JP2015048178A - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼鉄製以外の素材による新規な構成の、軽量で機械的強度の高い主索を用いたエレベータ装置を提供する
【解決手段】 昇降路１２内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご１３及び釣合錘１４を、巻上機２０に巻き掛けられた主索１５により釣瓶状に昇降させるエレベータ装置１１であって、前記主索１５が、高分子材料を用いて構成された荷重支持部材２５１を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、昇降路内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご及び釣合錘を、巻上機に巻き掛けられた新規な構成の主索により釣瓶状に昇降させるエレベータ装置に関する。

一般に、エレベータ装置では、乗りかご及び釣合錘を昇降させる主索として鋼鉄製の素線を編みあげたワイヤロープが使用されている。しかし、昇降行程が５００〜６００ｍにもおよぶ超高層建築物向けのエレベータ装置では、ロープ自重が増大することにより吊下げ荷重が増大してしまう。このため、ロープ自重の増加を抑制することが望まれている。

近年、エレベータ装置の主索として、鋼鉄製以外の素材により構成された主索が提案されている。例えば、炭素繊維もしくはガラス繊維からなる非金属性繊維をポリママトリックス内に含浸させた複合材料で作られた荷重支持部を有するロープ（特許文献１参照）や、炭素を含有し、かつポリマー材料からなるマトリックスにより包囲されたフィラメントを含むロープ（特許文献２参照）等がある。

特表２０１１−５０９８９９号公報 特開２０１３−５０４６９５号公報

このように、鋼鉄製の素線によるワイヤロープを主索に用いたエレベータ装置では、昇降工程が大きくなるに連れてロープ自重が増大し、吊下げ荷重が増大するという問題がある。このため、鋼鉄製以外の素材を用いたエレベータ用の主索が提案されている。

本発明が解決しようとする課題は、鋼鉄製以外の素材による新規な構成の、軽量で機械的強度の高い主索を用いたエレベータ装置を提供することにある。

本発明の実施の形態に係るエレベータ装置は、昇降路内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご及び釣合錘を、巻上機に巻き掛けられた主索により釣瓶状に昇降させるエレベータ装置であって、前記主索が、高分子材料を用いて構成された荷重支持部材を有することを特徴とする。

本発明の一実施の形態に係るエレベータ装置の全体構成を説明する図である。 図１で示したエレベータ装置に適用される主索の一例を示す横断面図である。 図１で示したエレベータ装置に適用される主索の他の例を示す横断面図である。 図１で示したエレベータ装置に適用される主索のさらに他の例を示す横断面図である。 図１で示したエレベータ装置に適用される主索の別の一例を示す横断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

先ず、図１によりこの実施の形態に係るエレベータ装置の基本構成を概略説明する。図１において、エレベータ装置１１は、昇降路１２内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご１３及び釣合錘１４を有する。これら乗りかご１３及び釣合錘１４は、巻上機２０のメインシーブ２１に巻き掛けられた主索１５により連結され、釣瓶状に昇降駆動される。すなわち、昇降路１２に設けられた乗りかご１３と釣合錘１４とを主索（メインロープとも呼ぶ）１５で連結した、いわゆる釣瓶式のエレベータ装置である。このエレベータ装置１１は、制御盤１８によって各部の駆動が制御され、乗りかご１３が昇降路１２内を昇降することで、任意の目的階の乗り場１７に移動することができる。

昇降路１２は、建物の鉛直方向に沿って、複数の階床に渡って設けられる。前述した巻上機２０や制御盤１８等は、例えば、昇降路１２の上部の機械室１９等に設けられている。このエレベータ装置１１では、制御盤１８により巻上機２０が制御されて、メインシーブ２１が回転すると、メインロープ１５は、メインシーブ２１との摩擦力により長さ方向に駆動され、乗りかご１３と釣合錘１４とを相互に昇降させる。

メインロープ１５には、これまでの鋼鉄製ワイヤロープに代って、高分子材料の素線を用いて構成した荷重支持部材を有するものを用いる。この高分子材料の一例としては、分子量を１００〜７００万まで高めた超高分子量ポリエチレンを用いる。このメインロープ１５の構成例を、その横断面を表す図２乃至図４により説明する。

図２に示すメインロープ１５は、超高分子量ポリエチレンを繊維状に細長く成形した複数本の素線２５からなる素線群を荷重支持部材２５１としたものである。この荷重支持部材２５１は、複数の素線２５を、その長さ方向がメインロープ１５の長さ方向に沿い、かつ横断方向には互いに均等間隔で配置したものである。この荷重支持部材２５１の周囲は、ウレタン樹脂のような軟性樹脂材による被覆材２６にて被覆する。この被覆材２６としての軟性樹脂材は、勿論、複数の素線２５間にも充填され、これら複数の素線２５間を均等間隔に保持する。また、メインロープ１５としてのロープ形状は、図２で示すように厚さ寸法より幅寸法の大きなベルト状に形成する。

図３で示すメインロープ１５は、超高分子量ポリエチレンを繊維状に細長く成形した複数本の素線２５（図２に図示）をより合わせて、比較的細いロープ状の単位ロープ２５２をつくる、そしてこの単位ロープ２５２を２本以上（図３の例では８本）、横一列に平行に配置して荷重支持部材としている。この荷重支持部材である複数の単位ロープ２５２の周囲には、軟性樹脂材による被覆材２６を充填して被覆する。メインロープ１５としてのロープ形状も、図３で示すように厚さ寸法より幅寸法の大きなベルト状に形成する。

図４で示すメインロープ１５は、超高分子量ポリエチレンを繊維状に細長く成形した複数本の素線２５（図２に図示）をより合わせて、１本の太いロープ状に構成し、これを荷重支持部材２５３とした。この１本の太いロープ状の荷重支持部材２５３の周囲には、同じく軟性樹脂材による被覆材２６を充填して被覆する。この場合、メインロープ１５としてのロープ形状は、図４で示すように円形断面となる。

このように、超高分子量ポリエチレンで荷重支持部材２５１，２５２，２５３を構成した場合、超高分子量ポリエチレンは比重が水より小さいため、質量が鉄鋼材によるワイヤロープに比べて１／７程度と大幅に軽量となる。また、その強度は種別にもよるが３５００Ｎ／ｍｍ^２にもなり、鉄鋼製ワイヤロープの代替品として十分な強度を得る。すなわち、超高分子量ポリエチレンの繊維は軽量で柔軟性・耐摩耗性・耐屈曲疲労性に優れており、超軽量で超高強度なロープが得られる。

また、荷重支持部材２５１，２５２，２５３に軟性樹脂材の被覆２６を施した場合、この被覆材２６の高い摩擦係数により、エレベータ装置に必要な充分なトラクション性能が得られる。

被覆材２６としては、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレンゴム、クロロスルホニル−ポリエチレンゴム、エチレン酢酸ビニルゴム、ブチルゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリオレフィンゴム及び前記の化合物の２種又はそれ以上の任意の組合せからなる材料を用いればよい。

また、被覆材２６として、１００℃以上で硬化する熱硬化性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば、スチレン−ブロックコポリマー、スチレン−ジエン−ブロックコポリマー、エチレン−プロピレンジエンゴムとポリプロピレンとの混合物、ウレタンベースの熱可塑性エラストマー、コポリエステルベースの熱可塑性エラストマー、コポリアミドベースの熱可塑性エラストマー及び前記の化合物の２種又はそれ以上の任意の組合せからなる材料を用いればよい。

次に、メインロープ１５の荷重支持部材に用いる高分子材料として、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（以下、ＰＢＯと記す）繊維を用いた場合を説明する。この場合、図５で示すように、メインロープ１５は、高分子材料としてのＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂とからなる複合材料を平板なベルト状に成形した荷重支持部材３５を用いる。そして、この荷重支持部材３５の周囲を軟性樹脂材による被覆材３６により覆っている。

前述したＰＢＯ繊維は弾性率が高く、他の繊維に比べて軽量化が可能となり、昇降行程が５００〜６００ｍにもおよぶ超高層建築物向けのエレベータ装置の主索に適用した場合、ロープ自重の増加抑制に有効である。しかし、ＰＢＯ繊維は、紫外線、可視光に弱く、一般的なエラストマーによる被覆では、紫外線等に基づく強度低下が早い。

そこで、荷重支持部材３５がＰＢＯ繊維を含む場合、例えば、上述のようにＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂とからなる複合材料部材を用いた場合、被覆材３６には、紫外線吸収剤を添加剤として混入した樹脂被覆材を用い、荷重支持部材３５の周囲を被覆する。この紫外線吸収剤としては、例えば、カーボンブラックが用いられ、このカーボンブラックが添加されたポリウレタン樹脂を被覆材３６として用いる。

このように、抗張力材であるＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂からなる複合材料を荷重支持部材３５とし、その周囲を、紫外線等の光を吸収するカーボンブラックを添加したポリウレタン樹脂の被覆材３６で被覆することにより、紫外線等に基づくＰＢＯ繊維の強度低下を抑制できる。

また、ＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂との複合材料による荷重支持部材３５を被覆材３６により覆ったベルト状のメインロープ１５をエレベータ装置に適用する際、メインロープ１５と組み合わされるシーブ（図１において符号２１で示される）の直径は、複合材料部分である荷重支持部材３５の、曲げ方向に対する厚さｔの５０倍以上とする。

このように、ベルト構造の主索（メインロープ）１５と組み合わせるシーブ直径を複合材料部分の厚さｔの５０倍以上とすることで、複合材料であるエポキシ樹脂部分の早期劣化を防止でき、主索１５の耐久性が向上する。

なお、このことは図２乃至図４で示した構造の主索１５にも言えることである。すなわち、図２の場合は、複数の素線２５からなる素線群（荷重支持部材）２５１の厚さを、曲げ方向に対する厚さｔとする。図３の場合は、一列に平行配置された複数本の単体ロープ（荷重支持部材）２５２の直径を、曲げ方向に対する厚さｔとする。図４の場合は、１本のロープ部分（荷重支持部材）２５３の直径を、曲げ方向に対する厚さｔとする。これら厚さｔの５０倍以上の直径を有するシーブと組み合わせることにより、主索１５の曲げによる強度低下が抑制され、耐久性が向上する。

この実施の形態では、有機系高強度繊維のなかで最も高強度、かつ、高弾性率を有するＰＢＯ繊維の主索適用により、近年計画されている５００ｍを超えるビルディングにおいては、主索質量を１／１０程度まで低減できる。このため、建物構造への荷重負担を大幅に軽減するとともに、構造材料の使用量を削減できる。

なお、前述した各実施の形態では、荷重支持部材に超高分子量ポリエチレンを用いる場合は、主索１５を図２乃至図４で示すように構成し、ＰＢＯ繊維を用いる場合は、主索１５を図５で示すように構成した場合を説明したが、このような組み合わせに限定されるものではない。

例えば、超高分子量ポリエチレンにより、図５で示すような平板なベルト状に成形した荷重支持部材３５を用い、その周囲を軟性樹脂材による被覆材３６で覆う構成としてもよい。また、ＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂との複合材料により、細長い素線を成形し、図２で示すように、この素線２５を複数本均等に配置した素線群からなる荷重支持部材２５１を構成し、これを被覆材２６にて被覆してベルト状に形成したり、又は、図３で示すよう、複数本の素線をより合わせて、比較的細いロープ状に構成した単位ロープ２５２を２本以上横一列に平行に配置して荷重支持部材とし、この荷重支持部材を構成する複数の単位ロープ２５２の周囲を被覆材２６により被覆してベルト状に形成したり、さらには、図４で示すように、複数本の素線をより合わせて、１本の太いロープ状に構成して、これを荷重支持部材２５３とし、その周囲を被覆材２６により被覆して円形断面のロープ形状とするなど、任意に形状構造を組み合わせてもよい。勿論、ＰＢＯ繊維を用いる場合は、被覆材２６として、紫外線吸収剤を添加剤として混入した樹脂被覆材を用いる。

なお、エレベータ装置の主索に、鋼鉄製ワイヤロープ以外のものを用いる例として、前述した特許文献１，２で提案されているものを例示したが、これらはマトリックス内に炭素繊維などを含む複合材料を荷重支持部材としたものであり、本発明の実施形態で示した超高分子量ポリエチレンやＰＢＯ繊維などの高分子材料を用いて構成された荷重支持部材を有する主索とは大きく異なるものである。

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、その他のさまざま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。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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・・・エレベータ装置
１２・・・昇降路
１３・・・乗りかご
１４・・・釣合錘
１５・・・主索（メインロープ）
２０・・・巻上機
２１・・・駆動シーブ
２５・・・素線
２５１，２５２，２５３，３５・・・荷重支持部材
２６，３６・・・被覆材

本発明の実施の形態に係るエレベータ装置は、昇降路内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご及び釣合錘を、巻上機に巻き掛けられた主索により釣瓶状に昇降させるエレベータ装置であって、前記主索が、高分子材料を用いて構成された荷重支持部材を有し、この荷重支持部材を、１００℃以上で硬化する熱硬化性樹脂による被覆材にて被覆したことを特徴とする。

Claims (14)

1. 昇降路内にそれぞれ昇降可能に設けられた乗りかご及び釣合錘を、巻上機に巻き掛けられた主索により釣瓶状に昇降させるエレベータ装置であって、
   前記主索が、高分子材料を用いて構成された荷重支持部材を有することを特徴とするエレベータ装置。
2. 前記高分子材料として、分子量を１００〜７００万まで高めた超高分子量ポリエチレンを用いたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
3. 前記高分子材料として、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（以下、ＰＢＯと記す）繊維を用いたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ装置。
4. 前記荷重支持部材は、前記高分子材料としてのＰＢＯ繊維とエポキシ樹脂とからなる複合材料部材であることを特徴とする請求項３に記載のエレベータ装置。
5. 前記荷重支持部材は、前記高分子材料を細長く成形した複数の素線を、その長さ方向が前記主索の長さ方向に沿って平行で、横断方向に対して均等間隔に配置していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレベータ装置。
6. 前記荷重支持部材は、前記素線を複数本より合わせてロープ状に構成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のエレベータ装置。
7. 前記荷重支持部材は、ロープ状に構成された単位ロープが２本以上平行に配置されていることを特徴とすることを特徴とする請求項６に記載のエレベータ装置。
8. 前記荷重支持部材は、平板なベルト状に成形されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のエレベータ装置。
9. 前記荷重支持部材を、軟性樹脂材による被覆材にて被覆したことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のエレベータ装置。
10. 前記被覆材として、１００℃以上で硬化する熱硬化性樹脂を用いたことを特徴とする請求項９に記載のエレベータ装置。
11. 前記荷重支持部材が前記ＰＢＯ繊維を含む場合、紫外線吸収剤を添加剤として混入した被覆材にて前記荷重支持部材を被覆したことを特徴とする請求項３乃至請求項８のいずれかに記載のエレベータ装置。
12. 前記被覆材として、ウレタン樹脂を用いたことを特徴とする請求項９乃至請求項１１のいずれかに記載のエレベータ装置。
13. 前記紫外線吸収剤としてのカーボンブラックが添加されたポリウレタン樹脂を被覆材に用いたことを特徴とする請求項１１に記載のエレベータ装置。
14. 前記主索と組み合わされるシーブの直径は、前記荷重支持部材の、曲げ方向に対する厚さの５０倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載のエレベータ装置。

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