JP2010269855A - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転効率を著しく低下させることなく、かつ人体への負担を大きく低減することができるエレベータ装置を提供する。
【解決手段】昇降路１内を昇降するかご室５及び釣合いおもり１１と、ロープ１０と、綱車２と綱車２を駆動する電動機３からなる巻上機と、電動機３の回転速度を制御するエレベータ制御部４とを備えたエレベータ装置において、かご室５内の気圧を検知する気圧検知手段８と、かご室５内の気圧を調整する気圧調整手段６と、気圧検知手段８の検知結果に基づき気圧調整手段６の動作を制御する気圧制御手段７を設け、エレベータ制御部４はかご室５を異なる複数の定格速度に段階的に変化させるとともに、気圧制御手段７はエレベータ制御部４が駆動する電動機３の回転速度の情報に基づいて、耳詰まりを防止すべく気圧調整手段６を動作させて気圧調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、昇降距離が長く、高速或いは超高速の定格速度で運転するエレベータに発生しやすい耳詰まりを緩和するのに有効なエレベータ装置に関する。

エレベータは上下方向の移動手段として、低層ビルから高層ビルまで、一般的に広く設置されており、運転効率の向上とエレベータの待ち時間短縮化のため、国内・海外を含めて、高速のエレベータの要求が高まっている。特に最近では分速１０００ｍを超えるような超高速エレベータも存在する。

超高速（一般的には分速６００ｍ程度）を超えてエレベータを運転すると、単位時間での気圧変化が大きくなり、人間の耳はこの変動の大きい気圧変化に長い時間対応できない構造であるため、それによって、耳詰まりが発生しやすくなるという研究がされている（日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿）１９９６年９月、超高層エレベータ移動における生理心理的問題の検討）。

図５に示したように、エレベータの昇降高度と昇降速度は反比例の関係となり、昇降速度が小さいエレベータでは、高い昇降高度に設定できるが、昇降速度が大きいエレベータでは、低い昇降高度に設定する必要がある。従って、乗客の乗り心地改善のため、現在では、世の中のほとんどの超高速エレベータは分速４８０ｍ程度で３００〜４００ｍ程度に設定するか、分速６００ｍ程度で２００〜３００ｍ程度に設定するか、または、超長行程の高層ビルでは、中間層でエレベータの乗り換え階を設置し、一回の昇降距離を低く設定し、複数のエレベータで最上階に昇降する。

こうした昇降距離が長いエレベータで乗客に発生する耳詰まりを低減する技術として、従来では例えば特開平７−１１２８７６号公報のように、昇降距離が長いときほど昇降速度を低く設定する方法と、一回の走行における昇降距離を所定値以下に制限するための停止階を設定する方法や、特開２００８−１３３１２６号公報のように、昇降距離が所定値より長いとき、昇降距離が長いほど乗りかごの加速度、或いは減速度を低く設定する方法などが提案されている。

特開平７−１１２８７６号公報（段落番号０００９〜００１１、第３、６図） 特開２００８−１３３１２６号公報（段落番号０００６、第３図）

前記特許文献１に記載された、昇降速度を低く設定する方法と、停止階を設定する方法では、昇降距離が長いほど、エレベータの昇降速度を非常に低く設定する、或いは、いくつかの停止階を設定する必要があり、エレベータの昇降時間が著しく長くなり、乗客へのサービス低下を招くという問題があった。

また、前記特許文献２に記載された、乗りかごの加速度或いは減速度を低く設定する方法では、昇降距離が長いほどかごの加速度或いは減速度を低く設定する必要があり、定格速度での運転となるまで、長時間で加速・減速状態となり、エレベータ運転中における人体への負担を増大する、或いは、エレベータの運転効率を低下させることとなる。

本発明は、前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、従来の運転効率が低く人体への負担も大きな長行程のエレベータに対して、本発明は、運転効率を著しく低下させることなく、かつ人体への負担を大きく低減することができるエレベータ装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明にかかるエレベータ装置は、昇降路内を昇降するかご室及び釣合いおもりと、前記かご室と前記釣合いおもりを吊持するロープと、前記ロープが巻きかけられる綱車と前記綱車を駆動する電動機からなる巻上機と、前記電動機の回転速度を制御するエレベータ制御部とを備えたエレベータ装置において、前記かご室内の気圧を検知する気圧検知手段と、前記かご室内の気圧を調整する気圧調整手段と、前記気圧検知手段の検知結果に基づき前記気圧調整手段の動作を制御する気圧制御手段を設け、前記エレベータ制御部は前記かご室を異なる複数の定格速度に段階的に変化させるとともに、前記気圧制御手段は前記エレベータ制御部が駆動する電動機の回転速度の情報に基づいて、耳詰まりを防止すべく前記気圧調整手段を動作させて気圧調整を行うことを特徴とする。

本発明によれば運転効率を著しく低下させることなく、かつ人体への負担を大きく低減することができるエレベータ装置を提供することができる。

本発明に係るエレベータ装置の構成図である。 ２段階の定格速度でのエレベータの速度とかご室内の気圧変化を示す説明図である。 エレベータ上昇運転時のエレベータ速度かご室内の気圧変化を示す説明図である。 エレベータの定格速度を４段階に制御する場合のエレベータ速度とかご室内の気圧変化を示す説明図である。 エレベータの昇降高度と昇降速度の関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るエレベータ装置の一実施形態を示す概略構成図、図２は、２段階の定格速度でエレベータを下降運転する際、エレベータの速度の状況、及びかご室内の気圧状況を示す説明図である。

本実施形態のエレベータ装置は図１に示すように、超高層の建物内部に形成されるエレベータ昇降路１内では、乗客を乗降するためのかご室５と、釣合いおもり１１と、かご室５と釣合いおもり１１を吊持して連結するためのロープ１０と、ロープ１０を巻き掛けられる網車２と、網車２に接続され、網車２に駆動力を付与する電動機３からなる巻上機と、電動機３の回転速度を制御するエレベータ制御部４と、かご室に取り付けられる気圧調整手段６と、かご室５の気圧を監視する気圧センサ８と、気圧調整手段６及び気圧検知手段としての気圧センサ８を制御する気圧制御部７と、建物の上層と下層の停止階に設置したかご呼びボタン９とを備える。

ここで、エレベータが下降運転をする際のエレベータの速度と、かご室内の気圧変化を一例として説明する。

乗客が上層にあるかご呼びボタン９を押すと、エレベータ制御部４はかご呼び信号９ａを受けて、電動機３を駆動させ、かご室５を呼び階まで運転させる。そして乗客がかご室５に乗車し、かご室５内の行き先階指定ボタンを操作して到着階を指定すると、エレベータ制御部４は電動機３を通じて、かご室５を下降させる。

このときのエレベータの下降速度と気圧の変化状況を図２を用いて説明する。例えば、従来、運転効率を考えると、エレベータの運転速度を最大限に設定するのが一般的であった。その際のエレベータ速度曲線をＡ１、かご室５内の気圧曲線をＡ２で表す。

エレベータ速度曲線Ａ１に示すようにかご室５は最大速度に向かって加速するため、時間と共に速度が増大し、最大速度である定格速度Ｖ１に達すると一定速度となる。そして、かご室５は到着階で停止するように減速する時間を差し引いた間、定格速度Ｖ１で運転される。その後かご室５は停止のために減速するため、時間と共に速度が減少し、停止に至る。このような場合、かご室５が走行した行程の長さはエレベータ速度曲線Ａ１が囲む面積に等しい。このエレベータ速度曲線Ａ１は到着階にもっとも短い時間で到着する走行パターンである。

しかしエレベータ速度曲線Ａ１では定格速度Ｖ１での運転時間Ｔ１が長く、かつ、かご室５内の気圧曲線Ａ２の最大気圧変化率Ｋ１が大きいのがわかる。このときの人間の耳管は、高い気圧変化率環境で長時間の気圧変化に追従できないため、耳詰まりが発生してしまう。なお、気圧変化率とは単位時間当たりに変化する気圧の変化量を言う。

これを防止するために従来では長行程の運転が必要な場合、一回の運転行程を制限してかご室５を停止したり違うエレベータに乗り換えさせたり、またエレベータの運転速度を低く設定したりしていた。エレベータの運転速度を低く設定したパターンを図２の速度曲線をＢ１で、そのときのかご室５内の気圧曲線をＢ２で表す。

図２に示すように低い定格運転速度Ｖ２で、長い行程を運転する際の速度曲線Ｂ１とかご室内の気圧曲線Ｂ２では、かご室内の気圧変化率Ｋ２が小さくできるが、エレベータの運転時間Ｔ２が非常に長くなり、エレベータの運転効率が大きく低下するだけでなく、乗客へのサービス低下を招いてしまうのがわかる。

そこで、本実施形態では、エレベータの速度曲線をＣ１、かご室内の気圧曲線はＣ２となるように運転させる。すなわち最初に、Ａ１の前半のようにエレベータを電動機３でかご室５を駆動できる最大速度である高速の第１定格速度Ｖ１で運転させ、耳管が耐えられる行程までエレベータを運転させる。その後、第１定格速度Ｖ１より低速で耳つまり現象の発生し難い気圧変化率となるＢ１の第２定格速度Ｖ２までエレベータの運転速度を下げることで、かご室５内の気圧変化率を長い行程でも耐えられるようにＫ２と同じ傾きとなるように抑える。そしてそのままの速度で下階までエレベータを運転する。

このように、エレベータの運転速度を段階的に変化させることにより、超高速でありながら、耳詰まりが発生しにくい高さ範囲での走行行程内では高速でエレベータを運転し、耳詰まりが発生しやすい高さ範囲での走行行程ではエレベータの定格運転速度を落とし、かご室内の気圧変化率を小さくすることで、耳詰まり現象の発生を防ぐことができる。

更に、本実施形態では前記の耳詰まりが発生しにくい高さ範囲での走行行程内において、かご室内の気圧変化率を、Ａ２に示す最大の気圧変化率Ｋ１と同じになるように、気圧調整手段６からの加圧空気で、エレベータ起動と同時にかご室内の気圧を制御する。従って、かご室内の気圧は、かご室外の気圧より立上がりが速くなる。すなわち制御されたかご室５内の気圧が定格速度Ｖ２に切り替わる時点のかご室５外の気圧と同じになるための所要時間は、実際に定格速度Ｖ２に切り替わる時間より短い時間となる。この二つの時間差によって、気圧調整手段６を通じて、かご室５内の気圧を所定値に維持できる時間をとることができ、このようにかご室５内の気圧を所定値に維持する時間を設けることで耳管の開口を促進することができ、耳管の開口により、耳管の内と耳管の外の気圧差を無くすことができ、耳管の内外の気圧差による耳膜に与える圧力を緩和することができる。

なお、かご室内の気圧を最大気圧変化率で制御するか、所定値に維持するかに関しては、かご室５に取り付けられた気圧センサ８を通じて、判断を行う構成となる。予め、エレベータの定格運転速度を２段階に設定し、例えば、第１段階の定格速度である第１定格速度を分速６００ｍとし、第２段階の定格速度である第２定格速度を分速３６０ｍと設定する。そして、各段階のエレベータの定格運転速度をｖ（ｍ／min）、該段階でエレベータかごの上下方向の移動する高さを運転行程ｈ（ｍ）としたとき、
ｈｖ^β≦α （α＝２４００，β＝０.８４） ・・・ 式（１）
上記式（１）を用いて、第１段階での運転行程を３５０ｍとし、第２段階での運転行程を５００ｍと設定する。従って、気圧調整手段６を通じて、分速６００ｍ相当の気圧変化率でかご室５内の気圧を上げていくと、およそ高度差３００ｍ前後で、かご室内の気圧は第１段階の運転行程である３５０ｍの気圧に到達する。気圧センサ８は、かご室内の気圧が行程３５０ｍに相当する気圧になったことを確認できると、気圧制御部７は気圧センサ信号８ａを受け取り、気圧調整手段６に気圧制御信号６ａを出し、３５０ｍに相当する気圧に維持するように、気圧調整手段６を通じて、かご室５内の気圧を制御する。そして、約６ｓ程度かご室５内の気圧を所定値に維持して、耳管の開口時間を設け、耳詰まり現象を低減することができる。

図３は、本実施形態におけるのエレベータ上昇運転で、定格速度を分速６００ｍと分速３６０ｍに設定した場合の速度をＤ１、気圧変化曲線Ｄ２として示している。このようにエレベータ上昇運転でも下降運転の場合と速度や気圧変化の正負が逆になる以外は下降運転の場合と同様の制御が可能で、耳詰まりの低減を図ることができる。

なお、図２，図３に示した例では定格速度を２段階に設定した例を示して説明した。このような形態であれば比較的簡単な制御で効果をあげることができる。しかし本発明はそれに限られるものではなく、気圧をほぼ一定に制御する時間をうまく確保することで複数の定格速度を設定するようにしても良い。図４は本実施形態の定格速度を４段階に設定したもので、上記と同様の効果に加え、このような形態とすることでより長行程を短時間で走行することが可能となる。

なお、式（１）でα＝２４００，β＝０.８４と記述しているが、これはあくまでも概略の範囲であり、耳詰まり現象の発生頻度及び耳詰まりの強さに対する要求が異なる場合、これらの数値を前後で調整し、エレベータの各段階の定格速度と運転行程を設定すればよいものである。

このように、本発明のエレベータ装置によれば、耳詰まり現象が発生しにくい比較的短い高さ範囲での走行行程内では、できるだけ高い速度で、エレベータを運転させることができる。そして耳詰まり現象が発生しやすい比較的長い高さ範囲での走行行程では、エレベータの運転速度を落として、気圧変化率を小さくすることが可能となる。そして、かご室内の最大の気圧変化率を、最大の定格速度で運転する際の気圧変化率と同等とし、所定の時間かご室５内の気圧をほぼ一定値に維持することにより、耳管が自動的に開口するのに必要な時間を提供するため、乗客が唾を飲み込む、耳管の内と耳管の外の気圧差を無くすことが可能となり、耳詰まりを緩和することができる。従って、長行程エレベータでも超高速でエレベータを運転することができる。

なお、かご室５内の気圧をほぼ一定値に維持するとの文章におけるほぼ一定値とは乗客が唾を飲み込んだりして、耳管の内と耳管の外の気圧差を無くすことが可能な値の範囲であり、また、かご室５内の気圧をほぼ一定値に維持する所定の時間とは、少なくとも乗客の耳詰まりを緩和することができる時間である。

また、定格速度とは、かご室５が所定の時間、ほぼ一定の速度で駆動される駆動速度のことである。

１ エレベータ昇降路
２ 網車
３ 電動機
４ エレベータ制御部
５ かご室
６ 気圧調整手段
６ａ 気圧制御信号
７ 気圧制御部
８ 気圧センサ
８ａ 気圧センサ信号
９ かご呼びボタン
９ａ かご呼び信号
１０ ロープ
１１ 釣合いおもり

Claims (6)

1. 昇降路内を昇降するかご室及び釣合いおもりと、前記かご室と前記釣合いおもりを吊持するロープと、前記ロープが巻きかけられる綱車と前記綱車を駆動する電動機からなる巻上機と、前記電動機の回転速度を制御するエレベータ制御部とを備えたエレベータ装置において、
   前記かご室内の気圧を検知する気圧検知手段と、前記かご室内の気圧を調整する気圧調整手段と、前記気圧検知手段の検知結果に基づき前記気圧調整手段の動作を制御する気圧制御手段を設け、
   前記エレベータ制御部は前記かご室を異なる複数の定格速度に段階的に変化させるとともに、前記気圧制御手段は前記エレベータ制御部が駆動する電動機の回転速度の情報に基づいて、耳詰まりを防止すべく前記気圧調整手段を動作させて気圧調整を行うことを特徴とするエレベータ装置。
2. 請求項１において、前記エレベータ制御部は前記かご室を速度の速い定格速度から段階的に速度の低い定格速度に変化させることを特徴とするエレベータ装置。
3. 請求項２において、前記エレベータ制御部は、前記電動機で駆動可能な最大速度の第１定格速度と、耳詰まり現象が発生し難い気圧変化率となる第１定格速度より低速の第２定格速度の２つの速度に段階的に変化させることを特徴とするエレベータ装置。
4. 請求項１において、エレベータの定格運転速度を段階的に変化する際に、ある段階のエレベータの定格運転速度ｖ（ｍ／min）と、当該定格速度ｖ（ｍ／min）で走行するエレベータかごの上下方向の高さｈ（ｍ）との関係が、
   ｈｖ^β≦α （α＝２４００，β＝０.８４）
   を満足することを特徴とするエレベータ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項において、前記気圧制御手段は前記かご室内の気圧を変化させる期間と、所定の時間かご室内圧力をほぼ一定に保つ期間を設けるように前記気圧調整手段を動作させることを特徴とするエレベータ装置。
6. 請求項５において、前記気圧制御手段は、前記かご室内の気圧を変化させる期間の気圧変化率がかご室の駆動されている定格速度が大きいほど大きくなるように、気圧調整手段を動作させることを特徴とするエレベータ装置。

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