JP2015042595A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】懸垂比が２：１の新規のエレベータを提供。【解決手段】エレベータのロープ(a、b)を、一方の端部の固定具(f)からエレベータ乗りかご(1)に向かって並行して下降し、転向ホイール(4)の下側を並行して回り、駆動ホイール(3)に向かって上昇し、駆動ホイール(3)の上側を並行して回り、カウンタウェイト(2)に向かって下降し、ロープ(a、b)は各々の縦軸を中心に60〜90度の角度で転回し、転向ホイール(5、6)のリムの間にある隙間(g)に入り、ロープ(a)は転向ホイール(5)に向かって進むとともにロープ(b)は転向ホイール(6)に向かって進み、ロープ(a、b)をそれぞれ進んだ先にある転向ホイール(5、6)の下側を通り、互いに逆方向に回転する転向ホイール(5、6)によって互いに離れるように案内し、他方の端部の固定具(f)に向かって上昇するよう配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータに関するものである。本エレベータは、特に乗客および／または貨物の輸送に適している。

エレベータは、一般に、昇降路Ｓ、昇降路内を上下に移動するエレベータ乗りかごおよびカウンタウェイト、ならびにエレベータ制御システムの制御下でエレベータ乗りかごを駆動する駆動装置Ｍを含む。駆動装置は一般に、モータ、および乗りかごに連結されるエレベータ巻上索と係合する駆動ホイールを含む。これにより、駆動力をモータから駆動ホイールおよび巻上索を経由して乗りかごに伝達させることができる。巻上索は、駆動ホイールの外周を回り、エレベータ乗りかごおよびカウンタウェイトを懸垂するものであり、エレベータ乗りかごおよびカウンタウェイトを連結する複数のロープを含む。転向ホイールを介して巻上索を乗りかごおよびカウンタウェイトに連結してもよい。かかる構成により、エレベータ装置の上揚比は２：１以上になり、この上揚比は当該エレベータ装置を懸垂する転向ホイールの数で決まる。上揚比を高くするのには、いくつかの理由がある。重要なのは、このような上揚比を用いることにより、乗りかごの走行速度に対する駆動装置のモータの回転数を上げることができるという点である。この点は、駆動装置を小型にしなければならないエレベータや、モータと駆動ホイールの接続手段がギアレスであるエレベータや、モータのトルク発生力の低減が必要なエレベータにおいて、特に有利である。最新型のエレベータにおいて、駆動装置を昇降路の上部に配置することはごく一般的な目標である。上述の利点を達成することによって、上揚比を２：１以上としてこの目標を容易に実現できる。

ロープの曲げ半径に応じて、エレベータの全体構造に制限がかかる。例えば、転向ホイールの直径はロープに適した大きさとしなければならない。これによってエレベータの空間効率に影響が及び、ロープの曲げ半径が大きい場合、空間効率のよい簡易構造のエレベータ設計を難しくしていた。このため、これまではロープの本数が多く、曲げ半径が小さくなるようなロープの素材および構造が選択されてきた。この効果は、とくに上揚比が２：１以上のエレベータに関するものである。なぜならば、ロープは転向ホイールの外周を回る必要があるためである。よって、このタイプのエレベータでは曲げ半径を大きくする必要があるロープを使用するのは困難であった。

上述の従来型のエレベータでは、撚り合わせた鋼線の形状をした金属製の負荷支持部材を多数有する巻上索を使用することが一般的である。この種の巻上索は撚り合わせ構造となっているため、例えば低価格で曲げ半径が小さいという利点を有する。しかしながら、金属製の巻上索は重く、多くの場合、補償用巻上索を用いて懸垂用巻上索の質量の補償を行う必要が生じる。それゆえ、このタイプのエレベータの短所は、ロープの大きな質量によってエネルギー効率が低下するうえに、エレベータ構築がより複雑になることである。公知のロープ類もある程度の縦剛性を有するが、多数のロープを使用して所望の総負荷支持能力を得なければならないため、エレベータがより複雑になる。

本発明は、特に、公知の方式における上述の短所および後述する問題を解決することを目的とする。また、懸垂比が２：１の新規のエレベータを提供することを目的とする。特に、ロープの曲げ半径が大きくとも、簡素かつ空間効率のよい全体構造のエレベータを提供する。とりわけ、軽量のロープを使用して上述の目的を達成でき、これによりエレベータのエネルギー効率をよくする実施形態を提示する。

本発明は上述の課題を解決するために、新規のエレベータを提示する。本エレベータは、
エレベータ乗りかごと、
カウンタウェイトと、
固定して取り付けられ、回転軸を有する駆動ホイールと、
エレベータ乗りかごに取り付けられ、駆動ホイールの回転軸に平行な回転軸を有する第１の転向ホイールと、
カウンタウェイト上に半径方向に並行して取り付けられ、駆動ホイールの回転軸に対し60〜90度の角度をなす回転軸を有する第２および第３の転向ホイールと、
エレベータ乗りかごおよびカウンタウェイトを懸垂し、第１のベルト状ロープおよび第２のベルト状ロープを含む巻上索とを含み、それぞれのベルト状ロープは据付け型のロープ固定具に固定された第１の端部および第２の端部を有し、さらにそれぞれのベルト状ロープは繊維補強複合材製の負荷支持部材を１つ以上有し、
第１のロープおよび第２のロープは、
第１の端部の固定具からエレベータ乗りかごに向かって並行して下降し、
第１の転向ホイールの下側を並行して回り、
駆動ホイールに向かって上昇し、
駆動ホイールの上側を並行して回り、
カウンタウェイトに向かって下降し、それぞれのロープは各々の縦軸を中心に60〜90度の（すなわち、第２および第３の転向ホイールの上述の角度と同じ）角度で転回し、第２および第３の転向ホイールのリムの間にある隙間に入り、第１のロープは第２の転向ホイールに向かって進むとともに第２のロープは第３の転向ホイールに向かって進み、第１のロープは第２の転向ホイールの下側を通るとともに第２のロープは第３の転向ホイールの下側を通り、それぞれ反対方向に回転する第２および第３の転向ホイールによって互いに離れるように案内され、
第２の端部の固定具に向かって上昇するよう配置される。

このような構成とすることで、上述の目的を１つ以上達成できる。特に、ロープの曲げ半径が大きくても簡素で空間効率のよい全体構造を有する、繊維補強複合ロープを備え懸垂比が２：１のエレベータを新たに実現できる。

また、好適な実施形態においては、負荷支持部材のそれぞれの幅はロープの幅方向から測定した負荷支持部材の厚みよりも大きい。

好適な実施形態において、繊維補強複合材はポリマーマトリクス内に補強繊維を含む。

好適な実施形態において、１以上の負荷支持部材はエラストマコーティングに埋め込まれている。

好適な実施形態において、巻上索は２本のロープのみ、すなわち第１および第２のロープのみを含む。

好適な実施形態において、駆動ホイールは昇降路の上端部に取り付けられる。

好適な実施形態において、カウンタウェイトは上下に走行する乗りかごの後ろ側を上下に走行する。特に、乗りかごはカウンタウェイトと乗り場階ドアの間を上下に走行する。また、乗りかごは、乗りかご側部に設けられ前方に開くドアを有する。

好適な実施形態において、ロープは駆動ホイールからそれぞれの縦軸を中心としてそれぞれ反対方向に転回する。

好適な実施形態において、60〜90度の角度は90度より小さく、好適には60〜85度の範囲内の角度であり、最適には75〜85度の範囲内の角度である。これによって、ロープの軸ねじれによって生じる複合ロープ構造体の破損の危険性を低減できる。関連する第１の別形態において、第１のロープは時計回りに転回しながら下方に走行し、第２のロープは反時計回りに転回しながら下方に走行する（上から見た場合）。60〜90度の角度の計測は、駆動ホイールの回転軸に対し、第２の転向ホイールについては時計回り方向で行い、第３の転向ホイールに関しては反時計回り方向で行う。関連する第２の別形態においては、第１のロープは反時計回りに転回しながら下方に走行し、第２のロープは時計回りに転回しながら下方に走行する（上から見た場合）。60〜90度の角度の計測は、駆動ホイールの回転軸に対し、第２の転向ホイールについては反時計回り方向で行い、第３の転向ホイールに関しては時計回り方向で行う。これらの別形態を採用することで、復号ロープ構造体の破損の危険性が低減するとともに、空間消費に関して良好な結果が得られる。また、カウンタウェイトの懸垂を、実質的に中心に、およびよじれて案内抵抗が高まりやすくならないように形成することができる。

好適な実施形態において、60〜90度の角度とは90度のことである。

好適な実施形態において、第２および第３の転向ホイールは、すなわちロープを受ける各ホイールの周縁部は、その直径が30〜70cmであり、最適には30〜50cmである。

好適な実施形態において、駆動ホイールは、すなわちロープを受ける駆動ホイールの周縁部は、その直径が30〜70cmであり、最適には30〜50cmである。

好適な実施形態において、巻上索はロープをちょうど２本含み、２本のロープはロープの幅方向で互いに隣り合って駆動ホイールの周囲を回り、２本のロープの幅広面は駆動ホイールに接する。

好適な実施形態において、ロープはそれぞれ複数の負荷支持部材を含み、複数の負荷支持部材はロープの幅方向に隣り合う。

好適な実施形態において、駆動ホイールは、乗客の呼びに応じて、エレベータ制御装置による制御の下に電動モータによって駆動（回転）される。好適には、駆動ホイールは電動モータの回転子と同軸上に接続され、駆動装置のモータの回転子の延長線上にある。

好適な実施形態において、各ロープは、ロープの長手方向に配置されたガイドリブおよび案内溝、またはロープの横方向に配置された歯部を備える少なくとも１つの起伏面を有し、起伏面は、起伏面に合致するように起伏を持たせた駆動ホイールの周縁部に接しながら通過するように嵌合するようにする。すなわち、周縁部の形状をロープの形状に対応するように形成する。

好適な実施形態において、各ロープは、駆動ホイールの周縁部に接して走行するのに適した広い面を有する。特に、ロープはそれぞれ、駆動ホイールの周縁部に接して走行するのに適した第１の幅広面と、第１の転向ホイールの周縁部ならびに第２および第３の転向ホイールのうちの一方とに接して走行するのに適した第２の幅広面を有する。

好適な実施形態において、ロープの負荷支持部材はロープの断面幅の大部分を覆う。好適には70％以上を覆い、より好適には75%以上、さらに好適には80％以上、最適には85％以上を覆う。このようにして、ロープの幅の少なくとも大部分を効率よく活用でき、軽量で曲げ方向に薄いロープを形成できるため、剛軟度を低く抑えられる。

好適な実施形態において、ポリマーマトリクスの弾性(E)の測定基準は2GPaより高く、より好適には2.5GPaよりも高く、さらに好適には2.5〜10GPaであり、最適には2.5〜3.5GPaの範囲内である。このようにして、マトリクスが実質的に補強繊維を支持して、特にバックリング(座屈)から守る構造を実現できる。特に利点として挙げられることは、耐用寿命の長さである。本例では回転半径を大きく形成して、大きな回転直径に対する上述の定められた測定値が特に有利になるようにする。

好適な実施形態において、負荷支持部材のみならず、補強繊維もロープの縦方向に、実質的に互いに撚られていない状態で配置されている。そのため、ロープが引っ張られると繊維は力と平行になり、張力がかかった状態で良好な剛性を得るよう促すことができる。また、力伝達部が屈曲中における繊維の構造を維持するため、屈曲中の性質も有利なものとなる。ロープは、例えばロープ内部で摩擦が起こらないため、摩耗寿命が長い。補強繊維はそれぞれ、ポリマーマトリクス内に均一に配されていることが好ましい。

好適には、負荷支持部材の断面平方領域の50％超が補強繊維で構成される。

上述のエレベータは建物内に設置されることが好ましいが、この限りではない。乗りかごは、好適には２以上の乗り場階に応対するように配置される。好適には、乗りかごは、乗り場階からの呼びおよび／または乗りかご内からの目的階指定に応答して、乗り場階および／またはエレベータ乗りかご内の乗客に応対する。乗りかごは、１人または複数の乗客を収容するのに適した内部空間を有することが好ましい。

以下に、本発明について例を挙げながら、添付図面を参照して詳細に述べる。

本発明の実施形態によるエレベータを概略的に示す。 図１のA-A線から見た図である。 図１のB-B線から見た図である。 および ロープの好適な別構造を示す。 負荷支持部材の好適な内部構造を示す。 ないし 駆動ホイール、ならびに第２および第３の転向ホイールの好適な別のレイアウトを示す。

図１は、好適な実施例によるエレベータを示す。本エレベータは、昇降路Ｓ、昇降路Ｓ内を垂直方向に移動可能なエレベータ乗りかご１およびカウンタウェイト２、ならびにエレベータ制御システム（図示せず）の制御下でエレベータ乗りかご１を駆動する駆動装置Ｍを有する。駆動装置Ｍは、昇降路Ｓの最上部に据え付けられることが好ましく、これにより、機械室を別途設けることなく容易にエレベータを建物内に設置できる。駆動装置Ｍは、モータ７および駆動ホイール３を有する。駆動ホイール３は、昇降路Ｓの上端部に（駆動装置Ｍとともに）固定設置され、乗りかご１およびカウンタウェイト２の上方に位置し、水平回転軸Ｘを有する。駆動ホイール３はエレベータの巻上索Ｒと係合し、巻上索Ｒは駆動ホイール３の外周を通過してエレベータ乗りかご１およびカウンタウェイト２を懸垂する。これにより、駆動力はモータ７から駆動ホイール３および巻上索Ｒを通じて乗りかご１およびカウンタウェイト２に伝達され、乗りかご１およびカウンタウェイト２を動かすことが可能になる。

エレベータはさらに、第１の転向ホイール４、またはその代わりとなる複数のホイールを１組の同軸ホイール４という形で含み、第１の転向ホイール４はエレベータ乗りかご１に取り付けられ、駆動ホイール３の回転軸Ｘと平行な水平回転軸Ｗを有する。第１の転向ホイールは、乗りかご１の上端部の、実質的に乗りかごの垂直投影の中心に取り付けられる。エレベータはさらに、カウンタウェイト２上で半径方向に並列に取り付けられた第２および第３の転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”を備える。これらの転向ホイールのリムは少なくとも実質的に互いに向かい合い、各々水平回転軸Y、Z；Y’、Z’；Y”、Z”を有し、各回転軸は駆動ホイール３の回転軸Ｘに対し60〜90度の角度をなしている。第２および第３の転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”はカウンタウェイト２の上端部に取り付けられるため、ロープa、b；a’、b’を第２および第３の転向ホイールのリムに上方から接触させ、各リムから上方へ戻して離脱させるように案内することができる。上述のホイール３、４および5、6；5’、6’；5”、6”を使用して、エレベータ乗りかご１およびカウンタウェイト２を２：１の懸垂比で懸垂するように巻上索Ｒを案内する。回転軸は60〜90度であるため、転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”は、カウンタウェイト２上の（少なくとも実質的に）カウンタウェイト２の垂直投影を増大させない位置に配される。その結果、カウンタウェイト２および転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”により形成される垂直動作する統一体が占める空間を拡大することなく転向ホイールの直径を大きくすることができる。特に、転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”は、昇降路Ｓまたは乗りかご１の背面壁に対して平行な方向であるカウンタウェイト２の幅方向に互いに隣接した状態で、カウンタウェイト２上に取り付けられる。駆動ホイール３および第１の転向ホイール４は、昇降路Ｓの側壁に対して平行であり、少なくとも実質的に昇降路Ｓの中心を横断する垂直回転面に対して平行に回転する位置に配される。

巻上索Ｒは、第１のベルト状ロープａおよび第２のベルト状ロープｂを含み、各ロープは、第１の端部および定置型のロープ固定具ｆに固定される第２の端部を有する。各ロープはベルト状であるため、ロープ幅は実質的にロープの厚みよりも大きく、たとえ各ロープの負荷支持部材が剛性材料で形成されていて断面積が大きい場合でも、ロープa、b；a’、b’の回転半径を小さくすることを容易にする。ロープａおよびｂはそれぞれ、繊維補強複合材製の負荷支持部材8、8’を１つ以上備える。複合材は材料特性として高い剛軟度を有するため、複合材製の負荷支持部材を含むロープは回転半径が大きくなる傾向がある。好適な実施例では、図１ないし図３に示す特定の配置によって、上記に起因する不利益を最小限にとどめている。これに加えて、好ましくは、ロープ形状のみならず各ロープの内部構造を、このような不利となる影響を最小限に抑えられるように設計する。それぞれのロープa、b；a’、b’の内部構造および形状に関する別の好適な例を図4aおよび図4bに示す。

図１ないし図３に示すように、好適な実施例では、第１のロープａおよび第２のロープｂは、より詳細には並行して第１の端部の固定具ｆからエレベータ乗りかご１に向かって下方に進み、第１の転向ホイール４の下で並行して向きを変え、駆動ホイール３に向かって平行して上昇し、駆動ホイール３の上で並行して向きを変え、カウンタウェイト２に向かって下降する。各ロープa、b；a’、b’は、前述の60〜90度の角度だけ（すなわち、前述した第２および第３の転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”の角度と同じ角度）各々の縦軸を中心にして転回し、第２および第３の転向ホイール5、6および5’、6’、および5”、6”のリム間の空隙ｇ内に入り、第１のロープa、a’は第２の転向ホイール5、5’、5”に向かって進み、第２のロープb、b’は第３の転向ホイール6、6’、6”に向かって進み、第１のロープa、a’は第２の転向ホイール5、5’、5”の下を通過し、第２のロープb、b’は第３の転向ホイール6、6’、6”の下を通過する。転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”は、エレベータの使用中はそれぞれ反対方向に回転して、駆動ホイール３から転向ホイールに到達するロープa、b；a’、b’を互いに離して第２の端部の固定具ｆに向けて上昇するように案内する。

図4aおよび図4bは、ロープa、b；a’、b’の好適な断面構造、および各ロープが駆動ホイール３の周囲を回る際の巻上索Ｒにおける相互に関連する好適な構成を示す。図示のように、ロープａおよびｂの幅方向において、つまり駆動ホイール３の周縁部に対するベルト状ロープa、b；a’、b’の幅広側において、ロープa、b；a’、b’は隣り合った状態で駆動ホイール３を周回する。したがって、ロープa、b；a’、b’の幅方向（図4aおよび図4bにおける上または下）、および図示のロープa、b；a’、b’にあってはその力伝達部8、8’の幅方向における軸周りが各ロープa、b；a’、b’の屈曲方向となる。これらの場合、巻上索Ｒはわずかにこれら２本のロープａおよびｂ、またはa’およびb’を含む。

巻上索Ｒに含まれるロープａおよびｂ、またはa’およびb’の本数を最小限にすることで、巻上索Ｒの幅を効率的に利用でき、その結果、転向ホイール5および6、5’および6’、または5”および6”のそれぞれの軸方向に対する寸法を小さく維持することができる。これにより、カウンタウェイト構成ユニットの投影を実質的に拡大することなく転向ホイールをカウンタウェイト２上に配設できる。しかしながら、別の方法として、ロープを、図示のものよりも多い数の負荷支持部材を含んで形成してもよい。

図4aに示すように、ロープa、bは複数（本例では２つ）の負荷支持部材８を含む。また、図4bに示すように、ロープa’およびb’は負荷支持部材8’を１つだけ含む。負荷支持部材8、8’の好適な内部構造については、特に図５に関連して本明細書の他の部分で説明する。図4aのロープａおよびｂはそれぞれ、ロープa、bの幅方向に隣り合う前述のタイプの２つの負荷支持部材８を含む。これらの負荷支持部材は、長手方向に平行であり、同一平面上にある。そのため、自身の厚さ方向における屈曲に対する耐性は低い。図4bのロープa’、b’はそれぞれ、負荷支持部材8’を１つだけ含む。

各ロープの負荷支持部材8、8’はコーティングｐに埋め込まれて覆われている。このようにして、駆動ホイール３に接触する表面が形成される。コーティングｐは、好適にはポリマー製であり、より好適にはエラストマ、もっとも好適にはポリウレタン製であり、ロープa、b；a’、b’の表面を形成する。これにより、駆動ホイール３に対するロープの摩擦接触が効果的に高まり、ロープa、b；a’、bは保護される。負荷支持部材8、8’の形成を容易にして、長手方向における一定の特性を得るために、負荷支持部材8、8’の構造をロープa、b；a’、b’の全長と同じ長さまで実質的に延ばすことが好ましい。

前述のとおり、ロープa、b；a’、b’はベルト状であり、詳細には、互いに対向する２つの幅広面を含む。各ロープa、b；a’、b’の幅／厚み比は、好適には少なくとも４であり、より好適には少なくとも５以上、さらに好適には少なくとも６であり、少なくとも７以上であればなお好ましく、少なくとも８以上ならばより一層好ましい。このようにしてロープの断面積を大きくすることができ、負荷支持部材の剛体材料を使用することで幅方向軸周りの曲げ負荷能力も十分なものとなる。ロープに含まれる前述の負荷支持部材８または複数の負荷支持部材8’は、本質的にロープa、b；a’、b’の全長にわたって、全体的にロープa、b；a’、b’の断面幅の大部分、好適には70％以上、より好適には75%以上、最適には80％以上、さらに最適には85％以上に及んでいる。そのため、ロープの全横寸法に対するロープの支持力は良好であり、ロープを厚く形成する必要はない。このような構成は、本願の他の箇所で述べるように、複合材を使用することで容易に実現可能であり、とりわけ耐用寿命および曲げ剛性の観点で特に有利である。広い力伝達部を備えてロープの幅を効率的に活用し、複合材を使用することによって、ロープの幅を最小限にする。これにより、個々のベルト状ロープおよびこれらのロープから形成されるロープ束をコンパクトにすることができる。その結果、ロープ幅を容易に有効限度内に維持でき、転向ホイール５および６を軸方向に大きく形成せずにすむ。

前述の通り、ロープa、b；a’、b’の幅方向で計測した場合、負荷支持部材8、8’の幅（w、w’）は部材の厚み（t、t’）よりも大きいことが好ましい。このようにして、幅方向に延びる軸周りの曲げ負荷能力を低下させることなく、負荷支持部材／部品のための断面積を大きくとることができる。ロープに含まれる幅広の負荷支持部材の数を少なくすることでロープの幅を効率良く活用できるため、有利にはロープの幅を有効限度内に抑えることが可能であり、これにより転向ホイール５および６を軸方向に大きく形成する必要がなくなる。その結果、カウンタウェイト構成ユニットの投影を実質的に拡大することなく転向ホイールをカウンタウェイト２上に配設することができる。

負荷支持部材8、8’の内部構造は、より詳細には以下に述べる通りである。力伝達部8、8’の内部構造を図５に示す。力伝達部8、8'は繊維組織を伴ってロープの長手方向に延びているため、ロープが屈曲する際にロープの構造を維持できる。したがって、個々の繊維もロープの長手方向に延びている。この場合、ロープが引っ張られると、各繊維は力と平行に並ぶ。個々の補強繊維ｆは、ポリマーマトリクスｍを使用して統一された負荷支持部材にまとめられる。よって、各負荷支持部材8、8’は１つの堅い長棹状片となる。補強繊維ｆは、好適にはロープa、b；a’、b’の長手方向に延びる連続的に長い繊維であり、また、繊維ｆはロープa、b；a’、b’の全長にわたって連続している繊維であることが好ましい。好適には負荷支持部材8、8’中の可能な限り多くの繊維ｆが、最も好適には実質的にすべての繊維ｆが、ロープの長手方向に延びている。

本例では、各補強繊維ｆは実質的に互いに撚り合わされていない。そのため、ロープの全長にわたる断面積の観点から、負荷支持部材の構造をできるだけ同一に連続させることが可能である。好適には、補強繊維ｆを前述の負荷支持部材8、8’内にできるだけ均一に配する。これによって、負荷支持部材8、8’をロープの横方向に対しできるだけ均一にできることとなる。示されている構造ではマトリクスｍが補強繊維ｆを取り巻いているため、補強繊維ｆの介在位置が実質的に変わらないという利点がある。わずかながら弾性が有るため、繊維にかかる力の分布を均等にすることができ、繊維同士の接触およびロープの内部摩耗を低減することができ、ゆえにロープの耐用寿命が向上する。補強繊維はカーボンファイバー製であるため、特に、良好な引張剛性、軽量な構造および良好な温度特性を実現できる。また、補強繊維は断面積が小さく、強度特性および剛性特性が優れているため、一定の強度または剛性要件を備えた巻上索の空間効率化を容易にする。補強繊維はまた、高温に対する耐性も有するため、発火の危険性も低い。さらに、熱伝導性に優れているので、特に摩擦によって生じる熱を先へ伝えることに貢献し、ロープの諸処における熱の蓄積を低減できる。複合材料マトリクスｍの内部には繊維ｆが可能な限り均等な状態で１本１本配置されている。マトリクスｍは、最も好適には、補強材との密着性が高く、有利にはカーボンファイバーに対して強力に反応を示すエポキシ樹脂でできている。あるいは、例えばポリエステルまたはビニルエステルなどを用いてもよい。もしくは、別の材料を用いてもよい。

図５は、ロープa、b；a’、b’の長手方向から見た負荷支持部材8、8’の表面構造の部分的な断面を、図の円内に示している。この断面図によると、負荷支持部材8、8’の補強繊維ｆは好適にはポリマーマトリクスｍ内にまとめられている。図５は、繊維を取り囲んで繊維に固着するポリマーマトリクスｍ内に、個々の補強繊維ｆが実質的に均等に配されている様子を示す。ポリマーマトリクスｍは、個々の補強繊維f間の領域を満たして、マトリクスｍ内の実質的にすべての補強繊維ｆを互いに結束させて均質な固形物質にする。この場合、補強繊維ｆ間の摩耗運動および補強繊維ｆとマトリクスｍの間の摩耗運動が実質的に抑制される。

好ましくはすべての個々の補強繊維ｆとマトリクスｍの間には化学結合が存在し、これにより特に構造の均一性の点において有利となる。化学結合を強固にするために、必ずしもというわけではないが、補強繊維とポリマーマトリクスｍの間に実存する繊維のコーティング（図示せず）を施すことも可能である。ポリマーマトリクスｍは本願の他の箇所で述べた性質のものであり、ゆえにマトリクスの特性を微調整する添加剤を基本高分子の補助として含んでいてもよい。

ポリマーマトリクスｍは、好適には硬質の非弾性重合体でできている。ここで、補強繊維ｆがポリマーマトリクス内にあるということは、例えば、製造段階において補強繊維を一斉にポリマーマトリクスの溶融物中に埋め込むことによって、本発明においてポリマーマトリクスｍによって個々の補強繊維を互いに結合させることを意味する。この場合、ポリマーマトリクスによって互いに結合された個々の補強繊維ｆの間の隙間には、マトリクスのポリマーが含まれている。このようにして、ロープの長手方向に互いに結合された多数の補強繊維は、ポリマーマトリクス中に分布される。補強繊維は好適には実質的に均等にポリマーマトリクス内に配され、ロープの断面方向から見たときに、できるだけ負荷支持部材が均等になるようにする。言い換えると、ゆえに負荷支持部材の断面における繊維密度には大きな変化がない。補強繊維ｆは、マトリクスｍと相まって均質な負荷支持部材を形成し、ロープが屈曲しても負荷支持部材の内部では摩耗相対運動は起こらない。負荷支持部材8、8’の個々の補強繊維は主にポリマーマトリクスｍで囲まれているものの、繊維同士の接触が所々で起きる。これは、各繊維を同時にポリマーに浸漬する際に繊維同士の位置を調整することが難しいためであるが、またその一方で、本発明の機能の観点からは、偶発的な繊維同士の接触を完全になくす必要もない。ただし、偶発的な接触を減らしたいならば、個々の補強繊維ｆをあらかじめ被覆して、補強繊維が互いに結合される前からすでにポリマーコーティングで覆われた状態にすることができる。本発明では、負荷支持部材の個々の補強繊維はその周囲にポリマーマトリクス材を含み、ポリマーマトリクスｍが補強繊維に直接接触するようにしてもよい。あるいは、薄いコーティングが補強繊維とマトリクス材の間に施されてもよく、例えば、マトリクス材ｍとの化学結合を高めるべく、製造段階において補強繊維の表面に下塗り剤が施される。

それぞれの補強繊維は負荷支持部材8、8'中に均等に配され、補強繊維ｆ間の隙間にマトリクスｍによるポリマーが充填される。最も好適には、負荷支持部材内の補強繊維ｆ間の隙間の大部分、好ましくは全隙間をマトリクスmのポリマーで満たす。負荷支持部材8、8’中のマトリクスｍは材料特性として硬いものが最も好ましい。硬質のマトリクスｍは補強繊維ｆの支持を助け、特に、硬質材料によって繊維ｆが支持されるので、ロープが屈曲した際に折れ曲がったロープ中の補強繊維ｆの座屈を抑制できる。とりわけ、座屈を緩和し、ロープの曲げ半径を小さくするには、ポリマーマトリクスｍが硬質であることが好ましく、したがって、エラストマ（例えば、ゴム）または別の高い弾性を有するか変形しやすい材料以外のものであることが好ましい。最も好適な材料は、エポキシ樹脂、ポリエステル、フェノール樹脂またはビニルエステルである。

ポリマーマトリクスｍの硬度は、弾性(E)の測定基準が２GPaより高く、最も好適には2.5GPaよりも高いものであることが好ましい。この場合、弾性(E)の測定基準は、好適には2.5〜10GPaであり、最も好適には2.5〜3.5GPaである。負荷支持部材の断面の表面積の50％超が上述の補強繊維からなることが好ましく、好適には50〜80％が上述の補強繊維で形成され、より好適には55〜70％が上述補強繊維で形成され、実質的にすべての残りの表面積がポリマーマトリクスｍで形成される。最適には、表面積の約60％が補強繊維からなり、約40％はマトリクスｍ材（好適にはエポキシ）からなる。これにより、ロープの長手方向の強度が良好となる。

図示の通り、エレベータは、カウンタウェイト２が上下に走行する乗りかご１の背面で上下に走行する種類のものである。すなわち、乗りかご１は、カウンタウェイト２と乗り場階の各ドアＤの間を上下に走行する。また、乗りかご１は、乗りかご１の側面に設けられ前方方向に開くドアｄを有する。エレベータは、カウンタウェイト２の両側面にガイドレール９を有し、カウンタウェイト２はガイドレール９に案内されて動くように配置される。このため、カウンタウェイト２は、ガイドレール９によって案内されて移動する案内部材10（例えば、ガイドシューまたはガイドローラ）を備える。同様に、エレベータ乗りかご１はその両側にガイドレール11を備え、ガイドレール11によって案内されて動くよう配置される。このため、エレベータ乗りかご１は、ガイドレール11によって案内されて移動する案内部材12（例えば、ガイドシューまたはガイドローラ）を有する。

図6aないし図6cは、ベルト状ロープa、b；a’、b’を駆動ホイール３から転向ホイール5、6；5’、6’；5”、6”へ案内する別の好適な方法を示す。好適な実施例では、図6aないし図6cに示すように、ベルト状ロープa、b；a’、b’はそれぞれの縦軸を中心にそれぞれ反対方向に転回する。そのため、カウンタウェイトによじれが生じる傾向は緩和される。これにより、例えば、ガイドレール９およびカウンタウェイトに取り付けられた案内手段10によってもたらされるような案内抵抗を低減することができる。

前述の通り、第２および第３の転向ホイール５、６は、カウンタウェイト２上に半径方向に並行して取り付けられ、それぞれ回転軸を有し、各回転軸は駆動ホイール３の回転軸に対して60〜90度の角度をなしている。そのため、駆動ホイール３からカウンタウェイト２へと下降するロープa、bは、それぞれの縦軸周りを60〜90度の角度で転回する。

図6aでは、上述の角度は90度である。よって、第２および第３の転向ホイール５および６が占める空間をカウンタウェイト２の幅方向ｃにおいて最小化できる。

図6bおよび図6cでは、上述の角度は90度未満であり、具体的には85度である。角度を90度未満にすることにより、ロープの軸方向のねじれによる複合ロープ構造体の破損の危険を減らすことができるため好ましい。ただし、空間占有量を最小限にするためには、角度を小さくし過ぎてはならない。角度を60〜85度の範囲に規定することで、複合ロープ構造体の破損の危険性を減らしつつも、空間占有に関し良好な結果が得られ、特に角度が75〜85度の場合に最良の結果を得られる。

図6bに示す別の実施例では、ベルト状ロープa、b；a’、b’は縦軸を中心としてそれぞれ反対の方向に向きを変える。上から見た場合、第１のロープa；a’は角度60〜90度の時計回りで下方向に通過し、第２のロープb；b’は60〜90度の反時計回りで下方向に通過する。この実施例における角度60〜90度とは、（上から見て）駆動ホイールの回転軸Ｘに対し、第２の転向ホイール5’では時計回り方向に測定した角度のことであり、第３の転向ホイール6’では反時計回り方向に測定した角度のことである。これにより、複合ロープ構造体の破損の危険性を減らしつつも、空間占有に関し良好な結果が得られる。また、カウンタウェイトの懸垂に関しても、実質的に中心にて懸垂でき、よじれて案内抵抗が高まりやすくならないようにできる。

図6cの別の実施例では、ベルト状ロープa、b；a’、b’はそれぞれの縦軸周りをそれぞれ反対の方向に転回し、上から見た場合、第１ロープa；a’は角度60〜90度の反時計回りで下方向に通過し、第２ロープb；b’は60〜90度の時計回りで下方向に通過する。この実施例における角度60〜90度とは、（上から見て）駆動ホイールの回転軸Ｘに対し、第２の転向ホイール5”では反時計回り方向に測定した角度のことであり、第３の転向ホイール6”では時計回り方向に測定した角度のことである。これにより、複合ロープ体の破損の危険性を減らしつつも、空間占有に関し良好な結果が得られる。また、カウンタウェイトの懸垂に関しても、実質的に中心にて懸垂でき、よじれて案内抵抗が高まりやすくならないようにできる。

好適な実施例において、駆動ホイール３は昇降路Ｓの上端部に取り付けられる。そのため、昇降路Ｓの上部空間の高さを低く保つようにして、空間効率のよい乗りかご１の懸垂を行わなければならない。簡素であると同時に効率的な上部空間の実現を容易にするために、複数の第１転向ホイール４が乗りかご１上部の垂直投影の実質的に中心に取り付けられる。ロープa、b；a’、b’はそれぞれ、固定具ｆおよび駆動ホイール３の間を通過し、乗りかご１の上部中央に取り付けられたホイール４の１つを周回し、その他のホイールの周囲は回らない。すなわち、駆動ホイール３周りのロープa、b；a’、b’の接触角は、乗りかごの位置に応じて変化する。駆動ホイールは、その垂直投影の重なりが一部分のみとなるように、乗りかご１の端部上に取り付けられる。ロープa、b；a’、b’は、駆動ホイール３から少なくとも実質的に真っ直ぐに下降する。この設定により、乗りかご１が最も低い位置にある場合、接触角Ａはおおよそ180度となり、乗りかご１が最も高い位置にある場合、接触角Ａは実質的に180度未満となる。このような構成は、ロープa、b；a’、b’のベルト形状がもたらす高い牽引力によって実現される。なぜならば、ベルト形状が十分な接触面をもたらすことで、接触角が最小の際であってもロープa、b；a’、b’の滑りを抑制できるからである。図２では、乗りかご１が最高位置にある際のロープの経路を破線で示し、最低位置にある際のロープの経路を実線で示す。本図では、カウンタウェイト２は最高位置にある場合が示されている。さらに、固定具ｆも昇降路Ｓの上端部に取り付けられることが好ましい。各ロープの第１の端部の固定具ｆは、ロープa、b；a’、b’が同固定具ｆと駆動ホイール３の間に存在する軸Ｗに対し左右対称で通過するような位置に取り付けられる。

好適な実施例において、第２および第３の転向ホイールの、より具体的には各ホイールのロープを受ける周縁部の直径は30〜70cmであり、最適には30〜50cmである。低層製品群のたいていのエレベータ装置にこの直径を用いることで、定義したような複合ロープに適した回転半径を得ることができ、同時に、適切な負荷支持力も得られる。また、同様の直径範囲を他のホイール３および４にも適用することが好ましい。その理由は、乗りかご位置に応じた角度Ａの変化を少なくできるうえに接触域が広くなり、良好な牽引が容易になるからである。

ベルト状ロープa、b；a’、b’は、各々の起伏形状部（図示せず）を駆動ホイールに対応させることによって駆動ホイールと係合させてもよい。その場合、対応する形状は好適にはいわゆるpolyvee（マルチリブ）形状または歯形状であり、ロープa、b；a’、b’はそれぞれ、ロープa、bの長手方向に配置されたガイドリブおよび案内溝、またはロープの横方向に配置された歯状部を備えた起伏面を少なくとも１つ有する。ロープの起伏面は、起伏面に合致するように起伏を持たせた駆動ホイール３の周縁部に接しながら通過するように嵌合するようにする。すなわち、周縁部の形状をロープの形状に対応するように形成する。このように起伏形状部を合致させることにより、特に係合を堅固にし、ロープを滑りにくくするという利点がある。しかしながら、図に示すように、駆動ホイールの表面のみならず、ベルト状ロープa、b；a’、b’の表面を滑らかにしてもよい。この場合、各ロープa、bは、ガイドリブや案内溝や歯状部がなく、幅広で滑らかな面を有し、駆動ホイール３の上反りした滑らかな周縁部に接して通るよう駆動ホイールに嵌合する。

本願において、負荷支持部材とはロープa、b；a’、b’の全長にわたって、ロープの長手方向に連続的に延びている部分を指し、破断することなく当該ロープの長手方向にてロープにかかる引張荷重の大部分を支えることができる。負荷支持部材の内部を端から端まで引張荷重を伝達することができ、これによって張力を駆動ホイール３からエレベータ乗りかご１まで伝達することができる、同様に、それぞれのロープは駆動ホイール３からカウンタウェイト２にも張力を伝達することができる。

上述のとおり、補強繊維ｆはカーボンファイバーである。しかしながら、他の手段として別の補強繊維を使用することも可能である。特に、ガラスファイバーはエレベータでの使用に適していると認められ、引張剛性は普通だが、安価で入手可能性に優れるという利点を有する。

好適にはエレベータは上述の駆動装置Ｍのみを備え、別の駆動装置は不要である。また、エレベータは駆動ホイールの周囲を走行する上述の巻上索のみを備え、駆動ホイールの周囲を走行する別の巻上索を必要としない。

例示の実施形態では、いわゆる後部配置型のカウンタウェイトを有するエレベータを示し、カウンタウェイト２は上下に走行する乗りかご１の背後で上下に走行する。すなわち、乗りかご１はカウンタウェイト２と乗り場階ドアＤの間を上下に走行する。しかしながら、本方式はいわゆる横配置型のカウンタウェイトを有するエレベータにも十分適用できる。その場合には、乗り場階ドアは昇降路のいずれかの側に配設され、ガイドレール11は乗り場階ドアとは異なる側に配設される。

例示の実施形態では、巻上索が含むロープはロープaおよびb；a’およびb’の２本のみであるため、カウンタウェイト２において空間効率よくロープを曲げることができる。本発明の最も広い意味においては使用するロープの本数がこれと異なってもよいが、その場合、第１のベルト状ロープを２本以上のベルト状ロープに置き替え、第２のベルト状ロープを２本以上のベルト状ロープに置き替えてもよい。

上述の説明および添付の図面は、本発明を例示するものにすぎないことを理解されたい。当業者には明白なことであろうが、本発明の構想はさまざまな方法で実現され得る。本発明およびその実施例は上述の例に限定されるものでなく、特許請求の範囲内で変更可能である。

１ エレベータ乗りかご
２ カウンタウェイト
３ 駆動ホイール
４、５、５’、５”、６、６’、６” 転向ホイール
８、８’ 負荷支持部材
ａ、ａ’、ｂ、ｂ’ ロープ
ｆ ロープ固定具

Claims (15)

1. エレベータ乗りかごと、
   カウンタウェイトと、
   固定して取り付けられ、回転軸を有する駆動ホイールと、
   前記エレベータ乗りかごに取り付けられ、前記駆動ホイールの回転軸に平行な回転軸を有する第１の転向ホイールと、
   前記カウンタウェイト上に半径方向に並行して取り付けられ、前記駆動ホイールの回転軸に対し60〜90度の角度をなす回転軸を有する第２および第３の転向ホイールと、
   前記エレベータ乗りかごおよび前記カウンタウェイトを懸垂し、第１のベルト状ロープおよび第２のベルト状ロープを含む巻上索とを含み、それぞれのベルト状ロープは据付け型のロープ固定具に固定された第１の端部および第２の端部を有し、さらにそれぞれのベルト状ロープは繊維補強複合材製の負荷支持部材を１つ以上有するエレベータにおいて、
   第１のロープおよび第２のロープは、
   第１の端部の前記固定具から前記エレベータ乗りかごに向かって並行して下降し、
   第１の転向ホイールの下側を並行して回り、
   前記駆動ホイールに向かって上昇し、
   前記駆動ホイールの上側を並行して回り、
   前記カウンタウェイトに向かって下降し、それぞれのロープは各々の縦軸を中心に60〜90度の角度で転回し、第２および第３の転向ホイールのリムの間にある隙間に入り、第１のロープは第２の転向ホイールに向かって進むとともに第２のロープは第３の転向ホイールに向かって進み、第１のロープは第２の転向ホイールの下側を通るとともに第２のロープは第３の転向ホイールの下側を通り、それぞれ反対方向に回転する第２および第３の転向ホイールによって互いに離れるように案内され、
   第２の端部の前記固定具に向かって上昇するよう配置されることを特徴とするエレベータ。
2. 請求項１に記載のエレベータにおいて、前記負荷支持部材のそれぞれの幅は前記ロープの幅方向から測定した前記負荷支持部材の厚みよりも大きいことを特徴とするエレベータ。
3. 請求項１または２に記載のエレベータにおいて、前記繊維補強複合材はポリマーマトリクス内に補強繊維を含むことを特徴とするエレベータ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記１以上の負荷支持部材はエラストマコーティングに埋め込まれていることを特徴とするエレベータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記巻上索は前記２本のロープのみ、すなわち第１および第２のロープのみを含むことを特徴とするエレベータ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記駆動ホイールは、前記乗りかごおよび前記カウンタウェイトが走行する昇降路の上端部に取り付けられることを特徴とするエレベータ。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記カウンタウェイトは上下に走行する前記乗りかごの後ろ側を上下に走行することを特徴とするエレベータ。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記ロープは前記駆動ホイールからそれぞれの縦軸を中心としてそれぞれ反対方向に転回することを特徴とするエレベータ。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記60〜90度の角度は90度より小さく、好適には60〜85度の範囲内の角度であり、最適には75〜85度の範囲内の角度であることを特徴とするエレベータ。
10. 請求項９に記載のエレベータにおいて、第１のロープは時計回りに転回しながら下方に走行し、第２のロープは反時計回りに転回しながら下方に走行し、前記60〜90度の角度の計測は、前記駆動ホイールの回転軸に対し、第２の転向ホイールについては時計回り方向で行い、第３の転向ホイールに関しては反時計回り方向で行うことを特徴とするエレベータ。
11. 請求項９に記載のエレベータにおいて、第１のロープは反時計回りに転回しながら下方に走行し、第２のロープは時計回りに転回しながら下方に走行し、前記60〜90度の角度の計測は、前記駆動ホイールの回転軸に対し、第２の転向ホイールについては反時計回り方向で行い、第３の転向ホイールに関しては時計回り方向で行うことを特徴とするエレベータ。
12. 請求項１ないし８のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記60〜90度の角度は90度であることを特徴とするエレベータ。
13. 請求項１ないし８のいずれかに記載のエレベータにおいて、第２および第３の転向ホイールの直径はそれぞれ30〜70cmであり、最適には30〜50cmであることを特徴とするエレベータ。
14. 請求項１ないし13のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記巻上索は前記ロープをちょうど２本含み、該２本のロープはロープの幅方向で互いに隣り合って前記駆動ホイールの周囲を回り、前記２本のロープの幅広面は前記駆動ホイールに接することを特徴とするエレベータ。
15. 請求項１ないし14のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記ロープはそれぞれ前記負荷支持部材を複数含み、該複数の負荷支持部材は前記ロープの幅方向に隣り合うことを特徴とするエレベータ。
    

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