JP2011195285A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】停電時における燃料電池を用いたエレベータ運転を電源負荷変動を十分に抑制して実施する。
【解決手段】一定時間以上にわたって停電している場合、エレベータ制御装置８は、燃料電池対応による低速運転開始処理を行ない、燃料電池１の電源負荷変動を大幅に抑制するために、乗りかご５を戸開閉中を含めて停止せずに低速で運転し続けるための速度設定変更処理を行なう。エレベータ制御装置８は、乗りかご５が戸開許可ゾーンに入った場合には、戸開処理を行なう。その後、エレベータ制御装置８は、乗りかご５が戸閉動作ゾーンに入ったか場合には戸閉動作処理を行ない、ドアゾーン内で正常に戸閉された場合で、停電からの復帰の有無を判定し、何らかの理由でドアゾーン内で戸閉しきれなかった場合には、運転を即座に停止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、停電時の非常用電源としての燃料電池を備えたエレベータに関する。

従来、地震が発生した場合、地震の影響で停電が発生する場合がある。この場合、エレベータの制御装置に組み込まれた停電時自動着床装置により最寄階までの運転を行ない、乗客を降ろしたところで運転を休止し、電力供給が再開されたところで、安全を確認した後、運転を再開していた。しかしながら、大規模地震の場合は、電力供給が再開されるまで長時間を要する場合があり、建物に問題がない場合であってもエレベータを長時間にわたって利用できなくなってしまうという問題があった。

これに対して、例えば特許文献１に開示されるように、燃料電池による電力供給を行なうエレベータがある。この燃料電池は、燃料となる水素と、酸化剤となる酸素等を高温環境で継続的に供給し反応させることにより継続的に電力を取り出すことができる発電装置であり、従来の発電方式と比較して発電効率が高いという特徴を有する。

図５は、従来のエレベータの構成例を示す図である。
図５に示したエレベータは、停電時の電源として燃料電池３１を用いている。燃料電池３１より発電された直流電力はインバータ３２で交流に変換されてトラクションマシンのモータ３３に供給され、モータ３３で動力が生じ、シーブ３４を介して乗りかご３５並びにカウンタウェイト（Ｃ／Ｗ）３６の昇降運動が行われる。また、併せてトラクションマシンのブレーキ操作、速度検出及び速度制御のための電力供給が行われる。

特開２００２−３２６７７１号公報

しかし、前述したように単に電源に燃料電池を適用した構成では、電源負荷変動への追従性能が低いという燃料電池の特性が考慮されていないため、燃料電池を実際にエレベータの非常用電源として使用する為の十分な構成では無く、エレベータの非常用電源としては、従来の二次電池などからなる充放電装置を用いているのが現状である。

そこで、本発明の目的は、停電時における燃料電池を用いた運転を電源負荷変動を十分に抑制して実施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、平常時に商用電源により動作して乗りかごを昇降させるための電源回路と、電力を発電する燃料電池と、前記商用電源の停電を検出する停電検出手段と、前記停電検出手段により一定時間にわたった停電を検出した場合に、前記燃料電池により発電された電力を前記電源回路に供給して、電源負荷変動を抑制するように前記乗りかごを通常運転時より低い速度で走行させる低速運転制御手段と、前記低速運転制御手段による走行開始後、前記乗りかごが乗り場の着床位置の前後の戸開許可ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸開を行ない、前記乗りかごが前記戸開許可ゾーンに続く戸閉動作ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸閉を行なうドア制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、停電時における燃料電池を用いたエレベータ運転を電源負荷変動を十分に抑制して実施することができる。

本発明の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図。 本発明の実施形態におけるエレベータの乗りかご周辺の構成例を示す図。 本発明の実施形態におけるエレベータの運転にかかる処理動作の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態におけるエレベータの運転にかかる処理動作の一例を示すフローチャート。 従来のエレベータの構成例を示す図。

以下図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態におけるエレベータの構成例を示す図である。
このエレベータは、燃料電池１、インバータ装置２、モータ３、シーブ４、乗りかご５、カウンタウェイト（Ｃ／Ｗ）６、充放電制御装置７、エレベータ制御装置８、ダイオードブロック９、平滑コンデンサ１０を備える。

このエレベータでは、三相電源である商用電源による交流電圧がダイオードブロック９で全波整流され、この整流された直流電圧のリプル分が平滑コンデンサ１０にて吸収されて平滑化され、この平滑化された直流がインバータ装置２に与えられて可変電圧可変周波数の交流電圧に変換されてモータ３に駆動電力として供給される。
このような電力供給によりモータ３が回転駆動され、これに伴いシーブ４が回転し、このシーブ４に巻き掛けられたロープを介して乗りかご５とカウンタウェイト６が昇降路内をつるべ式に昇降動作する。このエレベータの昇降方式は、油圧式などの他の昇降方式であってもよい。
エレベータ制御装置８は、予め定められた走行パターンにしたがって駆動電力がモータ３に出力されるようにインバータ装置２の制御を行なうことで乗りかご５の昇降動作を制御する。

燃料電池１は、停電時の運転に必要な電力を発電する。この発電された電力は、停電時における乗りかご５の昇降動作のための駆動電源として用いられる。
充放電制御装置７は、ダイオードブロック９とインバータ装置２の間の直流母線と接続される。充放電制御装置７は、停電時において、燃料電池１により発電された電力がインバータ装置２に供給されるように図示しないスイッチング素子のオンオフを切替える。

図２は、本発明の実施形態におけるエレベータの乗りかご周辺の構成例を示す図である。
図２に示したかごドア１１は乗りかご５側に設置されているドアであり、乗り場ドア１２は各階床の乗り場側に設置されているドアである。
かごドア１１はドア制御装置１３によって駆動され、乗り場ドア１２と係合して開閉される。

案内装置１４は、乗りかご５内の乗客に対して、運転に関する情報の表示案内または音声案内を行なう。
ドアゾーン検出装置１５は、乗りかご５がドアゾーンに入っている否かを検出する。このドアゾーンは、図２に示したような戸開許可ゾーン１６と戸閉動作ゾーン１７とをあわせたゾーンであり、このゾーンの範囲は、例えば各階床のフロアレベルに対して±２００ミリメートルの範囲である。

図２に示した例では、ドアゾーンのうち戸開許可ゾーン１６が下側に設定され、戸閉動作ゾーン１７が上側に設定されている。この設定形態は、乗りかご５が上方向に移動している場合のドアゾーン内の分割管理の形態である。

また、乗りかご５が下方向に移動している場合には、戸開許可ゾーン１６と戸閉動作ゾーン１７の位置関係は図２に示した位置関係と反対になり、ドアゾーンのうち戸開許可ゾーン１６が上側に設定され、戸閉動作ゾーン１７が下側に設定される。

また、エレベータ制御装置８は、低速運転制御部２１、ドアゾーン記憶装置２２、運転再開部２３、停電検出部２４を有する。
低速運転制御部２１は、一定時間以上にわたる停電時に、燃料電池１からの電力を用いて、乗りかご５を通常より低い速度で停止させずに各階床で戸開および戸閉動作をさせる事で、電源負荷変動を大幅に抑制する。

ドアゾーン記憶装置２２は、各階床毎のドアゾーンの情報を記憶する。運転再開部２３は、停電が復旧した場合に、燃料電池１からの電力供給を停止して、商用電源による通常運転を再開する。停電検出部２４は、商用電源の停電または当該停電の復旧を検出する。

次に、図１及び図２に示した構成のエレベータの動作について説明する。
図３及び図４は、本発明の実施形態におけるエレベータの運転にかかる処理動作の一例を示すフローチャートである。
エレベータ制御装置８の停電検出部２４は、地震等により、商用電源が一定時間以上にわたって停電しているか否かの判定を行なう（ステップＳ１）。エレベータ制御装置８は、ステップＳ１で「ＮＯ」と判定した場合は、通常モードによる運転制御を行なう（ステップＳ２）。

一方、ステップＳ１の処理で「ＹＥＳ」と判定された場合は、燃料電池１の電源負荷変動を大幅に抑制するために、通常モードによる運転制御から、乗りかご５を戸開閉中を含めて停止させずにゆっくり昇降させるための運転制御に移行する。

この場合、エレベータ制御装置８は、燃料電池１の起動指令処理を行なう（ステップＳ３）。続いて、エレベータ制御装置８は、燃料電池１の準備確認完了判定処理を行ない（ステップＳ４）、燃料電池１から十分な起電力が得られるようになるまで待機する。この準備確認完了判定処理を行なうのは、燃料電池１の起動に一定時間を要するためである。

燃料電池１の準備が完了すると（ステップＳ４のＹＥＳ）、エレベータ制御装置８は、案内装置１４による燃料電池対応運転中案内処理を行なう（ステップＳ５）。この案内処理では、例えば、長時間にわたる停電状態にあり、燃料電池１からの電力供給で運転している旨を音声出力や文字表示などにより案内する。

そして、エレベータ制御装置８の低速運転制御部２１は、燃料電池対応による低速運転開始処理を行なう（ステップＳ６）。この処理は、燃料電池１の電源負荷変動を大幅に抑制するために、乗りかご５を戸開閉中を含めて停止させずに、停電していない場合より低い速度で運転し続けるための速度設定変更処理である。

次に、図４に示すように、エレベータ制御装置８の停電検出部２４は、燃料電池対応による低速運転を終了するか否かを判定するために、停電からの復帰判定処理を行なう（ステップＳ１１）。

ステップＳ１１の処理で「ＹＥＳ」と判定された場合は、エレベータ制御装置８の運転再開部２３は、図３に示すように、充放電制御装置７に対して燃料電池１の停止指令処理を行なって燃料電池１からの電源供給を停止させ（ステップＳ７）、乗りかご５の最寄階へのリレベル処理を行ない（ステップＳ８）、一連の処理動作を終了し、以後は、呼び登録がなされた場合に商用電源による通常運転を再開する。

一方、ステップＳ１１の処理で「ＮＯ」と判定された場合、エレベータ制御装置８は、ドアゾーン検出装置１５によるドアゾーン判定処理を行なう（ステップＳ１２）。このドアゾーン判定処理は、乗りかご５が図２で示したような戸開許可ゾーン１６に入ったか否かの判定を行なう処理である。

乗りかご５が戸開許可ゾーン１６に入っていない場合には（ステップＳ１２のＮＯ）、エレベータ制御装置８は、乗りかご５が戸開許可ゾーン１６に入るまでドアゾーン検出装置１５によるドアゾーン判定処理を繰り返し行ないながら低速運転制御部２１による乗りかご５の低速運転を継続する。

また、エレベータ制御装置８は、乗りかご５が戸開許可ゾーン１６に入ったと判定すると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、乗りかご５の走行方向に沿った次の階床が終端階であるか否かを判定するための終端階判定処理を行なう（ステップＳ１３）。この終端階判定処理を行なうのは、乗りかご５が終端階に位置した場合には、燃料電池対応による低速運転を継続できないので、着床するところまで乗りかご５を走行させて、走行反転処理などを行なうためである。

エレベータ制御装置８の低速運転制御部２１は、乗りかご５の走行方向に沿った次の階床が終端階であった場合は（ステップＳ１３のＹＥＳ）、終端階運転処理を行なう（ステップＳ２３）。この終端階運転処理は、乗りかご５を走行速度を維持したまま終端階まで昇降させ、当該終端階で乗りかご５が着床する事に伴って運転を停止する処理である。

また、エレベータ制御装置８の低速運転制御部２１は、乗りかご５の走行方向に沿った次の階床が終端階でない場合には（ステップＳ１３のＮＯ）、ドア開閉時減速指令処理を行なう（ステップＳ１４）。このドア開閉時減速指令処理では、乗りかご５が戸開許可ゾーン１６に入っている状態において、乗りかご５の運転を継続した状態で乗客が当該乗りかご５から乗降しやすいように、運転速度を前述した燃料電池対応による低速運転開始時に設定した速度よりさらに低い速度に変更した運転を行なう。

また、運転負荷を均一にするためには乗りかご５の加減速は行わない方がよいため、ステップＳ１３で「ＮＯ」となった場合でも、ドア開閉時減速指令処理を行なわずに乗りかご５の速度を維持するようにしてもよい。

エレベータ制御装置８は、ステップＳ２３の終端階運転処理、またはステップＳ１４のドア開閉時減速指令処理後は、ドア制御装置１３による戸開処理を行なう（ステップＳ１５）。ドア開閉時減速指令処理後における戸開処理を行なう際は当該戸開処理時の乗りかご５の走行速度は維持される。その後、エレベータ制御装置８は、ドアゾーン検出装置１５による戸閉動作ゾーン判定処理を行なう（ステップＳ１６）。この戸閉動作ゾーン判定処理は、乗りかご５が図２の戸閉動作ゾーン１７に入ったか否かを判定する処理である。

エレベータ制御装置８は、乗りかご５が戸閉動作ゾーン１７に入る前の状態では（ステップＳ１６のＮＯ）、乗りかご５が戸閉動作ゾーン１７に入るまで待機し、乗りかご５が戸閉動作ゾーン１７に入った場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、乗りかご５の走行速度を維持した状態でドア制御装置１３による戸閉動作を開始させる戸閉動作処理を行なう（ステップＳ１７）。

通常は、各階床のドアの重量によりドアの開閉トルクが変わるが、本実施形態では、燃料電池１による電源供給となるためドアの開閉トルクを一定にし、この結果、ドアの開閉速度が変化する場合がある。そこで、本実施形態では、燃料電池対応による低速運転の試験運転を行なって、ドアの開閉速度と乗りかご５の運転速度とから、戸閉を開始しなければ乗りかご５がドアゾーンから出てしまうタイミングを階床ごとに予め算出し、このタイミングにおけるかご位置の範囲を当該階床の戸閉動作ゾーン１７としてエレベータ制御装置８のドアゾーン記憶装置２２に記憶し、この記憶した情報をもとにドアゾーン検出装置１５による戸閉動作ゾーン判定処理を行なう。

なお、前述した戸開処理はドアを自動で開く処理を想定しているが、ドアロック装置を解除させた状態で、利用者に手動でドアを開けてもらうことも可能であるし、半自動として、戸開ボタンを操作したときにのみドアを開くようにすることも可能である。このように戸開を手動または半自動にしている場合には、乗りかご５が戸閉動作ゾーン１７に入ると自動にて戸閉を行なうようにすればよい。

前述した戸閉動作処理を行なうと、エレベータ制御装置８は、乗りかご５のドアゾーン内での戸閉完了判定処理を行なう（ステップＳ１８）。
ここで、ドアゾーン内で正常に戸閉された場合で（ステップＳ１８のＹＥＳ）、先にステップＳ１４のドア開閉時減速指令処理を行なって戸開中の運転速度を燃料電池対応による低速運転開始時の速度より低下させていた場合には、エレベータ制御装置８の低速運転制御部２１は、運転速度を燃料電池対応による低速運転開始時の速度に復帰させる運転速度復帰処理を行なう（ステップＳ２４）。

一方、ドアゾーン内で正常に戸閉された場合でステップＳ１４のドア開閉時減速指令処理を省略していた場合には、前述したステップＳ２４の運転速度復帰処理は実施する必要がないので省略する。ステップＳ２４の運転速度復帰処理を実施もしくは省略した後は、燃料電池対応による低速運転を継続するか否かを判定するために、ステップＳ１１の処理である停電からの復帰判定処理に戻る。

一方、ステップＳ１７による戸閉動作処理の実施後、何らかの理由でドアゾーン内で戸閉しきれなかった場合には（ステップＳ１８のＮＯ）、エレベータ制御装置８は、エラー処理として、低速運転制御部２１による燃料電池対応の低速運転を中断する処理である低速運転中断処理を行ない（ステップＳ１９）、運転を即座に停止する。

この運転停止後、エレベータ制御装置８は、前述したように戸閉しきれなかったので、ドア制御装置１３による戸閉動作リトライ処理を行なう（ステップＳ２０）。
そして、エレベータ制御装置８は、戸閉完了確認を行ない（ステップＳ２１）、戸閉が完了していなければ（ステップＳ２１のＮＯ）、何らかの機器的な問題があるとして、永久故障と判定する（ステップＳ２５）。

一方、戸閉が完了した場合には（ステップＳ２１のＹＥＳ）、エレベータ制御装置８は、燃料電池の対応の低速運転再起動処理を行ない（ステップＳ２２）、図３に示すように、燃料電池の起動指令処理を改めて行なう（ステップＳ２２→Ｓ３）。

なお、図３や図４に示した手順とは別に、ステップＳ１８で「ＮＯ」と判定された場合の低速運転中断処理を経た戸閉動作リトライ処理が一定時間内に規定回数以上発生したら、ステップＳ２１の処理による戸閉の完了確認がなされた場合でも、戸閉動作リトライ処理の頻度が高いために永久故障と判定するようにしてもよい（ステップＳ２１→Ｓ２５）。

以上のように、本発明の実施形態におけるエレベータでは、一定時間にわたった停電を検出した場合に、燃料電池により発電された電力を電源負荷変動を抑制するように電源回路に供給して、乗りかごを通常運転時より低い速度で走行させ、乗りかごが乗り場の着床位置の前後の戸開許可ゾーンに入った場合に乗りかごの走行を維持しながら戸開を行ない、乗りかごが戸閉動作ゾーンに入った場合に乗りかごの走行を維持しながら戸閉を行なうので、停電時の燃料電池を用いた運転における電源負荷変動を大幅に抑制することができ、長時間にわたる停電時にも燃料電池による運転の継続が可能となる。

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。

１，３１…燃料電池、２，３２…インバータ装置、３，３３…モータ、４，３４…シーブ、５，３５…乗りかご、６，３６…カウンタウェイト、７…充放電制御装置、８…エレベータ制御装置、９…ダイオードブリッジ、１０…平滑コンデンサ、１１…かごドア、１２…乗り場ドア、１３…ドア制御装置、１４…案内装置、１５…ドアゾーン検出装置、１６…戸開許可ゾーン、１７…戸閉動作ゾーン、２１…低速運転制御部、２２…ドアゾーン記憶装置、２３…運転再開部、２４…停電検出部。

Claims (6)

1. 平常時に商用電源により動作して乗りかごを昇降させるための電源回路と、
   電力を発電する燃料電池と、
   前記商用電源の停電を検出する停電検出手段と、
   前記停電検出手段により一定時間にわたった停電を検出した場合に、前記燃料電池により発電された電力を前記電源回路に供給して、電源負荷変動を抑制するように前記乗りかごを通常運転時より低い速度で走行させる低速運転制御手段と、
   前記低速運転制御手段による走行開始後、前記乗りかごが乗り場の着床位置の前後の戸開許可ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸開を行ない、前記乗りかごが前記戸開許可ゾーンに続く戸閉動作ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸閉を行なうドア制御手段と
   を備えたことを特徴とするエレベータ。
2. 前記乗りかごの前記低速運転制御手段による運転速度及び乗り場のドアの開閉速度をもとに階床ごとに設定された、当該乗り場の戸閉動作ゾーンの情報を記憶する記憶手段をさらに備え、
   前記ドア制御手段は、
   前記戸開低速運転制御手段による走行開始後、前記乗りかごが乗り場の前記戸開許可ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸開を行ない、前記乗りかごが当該乗り場の階床に関わる前記記憶手段に記憶される情報で示される戸閉動作ゾーンに入った場合に前記乗りかごの走行を維持しながら戸閉を行なう
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
3. 前記ドア制御手段による正常な戸閉動作が行なえなかった場合に前記低速運転制御手段による前記乗りかごの走行を停止する走行停止手段をさらに備え、
   前記ドア制御手段は、
   前記走行停止手段による走行の停止後に前記戸閉動作を再度開始し、
   前記低速運転制御手段は、
   前記走行停止手段による走行の停止後の戸閉が正常になされた場合には、前記前記乗りかごを通常運転時より低い速度での走行を再開する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
4. 前記低速運転制御手段による走行開始後、停電が復旧した場合に、前記燃料電池により発電された電力の供給を停止して前記乗りかごの通常運転を再開する通常運転再開手段をさらに備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
5. 前記低速運転制御手段は、
   前記停電の検出による走行開始後、前記乗りかごが乗り場の戸開許可ゾーンに入った場合で当該乗り場の階床が昇降路の終端階でない場合、前記乗りかごの走行速度をさらに低くする
   ことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ。
6. 前記低速運転制御手段は、
   前記停電の検出による走行開始後、前記乗りかごが乗り場の戸開許可ゾーンに入った場合で当該乗り場の階床が昇降路の終端階である場合、当該終端階の乗り場への着床に伴って前記乗りかごを停止させる
   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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