JP2013249150A - エレベータの節電システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数台のエレベータが独立して運転される構成において、予め設定された目標電力に合わせて効率的に運転を行い、消費電力化を図る。
【解決手段】本システムは、１日の目標電力を元に作成された節電用のダイヤに従って各エレベータを計画的に運転するダイヤ運転装置３７と、各エレベータの消費電力をリアルタイムで計算する電力監視装置３５と、電力監視装置３５によって得られた各エレベータの消費電力に基づいて単位時間当たりのピーク電力を計算するピーク電力計算装置４１と、ピーク電力計算装置４１によって得られたピーク電力が予め設定された基準値を超えた場合に、各エレベータのうちの少なくとも１台のエレベータのダイヤをずらすようにダイヤ運転装置３７に指示するピーク電力調整装置４２とを具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、複数台のエレベータの消費電力を抑えて運転するエレベータの節電システムに関する。

オフィスビル等の建物では、複数台のエレベータが設置されており、いつでも呼びに応答できるように全エレベータが運転状態にある。このような複数台のエレベータを有するシステムにおいて、予め設定された目標電力からエレベータの稼働台数を決定し、その稼働台数分のエレベータを運転することにより消費電力化を図る方法がある。

特開２０１０−７０３８０号公報

上述した方法はエレベータの稼働台数を制限する方法であり、複数台のエレベータが群管理された構成が前提となる。このため、複数台のエレベータが独立して運転される構成、つまり、建物に複数台のエレベータが独立して設置され、個々に運転が行われる構成には適用できない。

本発明が解決しようとする課題は、複数台のエレベータが独立して運転される構成において、予め設定された目標電力に合わせて効率的に運転を行い、消費電力化を図ることのできるエレベータの節電システムを提供することである。

本実施形態に係るエレベータの節電システムは、それぞれに独立して運転される複数台のエレベータと、１日の目標電力を元に作成された節電用のダイヤに従って上記各エレベータを計画的に運転するダイヤ運転手段と、上記各エレベータの消費電力をリアルタイムで計算する電力監視手段と、この電力監視手段によって得られた上記各エレベータの消費電力に基づいて単位時間当たりのピーク電力を計算するピーク電力計算手段と、このピーク電力計算手段によって得られたピーク電力が予め設定された基準値を超えた場合に、上記各エレベータのうちの少なくとも１台のエレベータのダイヤをずらすように上記ダイヤ運転手段に指示するピーク電力調整手段とを具備して構成される。

図１は一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。 図２は同実施形態におけるエレベータの節電システムの構成を示す図である。 図３は同実施形態における各階に設置された表示器の表示内容の一例を示す図である。 図４は同実施形態におけるエレベータ制御装置側の節電運転モードの処理動作を示すフローチャートである。 図５は同実施形態における監視センタ側のピーク電力検出処理を示すフローチャートである。 図６は同実施形態における監視センタ側のピーク電力調整処理を示すフローチャートである。 図７は同実施形態における１日の目標電力とエレベータの消費電力との関係を示す図である。 図８は同実施形態におけるダイヤ変更前のエレベータの消費電力状態を示す図である。 図９は同実施形態におけるダイヤ変更後のエレベータの消費電力状態を示す図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は一実施形態に係るエレベータの構成を示す図である。

図中の１１は建物全体を示している。この建物１１には、複数台（この例では３台）のエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが独立して設けられている。これらのエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、群管理されたものではなく、所謂「シングルエレベータ」として単体で運転される。

エレベータ１２ａは、乗りかご１３ａ、カウンタウェイト１４ａ、ロープ１５ａ、巻上機１６ａなどからなる。乗りかご１３ａはロープ１５ａの一端に連結され、そのロープ１５ｂの他端にはカウンタウェイト１４ａが連結されている。ロープ１５ａは巻上機１６ａに巻き架けられている。これにより、巻上機１６ａが駆動されると、乗りかご１３ａとカウンタウェイト１４ａを上下に昇降動作する。また、建物１１の最上部には、エレベータ１２ａの運転を制御するためのエレベータ制御装置１７ａが設置されている。

エレベータ１２ｂ，１２ｃについても同様の構成であり、それぞれに乗りかご１３ｂ，１３ｃ、カウンタウェイト１４ｂ，１４ｃ、ロープ１５ｂ，１５ｃ、巻上機１６ｂ，１６ｃなどからなる。また、建物１１の最上部には、それぞれにエレベータ１２ｂ，１２ｃの運転を制御するためのエレベータ制御装置１７ｂ，１７ｃが設置されている。

また、エレベータ制御装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、通信ネットワーク１８を介して遠隔地の監視センタ１９に接続されている。監視センタ１９は、通信ネットワーク１８を介して各物件のエレベータの運転状態を遠隔監視しており、何らかの異常を検出すると保守員を現場に派遣して対処する。また、後述するように、この監視センタ１９には、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの消費電力状態を監視すると共にその消費電力を調整する機能が備えられている。

次に、エレベータの節電システムの構成について説明する。

図２はエレベータの節電システムの構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付し、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。また、図２の例では、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを代表して、エレベータ１２ａに関する構成のみを示すが、他のエレベータ１２ｂ，１２ｃについても同様の構成である。

エレベータ１２ａは、乗りかご１３ａ、カウンタウェイト１４ａ、ロープ１５ａ、巻上機１６ａなどからなる。また、各階の乗場には、乗場ドア２１、乗場呼び登録装置２２が設置されている。乗場呼び登録装置２２には、乗場呼びボタンとして用いられる方向ボタン２３が設けられている。この方向ボタン２３の操作により上または下の行先方向を指定すると、その指定された行先方向を含んだ乗場呼びの情報がエレベータ制御装置１７ａに送られる。

また、乗場呼び登録装置２２には表示器２４が設置されている。この表示器２４は、エレベータ１２ａの運転状態に関するメッセージなどを表示する。さらに、例えば基準階の乗場呼び登録装置２２には運転切替えボタン２５が設置されている。この運転切替えボタン２５は、エレベータ１２ａの運転モードを節電運転モードに切り替えるための操作ボタンである。節電運転モードに切り替えられると、エレベータ１２ａは消費電力を抑えるために作成されたダイヤに従って運転されると共に、表示器２４に節電運転中である旨のメッセージなどが表示される。

また、エレベータ制御装置１７ａには、エレベータ１２ａの運転を制御するための構成として、運転指令装置３１、速度制御装置３２、電流制御装置３３、インバータ３４が備えられている。

乗場呼びあるいはかご呼びの発生に伴い、運転指令装置３１から運転指令が出力される。なお、「かご呼び」とは、図示せぬかご室内に設けられた行先呼び釦の操作により登録される呼びのことであり、利用者が指定した行先階の情報を含む。

速度制御装置３２は、この運転指令に従ってエレベータ１２ａの乗りかご１３ａを所定の速度で移動させるための速度制御信号を生成して電流制御装置３３に出力する。電流制御装置３３は、この速度制御信号に基づいて巻上機１６ａを駆動させるための電流制御信号を生成してインバータ３４に出力する。インバータ３４は、この電流制御信号に基づいて駆動電流に巻上機１６ａを供給する。これにより、巻上機１６ａが回転駆動し、ロープ１５ａを介して乗りかご１３ａが目的階まで移動する。また、インバータ３４から供給される電流が実測値として電流制御装置３３にフィードバックされ、その実測値の目標値との差分に応じて電流制御信号が調整される。

ここで、インバータ３４の出力端に電力監視装置３５が介在されている。この電力監視装置３５は、エレベータ１２ａの消費電力をリアルタイムで計算する機能を備えている。また、この電力監視装置３５は通信機能を備えており、エレベータ１２ａの消費電力を通信ネットワーク１８を介して遠隔地の監視センタ１９に送信することができる。

なお、上記電力監視装置３５としては、具体的には「スマートメータ」が用いられる。「スマートメータ」とは、通信機能や他の機器の管理機構を持つ高機能型の電力メータを含んだシステムのことである。

また、エレベータ制御装置１７ａには、節電システムに関する構成として、スイッチ３６、ダイヤ運転装置３７、運転時間出力装置３８が備えられている。

スイッチ３６は、乗場呼び登録装置２２に設置された運転切替えボタン２５の操作により節電運転モードに切り替えられたときに、ダイヤ運転装置３７を速度制御装置３２に接続する。ダイヤ運転装置３７は、１日の目標電力を元に作成された節電用のダイヤ（運行スケジュール）に従ってエレベータ１２ａを計画的に運転する。

運転時間出力装置３８は、ダイヤ運転装置３７によって作成されたダイヤに従ってエレベータ１２ａが次に運転を開始する時間を算出して乗場呼び登録装置２２の表示器２４に出力する。これにより、表示器２４には、図３に示すように節電運転中のメッセージと共にエレベータ１２ａの次回の運転時間が表示される。

一方、監視センタ１９には、通信ネットワーク１８を介してエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの消費電力がリアルタイムで送られてくる。この監視センタ１９には、節電システムに関する構成として、ピーク電力計算装置４１とピーク電力調整装置４２が備えられている。

ピーク電力計算装置４１は、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの消費電力に基づいて単位時間当たりのピーク電力を計算する。ピーク電力調整装置４２は、ピーク電力計算装置４１によって得られたピーク電力が予め設定された基準値を超えた場合に電力調整を行い、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのうちの少なくとも１台のエレベータのダイヤをずらすように指示する。

次に、本システムの動作を説明する。

（ａ）節電運転モード
図４は本システムにおけるエレベータ制御装置側の節電運転モードの処理動作を示すフローチャートである。

今、乗場呼び登録装置２２に設置された運転切替えボタン２５の操作により、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが通常運転モードから節電運転モードに切り替えられたとする。

エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが節電運転モードに切り替えられると（ステップＳ１１のＹｅｓ）、エレベータ制御装置１７ａ，１７ｂ，１７ｃ内のダイヤ運転装置３７が起動され、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが１日の目標電力を元に作成された節電用のダイヤに従って計画的に運転される（ステップＳ１１）。

ここで、上記節電用のダイヤについて、図７を参照して説明する。
図７は１日の目標電力とエレベータの消費電力との関係を示す図である。図中のＰ１は１日の目標電力、Ｐ２は混雑時間帯の消費電力、Ｐ３は１回の運転で消費される電力の量を表している。

混雑時間帯とは、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの利用頻度の高い時間帯のことであり、出退勤の時間帯と昼の時間帯を含む。混雑時間帯では、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃをフル稼働する必要があるため、消費電力の制限をかけないものとする。

まず、１日の目標電力Ｐ１から混雑時間帯の消費電力Ｐ２を減じた残りの電力（Ｐ１−Ｐ２）を求める。そして、この残りの電力（Ｐ１−Ｐ２）を１回の運転の消費電力Ｐ３で割ることにより、混雑時間帯を除く時間帯つまり閑散時間帯におけるエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの運転回数Ｋ１を求める。

Ｋ１＝（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ３ …（１）
なお、１回の消費電力Ｐ３は、ロングランで消費される電力とショートランで消費される電力の平均値とする。

このようにして運転回数Ｋ１が求まると、閑散時間帯で上記運転回数Ｋ１だけエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを運転するようなダイヤ（運行スケジュール）を作成する。すなわち、例えばＫ１＝３００回であれば、エレベータ１２ａを１００回、エレベータ１２ｂを１００回、エレベータ１２ｃを１００回運転するように、それぞれの運転時間を決めたダイヤを節電用として作成する。

ここで、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃがダイヤ運転中（節電運転中）にある場合、常に乗場呼びに応答するわけではなく、一時的に運休していることがある。そこで、運転時間出力装置３８により上記ダイヤに基づいて次回の運転時間を算出し（ステップＳ１３）、各階の乗場呼び登録装置２２に設けられた表示器２４に上記次回の運転時間を節電運転中のメッセージと共に表示する（ステップＳ１４）。

これにより、各階の乗場にいる利用者は節電運転中であることを把握でき、表示器２４に表示された運転時間に合わせてエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのいずれかの乗場で待つことができる。なお、各階の乗場への通知方法は表示に限らず、音声であっても良いし、表示と音声の両方を用いて通知することでも良い。

（ｂ）ピーク電力の検出
次に、節電運転中のピーク電力の検出処理について説明する。
図５は本システムにおける監視センタ側のピーク電力検出処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、監視センタ１９に設けられたピーク電力計算装置４１によって実行される。

エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃには、それぞれに電力監視装置３５が設置されており、運転中に消費される電力がリアルタイムで計算され、通信ネットワーク１８を介して監視センタ１９に送られてくる。

監視センタ１９では、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの電力監視装置３５から消費電力を取得すると（ステップＳ２１）、これをピーク電力計算装置４１に与えてエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの単位時間当たり（例えば１秒毎）の消費電力を集計する（ステップＳ２２）。

ここで、集計結果として得られた値が初期値であれば（ステップＳ２３のＹｅｓ）、ピーク電力計算装置４１はその値を現在のピーク電力Ｐｍａｘとして図示せぬメモリに保存する（ステップＳ２５）。

一方、集計結果として得られた値が初期値でなければ（ステップＳ２３のＮｏ）、ピーク電力計算装置４１はメモリに保存された前回のピーク電力Ｐｍａｘの値と比較する（ステップＳ２４）。その結果、前回のピーク電力Ｐｍａｘの値よりも今回得られた値の方が大きい場合には（ステップＳ２４のＹｅｓ）、その値を新たなピーク電力Ｐｍａｘとしてメモリに保存する（ステップＳ２５）。

このようにして、前回の値と今回の値を比較して大きい値を保存するようにメモリを更新していくことで、現時点におけるピーク電力Ｐｍａｘの値が求められる。

（ｃ）ピーク電力の調整
次に、ピーク電力の調整処理の動作について説明する。

図６は本システムにおける監視センタ側のピーク電力調整処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートに示される処理は、監視センタ１９に設けられたピーク電力調整装置４２によって実行される。

監視センタ１９では、一定時間経過する毎に（ステップＳ３１のＹｅｓ）、ピーク電力計算装置４１によって算出されたピーク電力Ｐｍａｘを取得する（ステップＳ３２）。このとき得られたピーク電力Ｐｍａｘは、現時点におけるピーク電力の値つまり前回のダイヤ変更でエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃが運転されているときに得られたピーク電力の値である。

ピーク電力調整装置４２は、このピーク電力Ｐｍａｘと予め設定された基準値とを比較する（ステップＳ３３）。その結果、ピーク電力Ｐｍａｘが基準値を超えている場合には（ステップＳ３３のＹｅｓ）、ピーク電力調整装置４２は、ピーク電力Ｐｍａｘを基準値以内に収めるようにダイヤ変更を指示する（ステップＳ３４）。

このダイヤ変更の指示は、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃの中の少なくとも１台のエレベータに対して行われる。なお、ダイヤ変更対象となるエレベータは予め決めておいても良いし、その都度ランダムで決めることでも良い。

今仮にエレベータ１２ａのダイヤを変更するものとすると、図２に示したエレベータ制御装置１７ａのダイヤ運転装置３７に対してダイヤ変更の指示が送られる。なお、図２では省略されているが、監視センタ１９から通信ネットワーク１８を介してダイヤ変更の指示がエレベータ制御装置１７ａのダイヤ運転装置３７に送られる。

ダイヤ運転装置３７では、このダイヤ変更の指示に従ってエレベータ１２ａのダイヤを全体的に数分間（例えば５分間）ずらす。このときのダイヤの方は任意に設定可能である。

このようにして、エレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃのいずれかのダイヤが変更されると、電力が集中する時間がずれるので、ピーク電力Ｐｍａｘを下げることができる。ダイヤ変更後、ピーク電力Ｐｍａｘの状態を確認し、基準値を超えていれば再びダイヤ変更を行うといった動作を繰り返す。これにより、ピーク電力Ｐｍａｘをできるだけ基準値以内に収めながら、目標電力Ｐ１に合わせてエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを効率的に運転することができる。

この様子を図８および図９に示す。
図８はダイヤ変更前のエレベータの消費電力状態を示す図、図９はダイヤ変更後のエレベータの消費電力状態を示す図である。それぞれに横軸は時間、縦軸は電力量を表している。

今、説明を簡単にするため、２台のエレベータ１２ａ，１２ｂがダイヤ運転中（節電運転中）にあるとする。Ｐａはエレベータ１２ａの単位時間当たりの消費電力、Ｐｂはエレベータ１２ｂの単位時間当たりの消費電力、Ｐｍａｘは単位時間当たりのピーク電力である。また、Ｔはピーク電力Ｐｍａｘの監視時間、Ｐｔｈはピーク電力Ｐｍａｘの基準値である。

２台のエレベータ１２ａ，１２ｂが図８に示すような時間間隔でダイヤ運転中であったとする。このときのピーク電力Ｐｍａｘは単位時間毎に算出されるエレベータ１２ａの消費電力Ｐａとエレベータ１２ａの消費電力Ｐｂとを加算した値である。監視時間Ｔの間隔でこのピーク電力Ｐｍａｘが監視され、基準値Ｐｔｈを超えた場合に電力調整のために現在のダイヤが変更される。

図９はエレベータ１２ａのダイヤを全体的に数分遅らせた場合を示している。エレベータ１２ａのダイヤを変更したことで、同じ時間帯で消費される電力が減り、ピーク電力Ｐｍａｘが下がったことが分かる。

ダイヤ変更後も運転時間出力装置３８にてその変更後のダイヤに従って次回の運転時間が算出されて各階の乗場に通知される。したがって、ダイヤの関係でエレベータ１２ａが止まっているときに利用者が乗場に来たとしても故障と勘違いすることはない。なお、ダイヤ変更するエレベータは１台に限らず、複数台のエレベータを同時にダイヤ変更することでも良い。

このように、目標電力を元に作成されたダイヤに従ってエレベータ１２ａ，１２ｂ，１２ｃを運転し、その運転中に基準値Ｐｔｈを超えるピーク電力Ｐｍａｘが検出された場合にダイヤを変更する。これにより、ダイヤ運転中のピーク電力Ｐｍａｘを抑えることができる。また、ダイヤ運転は閑散時間帯にのみ行われるので、出退勤や昼時などの混在時間帯での輸送効率を落とさずに、１日に消費される電力を目標電力Ｐ１に合わせて運転することができる。

なお、上記実施形態では、３台のエレベータを有する建物を想定して説明したが、２台のエレベータでも良いし、３台以上のエレベータであっても良い。ただし、これらのエレベータは群管理されたものではなく、それぞれに独立して運転されるエレベータであるとする。これは、群管理システムでは、各エレベータの運転状態を見ながら効率的に呼びに応答させるといった群管理制御を行うので、その群管理制御から切り離して個別にダイヤ運転することは制御的に難しいからである。

また、上記実施形態では、監視センタ側でピーク電力の計算と電力調整を行う構成としたが、例えば建物側に各エレベータを監視する監視装置を設けて、その監視装置にてピーク電力の計算と電力調整を行う構成としても良い。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、複数台のエレベータが独立して運転される構成において、予め設定された目標電力で効率的に運転を行い、消費電力化を図ることのできるエレベータの節電システムを提供ことができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…建物、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…エレベータ、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…乗りか、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…カウンタウェイト、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…ロープ、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…巻上機、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…エレベータ制御装置、１８…通信ネットワーク、１９…監視センタ、２１…乗場ドア、２２…乗場呼び登録装置、２３…方向ボタン、２４…表示器、２５…運転切替えボタン、３１…運転指令装置、３２…速度制御装置、３３…電流制御装置、３４…インバータ、３５…電力監視装置、３６…スイッチ、３７…ダイヤ運転装置、３８…運転時間出力装置、４１…ピーク電力計算装置、４２…ピーク電力調整装置。

Claims (5)

1. それぞれに独立して運転される複数台のエレベータと、
   １日の目標電力を元に作成された節電用のダイヤに従って上記各エレベータを計画的に運転するダイヤ運転手段と、
   上記各エレベータの消費電力をリアルタイムで計算する電力監視手段と、
   この電力監視手段によって得られた上記各エレベータの消費電力に基づいて単位時間当たりのピーク電力を計算するピーク電力計算手段と、
   このピーク電力計算手段によって得られたピーク電力が予め設定された基準値を超えた場合に、上記各エレベータのうちの少なくとも１台のエレベータのダイヤをずらすように上記ダイヤ運転手段に指示するピーク電力調整手段と
   を具備したことを特徴とするエレベータの節電システム。
2. 上記ダイヤ運転手段は、
   予め設定された閑散時間帯で上記各エレベータをダイヤ運転することを特徴とする請求項１記載のエレベータの節電システム。
3. 節電運転モードに切り替える運転切替え手段を備え、
   上記ダイヤ運転手段は、
   上記運転切替え手段によって上記節電運転モードに切り替えられたときに、予め設定された閑散時間帯で上記各エレベータをダイヤ運転することを特徴とする請求項１記載のエレベータの節電システム。
4. 上記運転切替え手段によって上記節電運転モードに切り替えられたときに、現在設定されているダイヤに基づいて上記各エレベータの次回の運転時間を出力する運転時間出力手段と、
   この運転時間出力手段から出力された上記各エレベータの次回の運転時間を節電運転中のメッセージと共に各階の乗場に通知する通知手段と
   を具備したことを特徴とする請求項３記載のエレベータの節電システム。
5. 上記電力監視手段は、上記各エレベータの消費電力を通信ネットワークを介して遠隔地の監視センタに送信可能な通信機能を備えており、
   上記監視センタ側で、上記電力監視手段から得られた上記各エレベータの消費電力に基づいて上記ピーク電力計算手段によるピーク電力の計算と上記ピーク電力調整手段によるピーク電力の調整に関する処理を実行することを特徴とする請求項１記載のエレベータの節電システム。

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