなるので、第１の実施形態で説明したように、建物の固有振動数とコンペンロープ８の固有振動数とを重り２２を用いて離しておくことが望ましい。

また、図７に示すように、重り２２は、ガイド機構であるガイドシュー１５を介してガイドレール１２と接続されており、重り２２が上下方向に振動した場合に重り２２がガイドレール１２にガイドされる構成となっている。これにより、重り２２が円滑に移動するので、ダイナミックダンパの効果が高まる。

また、ガイドシュー１５やガイドレール１２を用いる代わりに例えばガイドローラを用いてガイドする構成でも良い。
このような構成とすれば、経年劣化などによりコンペンロープ８の固有振動数が変化して、当該コンペンロープ８の固有振動数が建物の固有振動数に近づくまたは一致した場合で、地震や強風に起因する建物の揺れが発生しても、コンペンロープ８の振動を未然に防止できる。

図８は、本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。
図９は、本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。

図８に示すように、第２の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体１１と重り２４は第１の実施形態と異なって分離しており、ばね３３と減衰要素３４により重り２４が吊り下がって接続される。つまり、重り２４および減衰要素３４でダイナミックダンパを構成している。ばね３３の固有振動数は前述した式（２）にて求められる。

このような構成とすれば、建物の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数とが著しく近いまたは一致している場合で、建物が振動した場合でも、ばね３３の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数とが一致していれば、ばね３３が調速機ロープ９の揺れを動的に吸収するので、調速機ロープ９の振動を未然に防止することができる。この作用は図８や図９に示した減衰要素３４を用いずに、ばね３３のみで調速機テンショナ筐体１１と重り２４を接続した場合でも発生する。

また、図８や図９に示したように、ダイナミックダンパを取り付け、このダイナミックダンパの固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数が一致していれば、建物の揺れが発生しても調速機ロープ９は振動せずに重り２４のみが振動することになる。

ただし、ばね３３や減衰要素３４の経年劣化によりばね３３やダイナミックダンパの固有振動数が変化した場合には、ばね３３やダイナミックダンパは調速機ロープ９の揺れを動的に吸収できなくなるので、第１の実施形態で説明したように、建物の固有振動数と調速機ロープ９の固有振動数とを重り２４を用いて離しておくことが望ましい。

このような構成とすれば、経年劣化などにより調速機ロープ９の固有振動数が変化して、当該調速機ロープ９の固有振動数が建物の固有振動数に近づくまたは一致した場合で、地震や強風に起因する建物の揺れが発生しても、調速機ロープ９の振動を未然に防止できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

筐体１０、１１が上下方向に振動していることは、ロープ類が建物の揺れにしたがって振動している状態を意味する。本実施形態では、重り２２，２４側に揺れ検知手段である加速度計・変位計などの変位感知装置４１を設けて、昇降路上下方向の振動を監視する。

図１０は、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。図１１は、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。

図１２は、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図である。図１３は、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図である。

図１０や図１１に示すように、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体１０は、第２の実施形態と異なり、重り２２の上に変位感知装置４１が設けられる。

また、図１２や図１３に示すように、本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体１１は、第２の実施形態と異なり、重り２４の上に変位感知装置４２が設けられる。

コンペンシーブ２１側の変位感知装置４１は、重り２２の上下方向の変位を感知し、この感知した変位の値を図示しないケーブルを介して機械室１のエレベータ制御盤２０に出力する。

また、調速機テンショナ２３側の変位感知装置４２は、重り２４の上下方向の変位を感知し、この感知した変位の値をケーブルを介して機械室１のエレベータ制御盤２０に出力する。

エレベータ制御盤２０は、変位感知装置４１，４２の変位の値のいずれかが予め定めた基準値に達した場合には、ロープが異常な振動をしているとして、乗りかご５の昇降を停止させる。つまりエレベータ制御盤２０は乗りかごの停止制御手段である。

これにより、ロープが振動したとしても、逸早い客先の救出、ロープ類の損傷保護を行うことができる。

また、応用例として、変位を感知するために、重り２２，２４に変位感知装置を設置するのではなく、筐体１０，１１の振動を感知するようにリミットスイッチや光学センサなどを筐体１０，１１の近傍に複数個設けてもよい。

なお、この発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を省略してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの構成例を示す図。 本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第１の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第２の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータのコンペンシーブ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第１の視点からの外観の一例を示す図。 本発明の第３の実施形態にしたがったエレベータの調速機テンショナ筐体の第２の視点からの外観の一例を示す図。

符号の説明

１…機械室、２…巻上機、３…調速機、４…昇降路、５…乗りかご、６…つり合いおもり、７…メインロープ、８…コンペンロープ、９…調速機ロープ、１０…コンペンシーブ筐体、１１…調速機テンショナ筐体、１２…ガイドレール、１３…ブラケット、１４，１５…ガイドシュー、２０…エレベータ制御盤、２１…コンペンシーブ、２２…コンペンロープ側重り、２３…調速機テンショナ、２４…調速機ロープ側重り、３１，３３…ばね、３２，３４…減衰要素、４１，４２…変位感知装置。

Claims (7)

1. 乗りかごを駆動するメインロープと、
   前記乗りかごに下方向の張力を与えるコンペンロープと、
   前記コンペンロープを昇降路下部で巻き掛けると共に、建物の揺れと前記コンペンロープの揺れとの共振が発生しないように前記コンペンロープの固有振動数を前記建物の固有振動数と異ならせる重さを前記コンペンロープに作用させる巻き掛け装置と、を有することを特徴とするエレベータ。
2. 前記巻き掛け装置に、取り外しおよび積み増し可能な重りを取り付けた
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ
3. 乗りかごを駆動するメインロープと、
   前記乗りかごに下方向の張力を与えるコンペンロープと、
   前記コンペンロープを昇降路下部で巻き掛けると共に、前記コンペンロープの固有振動数と一致する固有振動数をもつばねを介して重りを取り付けた巻き掛け装置と、を有することを特徴とするエレベータ。
4. 乗りかごを駆動するメインロープと、
   前記乗りかごに下方向の張力を与えるコンペンロープと、
   前記コンペンロープを昇降路下部で巻き掛けると共に、前記コンペンロープの固有振動数と一致する固有振動数をもつダイナミックダンパを取り付けた巻き掛け装置と、を有することを特徴とするエレベータ。
5. 前記ダイナミックダンパの重りの近傍の上下方向に沿って設けたガイドレールと、
   前記ダイナミックダンパの重りが上下方向に移動した場合に、前記ガイドレールに沿って当該重りをガイドするガイドシューと
   をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のエレベータ。
6. 前記巻き掛け装置の上下方向の揺れの大小を検知する揺れ検知手段と、
   前記揺れ検知手段により検出した揺れが予め定めた条件を満たした場合に前記乗りかごの昇降を停止させる停止制御手段と
   をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
7. 前記巻き掛け装置は、
   前記コンペンロープの代わりに調速機ロープを昇降路下部で巻き掛けると共に、建物の揺れと前記調速機ロープの揺れとの共振が発生しないように前記調速機ロープの固有振動数を前記建物の固有振動数と異ならせる重さを前記調速機ロープに作用させる
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。

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