JP2016050118A - エレベータ - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易で、優れたエネルギー効率ならびに力伝達能力を維持できるエレベータを提供。
【解決手段】本エレベータの第１索具(3)は、エレベータ昇降路(H)内を上下に移動可能なエレベータ乗りかご(1)と釣合いおもり(2)を連結させるベルト状第１ロープ(r)を含み、ロープ(r)は昇降路(H)の上端部付近の第１ロープホイール(4)の周縁を走行する。第２索具(5)は、エレベータ乗りかご(1)と釣合いおもり(2)を連結させる歯付きのベルト状第２ロープ(R)を含み、ロープ(R)は昇降路(H)の下端部付近の第２ロープホイール(6、7)の周縁を走行する、第１および第２ロープ(r、R)はそれぞれ荷重支持部材(c、C)を含み、各荷重支持部材(c、C)はポリマーマトリクス(m)に埋め込まれた強化繊維(F)を含む複合材料で形成される。第２ロープホイール(6、7)は、歯付きベルト状第２ロープ(R)と係合する歯付き駆動ホイール(6)を含む。モータ(M)は、駆動ホイール(6)を回転させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗客および／または貨物を輸送するエレベータに関するものである。

エレベータは、一般的に、エレベータ昇降路内を上下に移動可能なエレベータ乗りかごおよび釣合いおもりを備えている。このような各エレベータユニットは索具により相互連結され、索具はエレベータユニットの上方に設置された複数のロープホイールの両側で各ユニットを懸垂する。懸垂索具を動かし、索具を動かすことでエレベータユニットを動かす力を生成するために、通常、ホイールの１つは懸垂索具に係合する駆動ホイールであり、駆動ホイールはモータにより回転する。

また、エレベータ乗りかごおよび釣合いおもりが上述の懸垂索具の他に第２の索具によっても相互連結される方式の、あまり一般的ではないエレベータが存在すること知られている。このようなエレベータでは、エレベータユニットを動かす力は懸垂索具ではなく第２の索具に係合する駆動ホイールによって提供される。このようなタイプのエレベータは一般的に低層用のエレベータであり、その揚程は通常20メートル未満である。

巻上機能の設計においては、相互に関連する多くの特性を同時に考慮しなくてはならない。後者のタイプのエレベータでは、エレベータの数々の重要な特性を一度に適切に取り入れることができないという課題があった。特に、高揚程のエレベータを実現しつつ、簡易な構造やエネルギー効率を維持し、力の伝達能力（および、それによって得られる吊り上げ能力）を高水準に維持することが困難であった。

本発明はこのような点に鑑み、とりわけ、上述の公知のエレベータにおける問題点および本明細書において後述する課題を解決することを目的とする。本発明は、中層建造物に適し、また高層建造物にも適する方式で、構造が簡易で、優れたエネルギー効率ならびに力伝達能力（およびそれにより得られる吊り上げ能力）を維持できるエレベータを提供することを目的とする。とくに、エレベータの可動部を軽量化できるため、エレベータを簡易化しおよびエネルギー効率を促進する有効的な実施例を示す。可動部には、少なくとも乗りかごと、乗りかごに連結される索具が含まれる。とくに、エレベータは、懸垂用に最適化された第１ロープ、具体的には、乗りかごおよび釣合いおもりを上述の１つ以上の第１ロープホイールの両側にて支持する能力に関して最適化されたロープを備える。また、エレベータは、動作制御力の伝達用に最適化された第２ロープ、具体的には、牽引力を駆動ホイールから得て、乗りかごおよび釣合いおもりに伝達する能力に関して最適化されたロープを備える。

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案する。エレベータは、エレベータ昇降路と、エレベータ昇降路内を上下に移動可能なエレベータ乗りかごと、エレベータ昇降路内を上下に移動可能な釣合いおもりと、第１索具とを含み、第１索具は、エレベータ乗りかごと釣合いおもりを相互に連結させる１本または複数本のベルト状第１ロープを含み、１本または複数本のロープはそれぞれエレベータ昇降路の上端部付近に取り付けられた１または複数の第１ロープホイールの周縁を走行し、１本または複数本の第１ロープはそれぞれ１または複数の荷重支持部材（c）を含み、各荷重支持部材はポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合材料で形成される。エレベータは第２索具をさらに含み、第２索具はエレベータ乗りかごと釣合いおもりを相互に連結させる１本または複数本の歯付きのベルト状第２ロープを含み、１本または複数本のロープはそれぞれエレベータ昇降路の下端部付近に取り付けられた１または複数の第２ロープホイールの周縁を走行し、１本または複数本の第２ロープはそれぞれ１または複数の荷重支持部材を含み、各荷重支持部材はポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合材料で形成される。１または複数の第２ロープホイールは、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープと係合する歯付き駆動ホイールを含む。エレベータは駆動ホイールを回転させるモータをさらに含む。

本エレベータでは、とくに好適には、駆動ホイールの第１の側では、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープが第１の側に掛かる釣合いおもりに連結され、駆動ホイールが第１回転方向に回転することで、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを第１の側から第２の側に移動させて、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープの第１の側における長さを短くするように構成され、これにより、駆動ホイールは、第１回転方向に回転すると、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを介して釣合いおもりを下方向に引くように構成され、駆動ホイールの第２の側では、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープが第２の側に掛かる乗りかごに連結され、駆動ホイールが第２回転方向に回転することで、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを第２の側から第１の側に移動させて、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープの第２の側における長さを短くするように構成され、これにより、駆動ホイールは、第２の回転方向に回転すると、歯付きベルト状第２ロープを介してエレベータ乗りかごを下方向に引くように構成される。

本エレベータではさらに、とくに好適には、各第１ロープの第１および第２端部、ならびに各第２ロープの第１および第２端部は、エレベータ乗りかごおよび釣合いおもりにそれぞれ固定される。

好適には、１本または複数本の第１ロープはそれぞれ、第１ホイールとロープと間でロープの長手方向に力を伝達するためのポジティブエンゲージメント（主体的な係合）ではなく、第１ホイールで係合される。これにより、ロープの構造、ならびにロープホイールの構造が簡易になり、その製造が容易になる。とくに、ポジティブエンゲージメントに不可欠な複雑な外形を形成するための多量な被膜を必要としないため、ロープ構造をきわめて軽量にできる。被膜は一般的に繊維強化複合材に比べて重く、ともするとロープの全重量の大部分を占めてしまう。そのため、１本または複数本の第１ロープはいずれも歯部を有していないことがとくに望ましい。

好適には、１本または複数本のベルト状第１ロープは、ロープの全長にわたって均一な断面を有する。これにより、ロープの構造が簡易で容易に製造でき、例えば押し出し成形法によって被膜を第１ロープの荷重支持部材の周りに成形する連続処理を行うことで製造できる。

好適には、１または複数の第１ロープホイールはいずれも非駆動型であり、第１ロープは非駆動型ロープホイールの周縁のみを走行する。

好適な一実施例において、第１ロープはそれぞれ、ロープの長手方向を向く案内リブおよび案内溝を備えた少なくとも１つの起伏状辺を有し、起伏状辺は１または複数の第１ロープホイールの起伏状周縁部に接して走行するように構成され、起伏状周縁部はロープの起伏状辺に対応する構成を有している。したがって、ロープホイールは、簡易なロープ構造で、ロープの長手方向におけるポジティブエンゲージメントを行わずに、第１ロープを横方向の適切な位置に誘導できる。このように、提示するエレベータシステムでは、第１ロープの構造および横方向の適切な位置への誘導を懸垂用に最適化する。溝を簡単に形成するために、第１ロープは、被膜に埋め込まれた荷重支持部材を有し、被膜は、エラストマーからなり、ロープの外面を構成することで起伏状辺を形成する。別の好適な実施例では、第１ロープはそれぞれ、１または複数の第１ロープホイールの上反りした周縁部に接して走行するよう取り付けられる平坦な辺を少なくとも１辺有する。これにより、ロープホイールは、ロープ構造がより簡易にも関わらず、第１ロープを横方向の適切な位置に誘導できる。

好適には、各第２ロープの荷重支持部材は被膜に埋め込まれ、被膜はエラストマーからなり、ロープの外面を構成し、歯形状であるため、歯付きベルト状第２ロープの歯部を構成する。同様に、好適には、各第１ロープの荷重支持部材も被膜に埋め込まれ、被膜はエラストマーからなり第１ロープの外面を構成する。

好適には少なくとも歯付き駆動ホイールが、また好適には１または複数の第１ロープホイールのすべても、エレベータ昇降路の下端部内または昇降路下端部の側方もしくは下方に設けられた空間に取り付けられる。

好適には、１または複数の第１ロープホイールはエレベータ昇降路の上端部内または昇降路上端部の側方もしくは上方に設けられた空間に取り付けられる。

好適には、第１ロープの強化繊維はカーボンファイバである。第２ロープの強化繊維はカーボンファイバであることが望ましいが、代わりに、例えばセルロースナノファイバなど、別の繊維であってもよい。好適な一実施例において、第２ロープの強化繊維は、第１ロープの強化繊維と同じ繊維である。そして、好適には、第１ロープの強化繊維はカーボンファイバであり、第２ロープの強化繊維もカーボンファイバである。別の好適な実施例では、第２ロープの強化繊維は、第１ロープの強化繊維と異なる。そして、好適には、第１ロープの強化繊維はカーボンファイバであり、第２ロープの強化繊維はセルロースナノファイバである。

好適な一実施例においては、本エレベータは上述の索具のみを備える。別の好適な実施例では、上記第１索具、上記第１ロープホイール、上記釣合いおもり、モータによって回転可能な上記駆動ホイール、および上記第２索具がそれぞれ２つずつ設けられている。これにより、エレベータの設計において複数の利点および選択肢を得ることができる。利点の１つは、釣合いおもりの大きさをより小さくできることである。小型の釣合いおもりを使用することで、とくにエレベータ昇降路の幅方向および奥行方向の双方で空間効率がより良くなる。その他に、本発明による配置を用いることで、ロープ配置およびエレベータの配置を多様化でき、レイアウト設計がより容易になるという利点もある。さらには、応力が小さいため、昇降路の構造を従来の方式よりも軽量で安価にできるという利点もある。典型的な例として、本エレベータにおいて、釣合いおもりおよび乗りかごはガイドレールに沿って走行することが望ましい。複数の釣合いおもりを用いる利点の１つは、ガイドレールの力を２本のガイドレールではなく４本のガイドレールに分散できることであり、この場合、より小型で安価なガイドレールを使用できる。さらに別の利点は、方式全体が、その対称性ゆえに変更が容易で、大きさの異なる昇降路に適応させやすいため、製造可能な方式を簡単に見つけ出すことができることである。

好適には、上述の荷重支持部材はロープの長手方向に平行である。そのため、ロープの長手方向において当該ロープに優れた縦剛性をもたらすことができる。また、強化繊維も好適にはロープの長手方向に平行であり、より容易にロープに縦剛性をもたらすことができる。

複合材料は、好適には、個々の強化繊維がロープの長手方向と平行になるように構成される。したがって、繊維は実質的に互いにより合わされていない。その結果、各繊維がロープに優れた縦剛性をもたらす。個々の強化繊維は、好適にはマトリクス内に実質的に均等に分布し、荷重支持部材の個々の強化繊維の実質的にすべてが共通のマトリクスmによって相互に結び付けられる。

繊維の座屈を低減させ、ロープの曲げ半径を小さくしやすくするために、とくにポリマーマトリクスは硬質であることが望ましく、具体的には非エラストマー系であるとよい。最も適した素材は、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。荷重支持部材40のマトリクスは、好適にはポリマーマトリクスの弾性率Eが２GPa超、最も好適には2.5GPa超、さらに好適には2.5〜10GPaの範囲であることが望ましく、とりわけ2.5〜3.5GPaの範囲が最も望ましい。このような構成には、ロープの使用年数を延ばすことができるという利点がある。

好適には、第１および第２ロープの複合材料からなる荷重支持部材の繊維Fは非金属繊維であり、具体的には、密度が4000kg/m³未満、引っ張り強度が1500N/mm²超の繊維である。

エレベータの揚程は50メートルより高いことが好ましく、100メートルを超えてもよい。このような揚程は上記エレベータによって実現可能であり、上述の好適な各特徴によりさらに実現しやすくなる。

乗りかごは、好適には２つ以上の乗り場に対応するように構成されている。乗りかごは、好適には、乗り場からの呼び、および／または乗りかご内での目的階指定に応答して、乗り場および／またはエレベータ乗りかご内の乗客に応対する。好適には、乗りかごは１名以上の乗客を収容するのに適した内部空間を有し、閉じた内部空間を形成するドアを備えていてもよい。

本発明の目的の１つ以上は、上述の構成によって達成される。本エレベータでは、駆動ホイールは、主として乗りかごおよび釣合いおもりを懸垂する機能を果たさない第２索具に対して作用するように構成され、エレベータ昇降路の上端部ではなく下端部近傍に配設されるものであり、通常は、この位置に設置することになっている。この配置により、エレベータを簡易に製造でき、保守も容易になるという利点が得られる。一方で、巻上機能に関する構成要素の特性、とくに懸垂機能をもたらす第１索具の特性および動作制御用の力伝達機能をもたらす第２索具の特性を別々に最適化して、それぞれが主としてもたらす機能に最も適合できるという利点も得られる。ロープは繊維補強複合材から形成されるため、軽量な構造で縦剛性および引っ張り強度に優れている。そのため、エレベータの実質的に全ての索具においてロープの重量に関する課題を解消できるため、高揚程のエレベータを構築可能となる。このように、ロープ張力を高めずに確実な牽引力を得るため、駆動ホイールと第２ロープとの間のポジティブエンゲージメントは重要であり、高揚程を可能とするロープを使用して、駆動ホイールの特有の配置によってロープ張力を得る。

以下に、いくつかの例を挙げて、添付図面を参照しながら本発明について詳細に述べる。

本発明の実施例に係るエレベータの概略側面図である。 本発明の別の実施例に係るエレベータの概略側面図である。 図１または図２に示す駆動ホイールに接している第２ロープの概略断面図である。 図３ａの線Ａ−Ａにおける断面を示す。 図３ａおよび図３ｂに示す歯付きベルト状ロープの歯部の表面パターンの好適な例を示す。 図１または図２に示す、一実施例に係るロープホイールに接する第１ロープの概略断面図であり、第１ロープには溝が設けられている。 図１または図２に示す、一実施例に係るロープホイールに接する第１ロープの概略断面図であり、ロープホイールに載る第１ロープ表面は平坦である。 円内に、図３ないし図５に示す荷重支持部材の部分拡大断面図を示す。 第１および第２ロープの断面の別例を示す。

図１はエレベータを示し、エレベータは、エレベータ昇降路H、昇降路H内を上下に移動可能なエレベータ乗りかご１、昇降路H内を上下に移動可能な釣合いおもり２、およびエレベータ乗りかご１と釣合いおもり２を相互に連結する１本または複数本のベルト状第１ロープrを含む第１索具３を備える。１本または複数本のロープrはそれぞれエレベータ昇降路Hの上端部付近に取り付けられた１または複数の第１ロープホイール４の周縁を走行する。１本または複数本の第１ロープrはそれぞれに１または複数の荷重支持部材cを備え、各荷重支持部材cはロープrの長手方向にロープrの全長にわたって延びる。また、各荷重支持部材cはポリマーマトリクスmに埋め込まれた強化繊維Fを含む複合材料で形成される。本エレベータは、エレベータ乗りかご１と釣合いおもり２を相互に連結する１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRを含む第２索具５をさらに備える。各第２ロープRはエレベータ昇降路Hの下端部付近に取り付けられた１または複数の第２ロープホイール６、７の周縁を走行する。１本または複数本の第２ロープRはそれぞれ１または複数の荷重支持部材Cを備え、各荷重支持部材CはロープRの長手方向にロープRの全長にわたって延びる。また、各荷重支持部材Cはポリマーマトリクスmに埋め込まれた強化繊維Fを含む複合材料で形成される。１または複数の第２ロープホイール６、７は、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRに係合する歯付き駆動ホイール６を含む。エレベータは、駆動ホイール６を回転させるモータMをさらに備える。エレベータは、モータMを制御するよう構成された自動エレベータ制御装置１００をさらに備え、制御装置により駆動ホイール６の回転を自動的に制御可能であり、さらには乗りかご１および釣合いおもり２の動作も自動的に制御可能である。

これら第１および第２索具３、５は互いに独立し、それぞれ別のロープホイールの周縁を走行する。第１ロープrは、乗りかごと釣合いおもりを相互に連結し、昇降路内において第１ロープホイール４の両側で乗りかごと釣合いおもりを懸架する手段として機能する。ロープホイールはロープrに対し、懸垂効果をもたらすために必要な上向きの反力を与える。第２ロープRは、モータMから乗りかごまたは釣合いおもりのいずれかに下向きの牽引力を伝達する手段として機能し、どちらに伝達するかは、エレベータ乗りかごが移動する方向によって決まる。具体的には、駆動ホイール６の第１の側において、上述の１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRが第１の側に掛かる釣合いおもり２に連結され、駆動ホイール６が第１回転方向に回転することにより、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRが第１の側から第２の側へと移動して、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRの第１の側における長さが短くなるように構成される。このように、駆動ホイール６は、第１の回転方向にロープホイール６が回転すると、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRを介して釣合いおもり２を下方向に引くように構成されている。また、駆動ホイールの第２の側においては、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRは第２の側に掛かる乗りかご１に連結され、駆動ホイール６が第２回転方向に回転することにより、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRが第２の側から第１の側へと移動して、１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープRの第２の側における長さが短くなるように構成される。このように、駆動ホイール６は、第２の回転方向にロープホイール６が回転すると、第２ロープRを介して乗りかご１を下方向に引くように構成されている。

図２はエレベータを示す。本エレベータは図１に関連して説明したエレベータと概ね同様のものであるが、この例では、上記第１索具、上記第１ロープホイール、上記釣合いおもり、モータにより回転される上記駆動ホイール、および上記第２索具がそれぞれ２つずつ設けられている。ただし、駆動ホイール６、６’は、好適には駆動ホイール６、６’の双方を回転させる共通のモータMを有する。図１に関連する説明の通り、本エレベータもモータMを制御するよう構成された自動エレベータ制御装置100を備え、制御装置により駆動ホイール６、６’の回転を自動的に制御可能であり、さらには乗りかご１および釣合いおもり２、２’の動作も自動的に制御可能である。

図３ａないし図３ｃは、第２ロープR、R’、および第２ロープR、R’と駆動ホイール６との係合について、より好適な詳細を示す。上述のとおり、第２ロープR、R’は歯付きロープである。駆動ホイール６、６'の歯部tとベルト状第２ロープR、R’の歯部とが噛み合う。このような方法により、ロープ張力が高くなくても確かな牽引力を得られるという利点がある。よって、駆動ホイール６、６’は、本来は乗りかごおよび釣合いおもりを懸垂する機能を果たさない第２索具に作用するように構成できる。歯付きロープR、Rは、ロープR、R’がロープR、R’の長手方向にロープの全長にわたって配された多数の歯部tを有するものである。これに対し、歯付き駆動ホイール６、６’はホイールの外周に沿って配された多数の歯部t2を有する。歯部t、t2は、谷部を間に有する複数の尾根部を形成し、尾根部および谷部はそれぞれ、少なくとも実質的にロープR、R’の横断方向および少なくとも実質的に駆動ホイール６、６’の軸方向に延びる。尾根部および谷部は、ロープの長手方向に対して平角であってもよいが、好適にはシェブロンパターンを構成する。これにより、ベルト状ロープR、R’は駆動ホイール６、６’の周縁に集中する。とくに、歯部t、t2は、Ｖ字型またはＵ字型をしているとよい。

さらに好適には、第２ロープR、R’の構造は、各第２ロープR、R’の荷重支持部材Cが被膜pに埋め込まれていて、被膜pは、エラストマーからなり、ロープR、R’の外面を形成し、歯形状を有することにより歯付きベルト状第２ロープRの歯部を構成している。

好適には、各第１ロープrの第１および第２端部、ならびに各第２ロープR、R’の第１および第２端部は、図１および図２に示すように、エレベータ乗りかご１および釣合いおもり２に固定される。このようなシステムでは、第１および第２索具３、５がそれぞれ同一の閉ループの一部を構成することにより、縦剛性全体がまとめられ、エレベータ使用中における逆転可能なロープ伸長に有利である。

１または複数の第１ロープホイール４、４’はそれぞれ非駆動型であり、第１ロープr、r’は非駆動型ロープホイール４、４’のみの周縁を走行する。したがって、エレベータ乗りかご１および釣合いおもり２、２’を動かす力は、第２ロープR、R’にだけ加えられる。

ここに提示するエレベータシステムでは、第１ロープr、r’の構成および横方向の適切な位置への誘導を懸垂に関して最適化でき、より具体的には、乗りかご１および釣合いおもり２、２’を１または複数の第１ロープホイール４、４’の両側にて支持する機能に関して最適化可能である。また、第２ロープR、R’の構成および横方向の適切な位置への誘導を動作制御用の力の伝達に関して最適化でき、具体的には、駆動ホイール６、６’から牽引力を受け取って乗りかご１および釣合いおもり２、２’に伝達する機能に関し最適化可能である。好適には、上述の１本または複数本の第１ロープrはそれぞれ、第１ホイール４とロープrとの間でロープrの長手方向に力を伝達するために、ポジティブエンゲージメントではなく、第１ホイール４で係合される。ロープの長手方向では、係合は摩擦によるものである。１本または複数本のベルト状第１ロープr、r’はそれぞれ歯付きでないことがとくに好ましく、すなわち、ロープrの長手方向にロープの全長にわたって歯部が分布していない。

図４および図５は、第１ロープr、r’の別の好適な構造を示す。どちらの例においても、第１ロープr、r’は歯部を有していない。よって、ロープの全長にわたって均一な断面を有するようにロープを形成できるため、ロープ構造が簡易であり、製造が容易である。ロープとロープが周縁を走行するロープホイールとの係合を介して牽引力を伝達しなくてもよいため、歯部を必要としない。図４に示す代替例では、各第１ロープrは、ロープr、r’の長手方向を向く案内リブおよび案内溝を備えた起伏状辺を少なくとも１つ有する。起伏状辺は第１ロープホイール４、４'の起伏状周縁部に接して走行するように構成されている。当該周縁部には案内リブおよび案内溝が設けられ、周縁部がロープr、r’の起伏状辺に対応する部分を構成している。これによりロープホイール４、４’がロープrを横方向の適切な位置に誘導するが、ロープr、r’の長手方向にはポジティブエンゲージメントがなされない。図５に示す代替例では、各第１ロープr、r’は、その長手方向において平坦であり、ロープホイール４、４’の平滑な上反り周縁部に接して走行する辺を有し、具体的には、ロープホイール４、４’の上記周縁部およびロープr、r’はいずれも、相手方のくぼみ内に延びる突起部を有していない。この場合、ロープr、r’は、いわゆるフラットロープである。上反りしたロープホイール４、４’により、ロープr、r’は、横方向、つまりロープホイール４、４’の軸方向の適切な位置に誘導される。

さらに、第１ロープrの構造は、好適には次の通りである。すなわち、各第１ロープrの荷重支持部材cが被膜pに埋め込まれ、被膜pはエラストマーからなり、ロープr、r’の外面を形成し、歯部のない形状である。

上述のように、第１ロープr、r’および第２ロープR、R’はベルト状であり、したがって、ロープの幅wのほうが厚さよりも実質的に大きい。多くのエレベータにおいてはロープの屈曲半径を小さくする必要があるため、上述のようなロープはエレベータでの使用に適している。各ロープr、r’、R、R’は、ロープr、r'、R、R’の長手方向にその全長にわたって延びる連続した荷重支持部材c、Cを備える。各ロープr、r’、R、R’に含まれる荷重支持部材c、Cの数は、図３ａ、図４、および図５に示す２本よりも多くてもよく、あるいは少なくてもよい。各荷重支持部材c、Cはロープr、r'、R、R’の長手方向に平行なため、ロープr、r’、R、R’に優れた縦剛性をもたらす位置にある。繊維Fは好適には連続繊維であり、具体的には、荷重支持部材c、Cの全長にわたって連続し、またロープr、r’、R、R’の全長にわたって連続している。ロープr、r'、R、R’にエレベータでの使用に適した回転半径をもたせるために、ロープの幅と厚さの比を実質的に大きくすることが望ましく、具体的には、２よりも大きくし、好適には図示のように４よりも大きくする。これにより、上述した繊維強化複合材料のような、実質的に曲げ剛性の高い素材がロープに含まれていたとしても、ロープr、r'、R、R’の曲げ半径を適正な大きさにできる。ロープはベルト状のため、ロープの幅方向に延びる２つの対向する幅広辺を有し（両幅広辺は図３ａ、図４、図５、および図７において上下方向に向かい合う）、また、横方向側面を有する（上記図面において左右で向かい合う）。各ロープr、r'、R、R’はロープホイール４、４'、６、７、６’の周縁を走行し、ロープr、r’、R、R’の幅広辺が、該当するロープホイールに接する。好適には、索具３、３’、５、５’のそれぞれに複数本のロープr、r’、R、R’が含まれる。その場合、同一索具のロープr、r'、R、R’は、ロープホイールの軸方向で互いに隣接し且つロープの幅方向wで互いに隣接した各ロープホイールの周縁を走行し、各ロープr、r’、R、R’の幅広辺は、該当するホイールに接する。

上述のとおり、荷重支持部材c、Cは、好適には、図示のようにロープr、r’、R、R’の表面を形成する弾性被膜pに埋め込まれている。被膜pは、好適にはエラストマーで形成される。概して、弾性被膜pは、ロープr、r'、R、R’に良好な耐摩耗性をもたらし、ロープを保護し、荷重支持部材c、Cを相互に隔離させる。また、弾性被膜pによって、荷重支持部材c、Cの形状に影響を及ぼすことなくロープの表面に所望の形状に成形可能である。エラストマーは、好適にはポリウレタンであり、ポリウレタンはエレベータでの使用における牽引力および耐久性について最も良い結果をもたらすことができる。

上述のとおり、各荷重支持部材c、Cは、ポリマーマトリクスmに埋め込まれた強化繊維Fを含む複合材料で形成される。図６は円内に、ロープr、r'、R、R’の荷重支持部材c、Cの部分拡大断面図を示す。複合材料は、とくに繊維が後述の種類から形成されている場合、ロープr、r’、R、R’に軽量でかつ優れた縦剛性をもたらし、この点はエレベータにとって好ましい性質のひとつである。

繊維の座屈を低減し、且つロープの曲げ半径を小さくしやすくするために、とくにポリマーマトリクスは硬質であることが望ましく、具体的には非エラストマー系であるとよい。最適な素材は、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。荷重支持部材c、Cのマトリクスは、好適にはポリマーマトリクスの弾性率Eが２GPa超、最適には2.5GPa超、さらに好適には2.5〜10GPaの範囲であることが望ましく、とりわけ2.5〜3.5GPaの範囲が最も望ましい。このような構成には、ロープの使用年数を延ばすことができるという利点がある。ただし、座屈に関して生じ得る問題を考慮しない場合、ゴムなど、上述の素材以外の高分子材料で形成してもよい。

複合材料は、好適には、個々の強化繊維Fがロープr、r’、R、R’の長さ方向と平行になるように構成される。よって、繊維Fは実質的に互いにより合わされていない。そのため、繊維Fはロープに優れた縦剛性をもたらす。具体的には、繊維は張力を受ける状況下で実質的に真っ直ぐにならないように配置されるため、実質的により合わせている繊維またはワイヤで形成されるものに比べ、実質的により堅固な構造が得られる。

個々の強化繊維は、好適にはマトリクス中に実質的に均等に配置され、荷重支持部材の実質的にすべての強化繊維がすべての繊維に共通のマトリクスmによって相互に結び付けられる。マトリクスmは、化学結合によって個々の繊維すべてを実質的に固定させている。ロープr、r’、R、R’の複合材料からなる荷重支持部材は、国際公開公報第WO2009-090299号に開示される複数の荷重支持複合材料部材のうちのいずれか１つによるものでよい。

ロープr、r’、R、R’の断面図のいくつかの別例を図７に示す。

上述の第１ロープr、r’の強化繊維Fは、好適にはカーボンファイバである。そのため、ロープに優れた縦剛性が備わり、軽量構造で優れた引っ張り強度が得られる。ロープの重量に関する問題が解消されるため、高揚程のエレベータを構築可能となる。とくに、金属材料からなるロープにおける、ロープの引っ張り強度がロープ自体の重量を支えるのに不十分であるという問題が解消される。第１ロープrはエレベータの使用中に最大の力がかかるロープであるため、ロープの重量について妥協することなく第１ロープrの素材をロープの縦剛性および引っ張り強度に関し最適化することは重要である。

第２ロープR、R’の強化繊維Fもまた、好適にはカーボンファイバである。これにより、第２ロープR、R’にも優れた縦剛性が備わり、軽量構造で優れた引っ張り強度が得られる。このように、ロープの重量に関する問題が解消されるため、高揚程のエレベータを構築可能となり、駆動ホイール６、６’から乗りかご１または釣合いおもり２、２’への力伝達の効果が得られる。ただし、第２ロープR、R'の荷重支持部材Cの繊維Fは必ずしもカーボンファイバである必要はない。別の好適な代替例として、第２ロープR、R'の荷重支持部材Cの繊維Fはセルロースナノファイバでもよい。セルロースナノファイバはロープに比較的良好な縦剛性および引っ張り強度をもたらすが、曲げやすい。そのため、駆動ホイール６、６’の半径をより自由に選択できる。

第２ロープR、R’の強化繊維Fが第１ロープrの強化繊維Fと異なる場合、第１および第２索具の特性をそれぞれの機能に応じて最適化してもよい。その場合、好適には、第１ロープr、r'の強化繊維Fをカーボンファイバとし、第２ロープR、R’の強化繊維Fをセルロースナノファイバとする。

ロープホイールを取り付ける際には、好適には、図示のように、少なくとも歯付き駆動ホイール６、６’を、また好適には１または複数の第１ロープホイール６、７のすべてをエレベータ昇降路Hの下端部の内側に取り付けるようにする。ただし、別の方法として、ホイール６、７、６’を昇降路Hの下端部の側方または下方に設けられた空間に取り付けることも可能である。ロープホイールのさらに好適な取り付け方として、１または複数の第１ロープホイール４、４’は昇降路Hの上端部内側に取り付ける。ただし、別の方法として、ホイール４、４’を昇降路Hの上端部の側方または上方に設けられた空間に取り付けることも可能である。

上述のとおり、本エレベータは１または複数の釣合いおもり２、２’を備えていてもよい。エレベータに釣合いおもり２が１つしかない場合には、このおもりだけでエレベータ乗りかごの質量の全部または一部とバランスを取ることが望ましい。エレベータに釣合いおもり２が２つ有る場合は、２つのおもりで合わせてエレベータ乗りかごの質量の全部または一部とバランスを取ることが望ましい。

上記説明および添付図面は本発明を例示しているに過ぎないことを理解されたい。当業者には明白なことであるが、本発明の概念は、種々の手法で実現可能である。本発明ならびに本発明の実施例は上記の例に限定されるものでなく、本願特許請求の範囲において変更してもよい。

1 エレベータ乗りかご
2 釣合いおもり
3 第１索具
4 第１ロープホイール
5 第２索具
6 第２ロープホイール（駆動ホイール）
7 第２ロープホイール
r、R ロープ
H エレベータ昇降路
M モータ
100 自動エレベータ制御装置

Claims (15)

1. エレベータ昇降路と、
   該エレベータ昇降路内を上下に移動可能なエレベータ乗りかごと、
   該エレベータ昇降路内を上下に移動可能な釣合いおもりと、
   前記エレベータ乗りかごと前記釣合いおもりを相互に連結させる１本または複数本のベルト状第１ロープを含み、該１本または複数本のロープはそれぞれ前記エレベータ昇降路の上端部付近に取り付けられた１本または複数本の第１ロープホイールの周縁を走行し、該１本または複数本の第１ロープはそれぞれ１または複数の荷重支持部材を含み、各荷重支持部材はポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合材料で形成される第１索具と、
   前記エレベータ乗りかごと前記釣合いおもりを相互に連結させる１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを含み、該１本または複数本のロープはそれぞれ前記エレベータ昇降路の下端部付近に取り付けられた１または複数の第２ロープホイールの周縁を走行し、該１本または複数本の第２ロープはそれぞれ１または複数の荷重支持部材を含み、各荷重支持部材はポリマーマトリクスに埋め込まれた強化繊維を含む複合材料で形成される第２索具と、
   前記１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープと係合する歯付きの駆動ホイールを含む前記１または複数の第２ロープホイールと、
   前記駆動ホイールを回転させるモータとを含む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、前記駆動ホイールの第１の側では、前記１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープが該第１の側に掛かる前記釣合いおもりに連結され、該駆動ホイールは第１回転方向へ回転することで前記１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを前記第１の側から第２の側へと移動させて該１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープの第１の側における長さを短くするように構成され、これにより、該駆動ホイールは、第１回転方向に回転されると、該１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを介して前記釣合いおもりを下方向に引っ張るように構成され、該駆動ホイールの第２の側では、前記１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープが該第２の側に掛かる前記エレベータ乗りかごに連結され、前記駆動ホイールは第２回転方向へ回転することで該１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープを該第２の側から前記第１の側へと移動させて該１本または複数本の歯付きベルト状第２ロープの第２の側における長さを短くするように構成され、これにより、該駆動ホイールは、前記第２回転方向に回転されると、該歯付きベルト状第２ロープを介して前記エレベータ乗りかごを下方向に引っ張るように構成される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、前記第１ロープの第１および第２端部、および前記第２ロープの第１および第２端部は、それぞれ前記エレベータ乗りかごおよび前記釣合いおもりに固定される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本または複数本の第１ロープはそれぞれ、第１ホイールとロープと間でロープの長手方向に力を伝達するためのポジティブエンゲージメントではなく、第１ホイールで係合され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１本または複数本のベルト状第１ロープはいずれも歯部を有していない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１本または複数本のベルト状第１ロープはそれぞれ、ロープの全長にわたって均一な断面を有す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１または複数の第１ロープホイールはいずれも非駆動型であり、前記第１ロープは該非駆動型のロープホイールの周縁のみを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、前記第１ロープはそれぞれ、該ロープの長手方向を向く案内リブおよび案内溝を備えた少なくとも１つの起伏状辺を有し、該起伏状辺は前記１または複数の第１ロープホイールの起伏状周縁部に接して走行するように構成され、該起伏状周縁部は前記ロープの起伏状辺に対応する構成を有することを特徴とするエレベータ。
9. 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、前記第１ロープはそれぞれ、前記１または複数の第１ロープホイールの上反りした周縁部に接して走行するように取り付けられる平坦な辺を少なくとも１つ有することを特徴とするエレベータ。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記各第２ロープの前記荷重支持部材は被膜に埋め込まれ、該被膜はエラストマーからなり、該第２ロープの外面を形成し、歯形状を有することを特徴とするエレベータ。
11. 請求項１ないし10のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記各第１ロープの前記荷重支持部材は被膜に埋め込まれ、該被膜はエラストマーからなり、該第１ロープの外面を形成することを特徴とするエレベータ。
12. 請求項１ないし11のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記第１ロープの前記強化繊維はカーボンファイバであることを特徴とするエレベータ。
13. 請求項１ないし12のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記第２ロープの前記強化繊維はカーボンファイバ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、前記第２ロープの前記強化繊維は、前記第１ロープの前記強化繊維とは異なる繊維であり、好適には、該第１ロープの該強化繊維はカーボンファイバであり、該第２ロープの該強化繊維はセルロースナノファイバであ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、個々の強化繊維は前記ロープの長さ方向と平行であることを特徴とするエレベータ。
    

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