JP2010143692A - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換手段の過負荷状態が検出された後においても、かごの最高速度や加速度を制限することなく、運転を継続することができるエレベータ装置を提供する。
【解決手段】電力変換装置８から供給される交流電力によって駆動される巻上機５と、巻上機５によって駆動されるシーブ３と、シーブ３に巻き掛けられた主ロープ２によって吊り下げられたかご１および釣り合い錘４と、かご１内の負荷を検出してかご負荷を出力する秤装置６と、かご負荷に基づいて電力変換装置８を制御するとともに、かご負荷とかご負荷の許容最大値である最大積載量とに基づいてかご１内の乗客数を監視する制御部９と、電力変換装置８の過負荷状態を検出する過負荷検出部１０とを備え、制御部９は、過負荷検出部１０が過負荷状態を検出した場合に、最大積載量を、電力変換装置８の通常時における最大積載量よりも低減してかご１内の乗客数を制限する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電力変換手段から供給される交流電力によって駆動するエレベータ装置に関する。

従来のエレベータ装置は、かご側の重量と釣り合い錘の重量との差が大きいときよりも小さいときに、かごの最高速度および加速度を上げてかごを走行させるモータ制御部と、エレベータの異常状態（電力変換手段（インバータ）の過負荷状態等）を検出する異常検出部とを備えている。モータ制御部は、最高速度および加速度を上げてかごを走行させているときに、異常検出部が温度センサやかご負荷検出部からの信号に基づいてエレベータの異常状態を検出すると、かごを急停止させる、またはかごの最高速度を低減するといった処理を実行する（例えば、特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２００５／０９２７６９号公報

しかしながら、従来技術には、次のような問題点があった。
従来のエレベータ装置では、異常検出部がエレベータの異常状態を検出すると、モータ制御部は、例えばかごの最高速度を低減するといった処理を実行する。そのため、乗客が乗っているかごと釣り合い錘とがバランスし、電力変換手段等に余裕がある運転状態であっても、かごの最高速度や加速度が制限されるので、必要以上に輸送能力が低減され、利用者の利便性が低下するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電力変換手段の過負荷状態が検出された後においても、かごの最高速度や加速度を制限することなく、運転を継続することができるエレベータ装置を提供することにある。

この発明に係るエレベータ装置は、電源電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する電力変換手段と、電力変換手段から供給される交流電力によって駆動される巻上機と、巻上機によって駆動されるシーブと、シーブに巻き掛けられた主ロープによって吊り下げられたかごおよび釣り合い錘と、かご内の負荷を検出してかご負荷を出力するかご内負荷検出手段と、かご負荷に基づいて電力変換手段を制御するとともに、かご負荷とかご負荷の許容最大値である最大積載量とに基づいてかご内の乗客数を監視する制御手段と、電力変換手段の過負荷状態を検出する過負荷検出手段とを備え、制御手段は、過負荷検出手段が過負荷状態を検出した場合に、最大積載量を、電力変換手段の通常時における最大積載量よりも低減してかご内の乗客数を制限する。

この発明のエレベータ装置によれば、制御手段は、過負荷検出手段が電力変換手段の過負荷状態を検出した場合に、かご負荷の許容最大値である最大積載量を、電力変換手段の通常時における最大積載量よりも低減してかご内の乗客数を制限する。これにより、電力変換手段の消費電力を制限して発熱を抑制することができる。
したがって、電力変換手段の過負荷状態が検出された後においても、かごの最高速度や加速度を制限することなく、運転を継続することができ、利用者の利便性を向上させることができる。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエレベータ装置を示すブロック構成図である。
図１において、かご１には、主ロープ２の一端が接続されている。主ロープ２は、シーブ３に巻き掛けられ、主ロープ２の他端には、釣り合い錘４が接続されている。シーブ３は、巻上機５に接続され、巻上機５の回転駆動に応じて駆動されてかご１を昇降させる。

また、かご１には、かご１内の負荷を検出してかご負荷を出力する秤装置６（かご内負荷検出手段）が取り付けられている。また、釣り合い錘４の重量は、一般的にかご１の定格積載量の５０％の重量と釣り合うように設定されている。なお、釣り合い錘４の重量は、かご１の定格積載量の５０％に限定されず、他の値であってもよい。
巻上機５は、商用電源７からの交流電力（電源電力）を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する電力変換装置８（電力変換手段）から供給される交流電力によって駆動される。

また、電力変換装置８には、秤装置６から出力されたかご負荷に基づいて、電力変換装置８を制御する制御部９（制御手段）が接続されている。具体的には、制御部９は、例えば上記特許文献１に示されているように、かご負荷に基づいて最短時間で目的階に到達するような速度パターン（最高速度および加速度）を生成し、速度パターンに応じて巻上機５を駆動させるべく、電力変換装置８を制御する。
また、制御部９は、かご負荷とかご負荷の許容最大値である最大積載量とに基づいてかご１内の乗客数を監視する。具体的には、制御部９は、かご負荷が最大積載量よりも大きくなった場合に、ブザーを鳴らして定員超過（過荷重）を報知する。

また、電力変換装置８には、電力変換装置８の過負荷状態を検出する過負荷検出部１０（過負荷検出手段）が接続されている。ここで、過負荷状態とは、電力変換装置８の主回路の温度が許容温度を超えて上昇している状態とする。
過負荷検出部１０は、電力変換装置８の温度検出器（後述する）から出力される温度の情報に基づいて電力変換装置８の主回路の負荷状態を監視し、過負荷状態を検出すると、制御部９に制限信号を出力する。

また、制御部９は、過負荷検出部１０からの制限信号を受信すると、かご負荷の許容最大値である最大積載量を、電力変換装置８の通常時における最大積載量よりも低減してかご１内の乗客数を制限する。具体的には、制御部９は、制限信号を受信すると、電力変換装置８の通常時に例えば定格積載量の１１０％である最大積載量を、定格積載量の１００％に低減してかご１内の乗客数を制限する。
ここで、電力変換装置８の主回路の温度上昇は、電力と比例関係にある。また、電力は、速度とトルクとの積で与えられるので、最大積載量を低減することにより、巻上機５の出力トルクを制限して電力変換装置８の消費電力を制限し、発熱を抑制することができる。

図２は、この発明の実施の形態１に係る電力変換装置８を巻上機５および商用電源７とともに詳細に示すブロック構成図である。
図２において、電力変換装置８は、コンバータ１１と、平滑コンデンサ１２と、インバータ１３と、電流検出器１４ａ、１４ｂ（電流検出手段）と、電圧検出器１５と、スイッチ指令部１６と、回生トランジスタ１７と、回生抵抗１８と、温度検出器１９（温度検出手段）とを有している。

コンバータ１１は、商用電源７から三相交流で供給される交流電力を整流して、二相直流電力に変換する。平滑コンデンサ１２は、コンバータ１１からの直流電力を平滑化する。インバータ１３は、平滑コンデンサ１２で平滑化された直流電力を、可変電圧可変周波数の三相交流電力に変換し、巻上機５を回転駆動する。
電流検出器１４ａは、コンバータ１１に入力される電流を検出し、電流検出器１４ｂは、インバータ１３から出力される電流を検出する。

なお、かご１内が無負荷であるときの上昇運転や、かご１内が満員であるときの下降運転のように、巻上機５が回生運転をする場合には、巻上機５からの回生電力がインバータ１３を介して戻ってくるので、平滑コンデンサ１２の両端電圧は上昇する。
電圧検出器１５は、平滑コンデンサ１２の両端電圧を検出し、スイッチ指令部１６に出力する。スイッチ指令部１６は、平滑コンデンサ１２の両端電圧が所定電圧よりも大きくなると、回生トランジスタ１７にオン指令を出力し、回生抵抗１８により回生電力を熱エネルギーとして消費させる。
また、温度検出器１９は、コンバータ１１、インバータ１３および回生抵抗１８に接続され、各々の温度を検出する。

以下、図１、２とともに、図３のフローチャートを参照しながら、過負荷検出部１０の動作について説明する。なお、このフローチャートに示される処理は、所定周期ごとに実施される。
まず、過負荷検出部１０は、温度検出器１９で検出されたコンバータ１１の温度が、所定温度Ｔｃ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
ステップＳ２１において、コンバータ１１の温度が、所定温度Ｔｃよりも低い（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、過負荷検出部１０は、温度検出器１９で検出されたインバータ１３の温度が、所定温度Ｔｉ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。

ステップＳ２２において、インバータ１３の温度が、所定温度Ｔｉよりも低い（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、過負荷検出部１０は、温度検出器１９で検出された回生抵抗１８の温度が、所定温度Ｔｒ以上であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。
ステップＳ２３において、回生抵抗１８の温度が、所定温度Ｔｒよりも低い（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、過負荷検出部１０は、そのまま図３の処理を終了する。

一方、ステップＳ２１において、コンバータ１１の温度が所定温度Ｔｃ以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、ステップＳ２２において、インバータ１３の温度が所定温度Ｔｉ以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合、およびステップＳ２３において、回生抵抗１８の温度が所定温度Ｔｒ以上である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、過負荷検出部１０は、制御部９に制限信号を出力して（ステップＳ２４）、図３の処理を終了する。
なお、温度の瞬時値による誤検出を防止するために、温度検出器１９で検出された温度が所定温度以上の状態が所定時間以上継続した場合に、過負荷検出部１０が過負荷状態を検出してもよい。

この発明の実施の形態１に係るエレベータ装置によれば、過負荷検出部は、温度検出手段で検出された電力変換手段の温度が所定温度以上である場合に、過負荷状態を検出する。また、制御手段は、過負荷検出手段が電力変換手段の過負荷状態を検出した場合に、かご負荷の許容最大値である最大積載量を、電力変換手段の通常時における最大積載量よりも低減してかご内の乗客数を制限する。
これにより、電力変換手段の消費電力を制限して発熱を抑制することができる。
したがって、電力変換手段の過負荷状態が検出された後においても、かごの最高速度や加速度を制限することなく、運転を継続することができ、利用者の利便性を向上させることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る電力変換装置８Ａを巻上機５および商用電源７とともに詳細に示すブロック構成図である。
図４において、電力変換装置８Ａは、温度検出器１９を有していない点で図２の電力変換装置８と異なっている。また、この発明の実施の形態２に係るエレベータ装置の構成は、電力変換装置８Ａを除いて、図１のものと同様である。
なお、過負荷検出部１０は、電力変換装置８Ａから出力される電流および電圧の情報に基づいて、コンバータ１１、インバータ１３および回生抵抗１８の温度を推定する温度推定部を有している。

以下、図１、４とともに、図５を参照しながら、過負荷検出部１０の温度推定部が回生抵抗１８の温度を推定する処理について説明する。
図５において、（ａ）は電圧検出器１５により検出される平滑コンデンサ１２の両端電圧、（ｂ）は回生トランジスタ１７のスイッチ状態、（ｃ）は温度モデル、（ｄ）は制限信号の出力状態をそれぞれ示している。

巻上機５が回生運転をする場合には、巻上機５からの回生電力によって平滑コンデンサ１２の両端電圧が増加する。平滑コンデンサ１２の両端電圧がＶｏｎを超えると、スイッチ指令部１６から回生トランジスタ１７にオン指令が出力され、回生抵抗１８により回生電力が熱エネルギーとして消費される。このとき、回生抵抗１８によって電力が消費されるので、平滑コンデンサ１２の両端電圧は低下する。平滑コンデンサ１２の両端電圧がＶｏｆｆを下回ると、スイッチ指令部１６から回生トランジスタ１７にオフ指令が出力される。

また、温度モデルは、例えば電圧検出器１５で検出された平滑コンデンサ１２の両端電圧と、電流検出器１４ｂで検出されたインバータ１３から出力される電流との積を入力とした一次のローパスフィルタにより得ることができる。ここで、あらかじめ試験によってローパスフィルタの時定数を同定しておくことにより、高精度に温度を推定することができる。

過負荷検出部１０は、推定した回生抵抗１８の温度が所定温度Ｔｒ以上になった場合に、制御部９に制限信号を出力する。
なお、回生抵抗１８の温度は、回生トランジスタ１７のオン時間の割合から推定することもできるので、過負荷検出部１０の温度推定部は、回生トランジスタ１７のオン時間の割合が所定割合以上である場合に、過負荷状態を検出してもよい。

また、過負荷検出部１０の温度推定部は、電圧検出器１５で検出された平滑コンデンサ１２の両端電圧と、電流検出器１４ａで検出されたコンバータ１１に入力される電流との積を入力とした一次のローパスフィルタにより、コンバータ１１の温度を推定する。過負荷検出部１０は、推定したコンバータ１１の温度が所定温度Ｔｃ以上になった場合に、制御部９に制限信号を出力する。

また、過負荷検出部１０の温度推定部は、電圧検出器１５で検出された平滑コンデンサ１２の両端電圧と、電流検出器１４ｂで検出されたインバータ１３から出力される電流との積を入力とした一次のローパスフィルタにより、インバータ１３の温度を推定する。過負荷検出部１０は、推定したインバータ１３の温度が所定温度Ｔｉ以上になった場合に、制御部９に制限信号を出力する。

なお、コンバータ１１およびインバータ１３の温度は、電流検出器１４ａおよび電流検出器１４ｂで検出された電流の２乗を入力とした温度モデルによっても推定することができる。そこで、過負荷検出部１０の温度推定部は、電流検出器１４ａおよび電流検出器１４ｂで検出された電流が所定電流以上である場合に、過負荷状態を検出してもよい。
ここで、電流の瞬時値による誤検出を防止するために、電流検出器１４ａおよび電流検出器１４ｂで検出された電流が所定電流以上の状態が所定時間以上継続した場合に、過負荷検出部１０が過負荷状態を検出してもよい。
また、過負荷検出部１０の温度推定部以外の動作については、実施の形態１と同様なので、その説明は省略する。

この発明の実施の形態２に係るエレベータ装置によれば、過負荷検出部は、電流検出手段で検出された電流および電圧検出器１５で検出された電圧に基づいて、電力変換手段の温度を推定し、過負荷状態を検出する。
また、過負荷検出部は、電流検出手段で検出された電流が所定電流以上である場合に、過負荷状態を検出する。また、過負荷検出部は、回生トランジスタのオン時間の割合が所定割合以上である場合に、過負荷状態を検出する。
そのため、温度検出手段をさらに設ける必要がないので、コストダウンを実現することができる。

なお、上記実施の形態１、２において、制御部９は、電力変換装置８の過負荷状態が検出されたときに、かご負荷の許容最大値である最大積載量を低減すると説明したが、これに限定されない。制御部９は、電力変換装置８が過負荷状態に至る前から徐々に最大積載量を低減してもよい。すなわち、例えば回生抵抗１８について、所定温度Ｔｒよりも低温の箇所に別の閾値を設定し、回生抵抗１８の温度がその閾値を超えた場合に、制御部９が最大積載量を定格積載量の１１０％から例えば定格積載量の１０５％に低減してもよい。また、複数の閾値を設定して最大積載量を複数段階で低減してもよい。
この場合には、電力変換装置８の消費電力を制限して発熱を抑制することができ、電力変換装置８が過負荷状態に陥ることを防止することができる。

この発明の実施の形態１に係るエレベータ装置を示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電力変換装置を巻上機および商用電源とともに詳細に示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態１に係る過負荷検出部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電力変換装置を巻上機および商用電源とともに詳細に示すブロック構成図である。 この発明の実施の形態２に係る過負荷検出部の温度推定部が、回生抵抗の温度を推定する処理を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１ かご、２ 主ロープ、３ シーブ、４ 釣り合い錘、５ 巻上機、６ 秤装置（かご内負荷検出手段）、７ 商用電源、８、８Ａ 電力変換装置（電力変換手段）、９ 制御部（制御手段）、１０ 過負荷検出部（過負荷検出手段）、１１ コンバータ、１２ 平滑コンデンサ、１３ インバータ、１４ａ、１４ｂ 電流検出器（電流検出手段）、１５ 電圧検出器、１６ スイッチ指令部、１７ 回生トランジスタ、１８ 回生抵抗、１９ 温度検出器（温度検出手段）。

Claims (4)

1. 電源電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換する電力変換手段と、
   前記電力変換手段から供給される交流電力によって駆動される巻上機と、
   前記巻上機によって駆動されるシーブと、
   前記シーブに巻き掛けられた主ロープによって吊り下げられたかごおよび釣り合い錘と、
   前記かご内の負荷を検出してかご負荷を出力するかご内負荷検出手段と、
   前記かご負荷に基づいて前記電力変換手段を制御するとともに、前記かご負荷とかご負荷の許容最大値である最大積載量とに基づいて前記かご内の乗客数を監視する制御手段と、
   前記電力変換手段の過負荷状態を検出する過負荷検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記過負荷検出手段が前記過負荷状態を検出した場合に、前記最大積載量を、前記電力変換手段の通常時における最大積載量よりも低減して前記かご内の乗客数を制限することを特徴とするエレベータ装置。
2. 前記電力変換手段の温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記過負荷検出手段は、前記温度検出手段で検出された温度が所定温度以上である場合に、前記過負荷状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
3. 前記電力変換手段に流れる電流を検出する電流検出手段をさらに備え、
   前記過負荷検出手段は、前記電流検出手段で検出された電流が所定電流以上である場合に、前記過負荷状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
4. 前記電力変換手段は、前記巻上機の回生運転時に回生される電力を熱として消費する回生抵抗と、前記回生抵抗に流れる電流をオンオフ制御する回生トランジスタと、を含み、
   前記過負荷検出手段は、前記回生トランジスタのオン時間の割合が所定割合以上である場合に、前記過負荷状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。

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