JP2008526653A - エレベータシステム用作動装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、AC給電電圧を供給する三相AC電源(3)に接続するための端子(L1、L2、L3、N)と、これらの端子(L1、L2、L3、N)に接続されてエレベータシステムのモータ(5)を駆動する駆動装置(4)とを有する、エレベータシステム(1)用の作動装置(2)に関する。変圧器(10)が端子(L1、L2、L3、N)の少なくとも2つに接続されて、供給電圧(V1〜V5)の少なくとも1つをエレベータシステム(1)の残りへ供給する。エレベータシステムの緊急作動において、補助出力電圧(VOUT)を供給する出力部(21)を有する補助給電部(20)が、変圧器(10)に接続され、変圧器(10)を介して駆動装置(4)に供給される補助供給電圧(VS)を発生する。本発明による作動装置(2)は僅かな改造を要するのみで既存の作動装置設計に組み込むことができる。

Description

本発明は、AC給電電圧を供給する三相AC電源に接続するための端子と、これらの端子に接続されてエレベータシステムのモータを駆動する駆動装置と、を備えるエレベータシステム用の作動装置に関し、詳しくは、エレベータシステムの正常作動および緊急作動において作動するように設計された、エレベータシステム用作動装置の改良に関する。
正規のビルディング電源などの電源が停電したときに、エレベータを作動するための緊急電源を備えることは公知である。緊急電力は、停電の際の緊急作動時に、エレベータシステムを運転するための補助給電を提供する補助発電機などによって供給される。特に、緊急時にエレベータを作動する適切な作動装置は、停電によって階と階との途中などに停止したエレベータを、適当な階まで移動させることを可能にしなければならない。
米国特許第4,484,664号明細書は、ACモータによって作動されるエレベータを、給電遮断時などの緊急時に駆動することができるエレベータ用の緊急駆動装置を記載している。三相電源の給電が遮断されたとき、整流器からインバータへ供給されるDC出力が失われ、緊急電源が作動可能となって、DC電力をインバータへ供給する。このインバータは、一定のDC電圧を、エレベータシステムのモータを駆動するための所望の大きさおよび周波数を有するAC電圧に変換するために用いられる。緊急電源は、DC/ACインバータの入力端子に接続された回路を形成するダイオードに、直列に接続されている。緊急電源の直流が所定の周波数を有する交流に変換されてエレベータモータを駆動し、エレベータかごを低速で最寄りの階まで走行させる。かごが大荷重で降下する状況では、運動エネルギーはDC側に還流されずに、モータのロータにおいて消費される。これを行うために、インバータの各トランジスタを制御するための特殊な制御ロジックを必要とする。
米国特許第5,945,644A号明細書は、エレベータシステムにおいて緊急作動を制御するための装置および方法を教示している。作動中の停電によってエレベータかごが停止した場合に、乗客を安全に救助するためにエレベータかごを最寄りの階まで案内するための、補助システムが提示されている。補助システムはバッテリによって給電され、バッテリの直流電圧を交流電圧に変換するように働き、この交流電圧がエレベータシステムへ供給されて、エレベータかごに乗っている乗客を安全に救助することを可能にする。ここに記載される従来の緊急制御装置によれば、停電などの緊急事態が起こったときに、バッテリから出力される直流電圧を三相交流電圧に変換することによって、緊急給電が提供される。変換された電圧は整流器へ供給され、この整流器が、三相交流電圧を直流電圧に整流してインバータへ供給し、インバータが、受け取った直流電圧を交流電圧に変換して誘導モータへ供給する。さらに、変換された緊急給電の三相交流電圧が変圧器へ供給され、この変圧器が制御回路へ供給電圧を供給し、この制御回路が、三相電源から出力される供給電圧が供給された時と同様に、インバータを制御する。緊急給電は、三相電源と等しい全振幅(full-swing)三相交流電圧を発生することが要求される。
本発明の目的は、僅かな回路の改造を要するのみで既存の作動装置設計に組み込み可能な、エレベータシステム用作動装置を提供することである。
この目的は請求項1によるエレベータシステム用作動装置によって解決される。
本発明によるエレベータシステム用作動装置は、エレベータシステムのモータを駆動するための各AC給電電圧を受け入れるための三相AC電源に接続可能な端子と、これらの端子に接続された駆動装置と、を備える。少なくとも2つの端子に変圧器が接続され、この変圧器は、少なくとも1つの供給電圧をエレベータシステムの残りのシステムへ供給するように構成されている。作動装置は補助出力電圧を供給する出力部を有する補助給電部をさらに備え、補助給電出力部は、エレベータシステムの緊急作動時に、変圧器を介して駆動装置へ供給される補助供給電圧を発生させるための変圧器に接続可能である。したがって本発明によれば、エレベータシステムの緊急作動時に、エレベータシステムのモータを駆動するための駆動装置に変圧器から交流電圧が供給され、この変圧器は、正常時および緊急作動時にエレベータシステムに必要なすべての電圧を発生するのに用いられる既存の主変圧器である。結果的に本発明による補助システムは、作動中の停電の場合に、エレベータかごを最寄りの階まで案内して乗客を安全に救助するために適用することができる。
本発明の実施例によれば、補助給電部はバッテリで給電されるDC/ACインバータを有し、このインバータが、緊急作動時にエレベータシステムを運転するのに必要なすべての電圧を発生するために、変圧器へ給電する。DC/ACインバータは駆動システムの要求に応じて、修正された又は真正の正弦波出力を有し得る。DC/ACインバータの出力電圧は設備の要求に応じて、例えば110V〜400Vの範囲で電圧の高さを選択することができる。
さらに本発明の実施例によれば、変圧器は二相電圧を受け入れるために三相AC電源に接続可能な端子のうち対応する2つに接続される。したがって、補助給電部は二相補助出力電圧を供給する出力部を有し、この出力部はエレベータシステムの緊急作動時に、変圧器に接続可能で、変圧器を介して駆動装置へ供給される二相補助供給電圧を発生する。
駆動装置に供給される補助供給電圧が、補助給電部からの補助出力電圧よりも高い電圧であることが有利である。例えば補助給電部は230Vの補助出力電圧を供給し、これが400Vの補助供給電圧に昇圧されて駆動装置に供給される。
特に、変圧器は一次および二次巻線を有し、一次巻線は三相AC電源に接続されるよう構成され、二次巻線は少なくとも供給電圧をエレベータシステムの残りのシステムへ供給するように構成される。補助給電出力は、エレベータシステムの緊急作動時に、変圧器の一次巻線に接続され、変圧器の一次巻線を介して駆動装置へ供給される補助供給電圧を発生する。
補助供給電圧を昇圧させるという上述の作用を達成するために、変圧器の一次巻線が第1および第2のタッピングを有する。第1のタッピングは三相AC電源に接続するための端子に接続される。補助給電出力部は、エレベータシステムの緊急作動時に、第1のタッピングを介して駆動装置に供給される補助供給電圧を発生するために、第2のタッピングに接続される。例えば、変圧器の第2のタッピングが230Vの補助出力電圧を受け入れ、第1のタッピングが400Vの補助供給電圧を駆動装置へ供給する。
さらに本発明の実施例によれば、エレベータシステムはエレベータかごのドアを作動するためのドア作動装置を備え、これもエレベータシステムの緊急作動時に、補助給電部から給電される。この目的のために、ドア作動装置は、補助給電出力部に接続されて、補助給電部から補助出力電圧を受け入れる。ドア作動装置は、例えば補助給電出力部から直接に供給された230Vで作動可能である一方、駆動装置には変圧器を介して400Vの補助供給電圧が供給される。このように、変圧器の一次巻線は400V用の第1のタッピングと230V用の第2のタッピングを有し、ドア作動装置および変圧器の第2のタッピングは補助給電部から230Vが給電され、駆動装置は変圧器の第1のタッピングを介して400Vに昇圧された電圧が供給される。
本発明のその他の利点、特徴、態様、実施例、および詳細は、請求項から明らかである。
本発明は以下における本発明の実施例の説明を添付の図面と関連させることにより、良く理解され得る。
ここで、特に図1を参照すると、エレベータシステム1に用いられる作動装置2が、端子L1、L2、L3、およびNを備え、これらは各AC給電電圧を供給する三相AC電源3に接続されている。駆動装置4が、第1、第2、および第3の端子L1、L2、L3に接続され、したがって、主スイッチ50と、電源3からそれぞれの入力コンダクタを経由して交流電圧を受け入れる緊急スイッチ装置40と、を介して三相AC電源3に接続されている。これらの入力コンダクタは、この電力を、図1による駆動装置4に含まれる三相電力整流器へ伝達する。図1において、概略的に通常の変換器回路を表すブロックとして示されている駆動装置4は、三相AC入力電圧をDC電圧へ整流して得られたDC電圧をDC/ACインバータへ供給する整流器を含む。このようなインバータは、調整可能な周波数を有する出力を発生するために、直列に接続された複数対のスイッチ要素を有する。このようなインバータは、ACモータ5を可変速で駆動するように作動することができる。
図1には、モータ5によって駆動される巻上機の綱車6に機械的に接続された三相誘導モータ5を備える一般的なエレベータシステムが示されている。牽引ケーブル7の長さの一部分が綱車6に掛けられ、一方の端部でかご9に、もう一方の端部でバランスウエイト8に接続されている。
図1による作動装置2は、三相AC電源3に接続されている第1、第2の端子L1、L2に接続された変圧器10をさらに備える。変圧器10は、供給電圧V1〜V5を、駆動装置4を制御する制御回路、速度検出器、エレベータかごに照明を与える照明システムなどのエレベータシステム1の残りへ供給する。変圧器10は、一次巻線11と、本発明の実施例による5つの二次巻線12とを有し、二次巻線の各々は電圧V1〜V5から1つを供給する。一次巻線11は第1、第2の端子L1、L2に接続され、二次巻線12は簡略のために図1には示されていないエレベータシステムのそれぞれの下位システムに接続されている。
変圧器10の一次巻線11は、第1のタップ13および端子15からなる第1のタッピング13−15と、第2のタップ14および端子15からなる第2のタッピング14−15とを有する。例えば、第1のタッピング13−15は400Vの交流電圧を受け入れるように設計され、第2のタッピング14−15は230Vの交流電圧を受け入れるように設計される。一次巻線11の第1のタッピング13−15は、エレベータシステムの正常作動において、三相AC電源3から端子L1、L2を経由して各交流電圧を受け入れるために用いられる。
本発明によれば、変圧器10の一次巻線11の第2のタップ14と、第1の端子L1と、に補助給電部20が接続される。補助給電部20は、変圧器10の一次巻線11の第2のタップ14に供給される補助出力電圧VOUTを供給する出力部21を備える。特に補助給電出力部21は、三相AC電源3が作動停止して端子L1、L2、L3、およびNにわたって停電が起こったときのエレベータシステムの緊急作動において、第2のタップ14に接続される。緊急作動においては、補助作動スイッチ24が閉じてDC/ACインバータ23を変圧器10の一次巻線11の第2のタップ14に接続する。インバータ23はバッテリ22に接続されてバッテリを給電されるDC/ACインバータであり、緊急作動においてエレベータシステムを運転する補助給電部として働く。バッテリ22は例えば適当なキャパシタ(いわゆるスーパーキャパシタ)または燃料電池であってもよい。
補助給電部20は、図2に示されるような修正された又は真正の正弦波出力電圧VOUTを供給するように設計されている。図2の上部によれば、DC/ACインバータ23は、修正された正弦波として、周波数50〜60Hzの矩形波のVOUTの形で出力するように設計されている。図2の下部にある信号出力図によれば、DC/ACインバータ23は同じ周波数の真正の正弦波の出力電圧VOUTを供給するように設計されている。DC/ACインバータ23の適当な設計は、特定のエレベータシステムの要求に従って選択される。しかも、好ましい実施例によれば、補助給電部20は、補助出力電圧VOUTの高さを、例えば110V、230V、400Vの段階から選択できるように設計されている。図1の回路によれば、インバータ23の補助出力電圧VOUTは、エレベータシステムが正常に作動している間は補助作動スイッチ24が開かれることで、バッテリ22から電気的に絶縁されている。
本発明の実施例によれば、補助作動スイッチ24の接触要素は、緊急スイッチ装置40の補助接点である。スイッチ24とスイッチ装置40との機械的結合または強制的な電気的結合により、作動装置2がスイッチ装置40によって三相AC電源から実際に切断されたときにのみ、スイッチ24が閉じられることが保証される。さもなければ、三相供給電圧が補助給電部に供給されて補助給電部が破壊される恐れがある。
緊急スイッチ装置40は、2つの異なる方法で作動され得る。すなわち手動作動モードでは、手動で作動される。自動作動モードでは、三相供給電圧が計測および監視され、三相電源の停電の際に、緊急スイッチ装置40がリレーなどによって作動される。計測および監視のための給電、それぞれの制御回路への給電は、バッテリ22によって電力の中断を起こすことなく提供される。
緊急作動においては、三相AC電源3が停電したときに、電源3の下流に接続された通常は閉じている緊急スイッチ装置40が開くことにより、緊急作動においてエレベータシステムが電源3から切断され、かつ、通常は開いている補助作動スイッチ24が閉じる。補助給電部20の出力部21が、例えば230Vの補助出力電圧VOUTを変圧器10の一次巻線11の第2のタップ14へ供給する。その結果、二相補助供給電圧VSが変圧器10の一次巻線11のタップ13および15を介して供給され、駆動装置4が給電されて適当な方法でモータ5を駆動する。すなわち補助給電部20は、第1のタッピング13−15を経て一次巻線11の端子を越えて、例えば400Vに昇圧された補助供給電圧VSを発生させる。このように、駆動装置4に供給される補助供給電圧VSの電圧は、補助給電部20の補助出力電圧VOUTよりも高い。
したがって、変圧器10の一次巻線11は二重の機能を果たす。すなわち正常作動においては、第1のタッピング13−15(400Vタッピング)が端子L1およびL2を介して三相AC電源3の二相を受け入れ、二次巻線12の各端子を介して、供給電圧V1〜V5までを発生するのに用いられる。緊急作動時には、第2のタップ14(230Vタップ)が補助電力受け入れ端子として用いられて補助電力を受け入れ、一次巻線11が駆動装置4への補助供給電圧VSを供給し、これに加えて二次巻線で緊急作動時の電圧V1〜V5を発生させる。
図1の実施例によれば、エレベータシステム1は、ドア19を作動させるためのドア作動装置30をさらに備える。緊急作動においては、三相AC電源3が停電したときに、電源3の下流に接続された通常は閉じている緊急スイッチ装置40が開くことにより、緊急作動においてエレベータシステムが電源3から切断され、かつ、通常は開いている補助作動スイッチ24が閉じる。補助給電部20の出力部21が、例えば230Vの補助出力電圧VOUTを変圧器10の一次巻線11の第2のタップ14へ供給する。その結果、二相補助供給電圧VSが変圧器10の一次巻線11のタップ13および15を介して供給され、駆動装置4が給電されて適当な方法でモータ5を駆動する。すなわち補助給電部20は、第1のタッピング13−15を経て一次巻線11の端子を越えて、例えば400Vに昇圧された補助供給電圧VSを発生させる。このように、駆動装置4に供給される補助供給電圧VSの電圧は、補助給電部20の補助出力電圧VOUTよりも高い。
したがって、変圧器10の一次巻線11は二重の機能を果たす。すなわち正常作動においては、第1のタッピング13−15(400Vタッピング)が端子L1およびL2を介して三相AC電源3の二相を受け入れ、二次巻線12の各端子を介して、供給電圧V1〜V5までを発生するのに用いられる。緊急作動時には、第2のタップ14(230Vタップ)が補助電力受け入れ端子として用いられて補助電力を受け入れ、一次巻線11が駆動装置4への補助供給電圧VSを供給し、これに加えて二次巻線で緊急作動時の電圧V1〜V5を発生させる。
図1の実施例によれば、エレベータシステム1は、エレベータかご9のドア19を作動させるためのドア作動装置30をさらに備える。ドア作動装置30は、230Vの交流電圧で作動することができる。エレベータシステムの正常作動においては、三相AC電源3のニュートラル端子に接続された端子Nにドア作動装置30の第1の入力I1が接続され、三相AC電源3の電圧端子に接続された端子L1〜L3のうちの1つに、ドア作動装置30の第2の入力I2が接続される。本実施例では、ドア作動装置30の第2の入力I2は、端子L1に接続されている。このエレベータシステムの緊急作動においては、ドア作動装置30は、補助給電部20から補助出力電圧VOUTを受けるために補助給電出力部21に接続され、変圧器10の一次巻線11の端子15がドア作動装置30の第2の入力I2に接続されている。特に緊急作動においては、補助給電出力部21がドア作動装置30の第1の入力I1に接続され、変圧器10の一次巻線11の端子15がドア作動装置30の第2の入力I2に接続される。このようにドア作動装置30はDC/ACインバータ23から、例えば230Vの補助出力電圧VOUTが供給される一方で、駆動装置4は、例えば400Vに変圧器10を介して昇圧された補助電圧VSが供給される。ドア作動装置30が、ドア19を作動するために制御信号31を出力し、ドア19の開閉動作を制御する。
本発明の上記の発明は、停電の際にエレベータに乗っている乗客を安全に救助する際などに、荷重が釣り合っている状態を含めて、自動または手動での緊急作動に用いることができる。記述した解決法は、回路設計に僅かな改造を加えるだけで既存のエレベータシステムに組み込むことができる。
本発明によるエレベータシステム用作動装置の実施例における回路図。 バッテリ給電DC/ACインバータを有する補助給電部の実施例における信号出力図。

Claims (14)

  1. エレベータシステム(1)用作動装置(2)であって、
    三相AC電源(3)に接続され、各AC給電電圧を受け入れるように構成された端子(L1、L2、L3、N)と、
    前記端子(L1、L2、L3、N)に接続され、前記エレベータシステムのモータ(5)を駆動する駆動装置(4)と、
    前記端子(L1、L2、L3、N)の少なくとも2つに接続されて、供給電圧(V1〜V5)の少なくとも1つを前記エレベータシステム(1)の残りのシステムへ供給するよう構成された変圧器(10)と、
    補助出力電圧(VOUT)を供給する出力部(21)を有する補助給電部(20)と、
    前記エレベータシステムの緊急作動時に、前記変圧器(10)に接続され、前記変圧器(10)を介して前記駆動装置(4)へ供給される補助供給電圧(VS)を発生させる補助給電出力部(21)と、
    を有するエレベータシステム用作動装置。
  2. 前記変圧器(10)が、二相電圧を受け入れる2つの前記端子(L1、L2)に接続され、
    前記補助給電部(20)が、二相補助出力電圧(VOUT)を供給する出力部(21)を有し、
    前記補助給電出力部(21)が、エレベータシステムの緊急作動時に、前記変圧器(10)を介して前記駆動装置(4)へ供給される二相補助供給電圧(VS)を発生するために、前記変圧器(10)に接続可能であることを特徴とする、請求項1に記載の作動装置。
  3. 前記駆動装置(4)へ供給される前記補助供給電圧(VS)が、前記補助給電部(20)からの前記補助出力電圧(VOUT)よりも高いことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の作動装置。
  4. 前記変圧器(10)が、一次巻線および二次巻線(11、12)を有し、前記一次巻線が前記三相AC電源(3)に接続されるよう構成され、前記二次巻線(12)が供給電圧(V1〜V5)の少なくとも1つを前記エレベータシステム(1)の残りのシステムへ供給するよう構成され、
    前記補助給電出力部(21)が、エレベータシステムの緊急作動時に、前記変圧器(10)の前記一次巻線(11)を介して前記駆動装置(4)へ供給される前記補助供給電圧(VS)を発生するために、前記変圧器(10)の前記一次巻線に接続されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の作動装置。
  5. 前記変圧器(10)の前記一次巻線(11)が、第1のタッピング(13−15)および第2のタッピング(14−15)を供給する一次巻線端子(13、14、15)を有し、
    前記第1のタッピング(13−15)が、前記三相AC電源(3)に接続されるように構成され、
    前記補助給電出力部(21)が、エレベータシステムの緊急作動時に、前記第1のタッピング(13)を介して前記駆動装置(4)へ供給される前記補助供給電圧(VS)を発生するために、前記第2のタッピング(14〜15)に接続されることを特徴とする、請求項4に記載の作動装置。
  6. 前記三相AC電源(3)に接続するための前記端子(L1、L2、L3、N)が、各AC給電電圧を供給する第1、第2、および第3の電圧端子(L1、L2、L3)を有し、
    前記駆動装置(4)が、前記第1、第2、および第3の電圧端子(L1、L2、L3)に接続され、
    前記変圧器(10)の前記一次巻線(11)の前記第1のタッピング(13−15)が、前記第1および第2の電圧端子(L1、L2)に接続され、
    前記変圧器(10)の前記一次巻線(11)の前記第2のタッピング(14−15)が、エレベータシステムの緊急作動時に、前記第1のタッピング(13−15)を介して前記駆動装置(4)に供給される前記補助供給電圧(VS)を発生するために、前記第1の電圧端子(L1)および前記補助給電出力部(21)に接続されることを特徴とする、請求項5に記載の作動装置。
  7. 前記補助給電部(20)が、バッテリで給電されるDC/ACインバータ(23)を備えることを特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の作動装置。
  8. 前記DC/ACインバータ(23)が、修正された又は真正の正弦波出力電圧(VOUT)を供給することを特徴とする、請求項7に記載の作動装置。
  9. 前記補助出力電圧(VOUT)の大きさが選択可能であるように、前記補助給電部(20)が設計されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の作動装置。
  10. 前記エレベータシステム(1)が、エレベータかご(9)のドア(19)を作動するドア作動装置(30)を備え、
    前記補助給電部(20)の前記補助出力電圧(VOUT)を受け入れるために、前記ドア作動装置(30)が、前記補助給電出力部(21)に接続可能であることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の作動装置。
  11. 前記三相AC電源(3)に接続するための前記端子(L1、L2、L3、N)が、前記三相AC電源(3)のニュートラル極に接続するためのN端子(N)を有し、
    前記ドア作動装置(30)が、前記エレベータシステムの正常作動時に、前記N端子(N)と、前記三相AC電源(3)の前記電圧端子(L1、L2、L3)のうちの1つと、に接続されていることを特徴とする、請求項10に記載の作動装置。
  12. 前記ドア作動装置(30)が、前記エレベータシステムの緊急作動時に、前記補助給電部(20)から前記補助出力電圧(VOUT)を受け入れるために、前記補助給電出力部(21)と、前記変圧器(10)の前記一次巻線端子(13、14、15)のうちの1つと、に接続されることを特徴とする、請求項10または11に記載の作動装置。
  13. 前記エレベータシステムの緊急作動時に、前記補助給電出力部(21)が、前記ドア作動装置(30)の前記N端子(N)に接続されることを特徴とする、請求項12に記載の作動装置。
  14. 緊急作動時に、前記三相AC電源(3)を前記エレベータシステム(1)から切断するために、前記端子(L1、L2、L3、N)より下流に接続された緊急スイッチ装置(40)を備えることを特徴とする、請求項1〜13のいずれかに記載の作動装置。
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