JP2016069132A - エレベーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エレベーターかご内に発生する音響定在波を抑制することでかご内騒音を効果的に且つ安定的に低減する手段およびそれを実現する構造について、大きなスペースを必要とすることなく、且つ意匠性を損なうことなく提供する。
【解決手段】 かご上部にはかご内からかご上に向かって筒状の共鳴器３１が設置され、該筒状共鳴器３１はかごに接続する方が開いており、その開口部はかご内側である下側を向いており、開口部の反対側は閉じていて、且つその長さはエレベーターの天井高さの１／４であるように設置され、前記開口部はかご内側から見上げた前記天井の形状を略４角形と見立てたときに、この４角形を構成する４辺のいずれか、あるいはそれらのいくつかに沿って設けられている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、エレベーターのかご構造に係り、特に低周波数においてかご内に発生する音響定在波を抑制し得るエレベーター装置の技術に関する。

高層ビルの建設技術が発達し、それに伴ってエレベーターも高速化が求められ、最近では毎分１０００ｍ以上の速度で上昇する高速エレベーターが登場し始めた。これらの高速エレベーターでは、昇降路内を高速でかごが移動するわけであるが、空気の流れのはく離によって発生する流体騒音は、速度の６乗に比例して増大するため、かご内の騒音が非常に大きくなってかご内の快適性を著しく悪化させる。これを改善するため、一般的な高速エレベーターでは特許文献１に示すような流線型のカプセルあるいはスポイラと呼ばれる部材をかごの上下に設置して空気の流れのはく離を抑制し、発生する流体騒音の低減が行なわれている。

ところで、エレベーター内の快適性向上には人の感じる騒音を低減するのが有効である。つまり、かご内の乗員の耳元位置で音圧を低減するほうが、例えば足元位置や頭上などで音圧が低減することよりも望ましい。図１２は一般的なエレベーターかごの大きさと人の大きさを比較した図であり、通常は人が立った状態で搭乗することや、搭乗時に閉塞感を感じさせないためや、逆に開放感を感じさせるために必用な頭上空間などの関係から、一般的なエレベーターかごの高さはほぼ人の身長の１．５倍から２倍程度に設計される。この場合、先述のかご内の乗員の耳元の高さは、ほぼかご天井高さの中央付近となる。

図１３は一般的な高速エレベーターのかご内騒音について、かご内乗員の耳元位置で測定した騒音の周波数特性を示した図である。図に示す通り、低周波のある帯域で、全帯域の総合音圧であるオーバーオールを支配するピークが見られ、オーバーオールを低減するにはこの低域のピークを下げなければならないことが伺える。

このかご内騒音の周波数特性における低周波のピークの原因は、かごが高速に移動する際に発生する流体騒音が支配的である音源の特性と、かご内に発生する音響定在波が支配的な伝達特性の掛け算で説明できる。このうちかご内の伝達特性に関与するかご内に発生する音響定在波についての模式図を図１４に示す。エレベーターかご内のように特に何の吸音もされていない箱形構造物の内部には、図のような音響定在波が発生することが知られており、かご内壁面が僅かに振動しただけでも、上記のような定在波が励起され、当該周波数では上記のカプセルの付加による音源の低減だけでは、なかなか騒音が低減しないという問題が発生する。しかも、先に説明したように、一般的なエレベーターかごの大きさと人の身長の関係から、人が音を聞き取る器官である耳位置が、ほぼかごの高さの中央付近にくる場合が多く、このかご内中央では、かご内に発生する上下方向の２次の音響定在波で音圧の腹となり、この発生周波数でピークを形成するため、なおさらその低減が困難となる。

このような、エレベーターかご内で発生する定在波の対策方法としては、かご内を積極的に吸音することが考えられ、特にかご内で発生する定在波が問題となるような低周波領域の吸音構造として、特許文献２ないし３にはヘルムホルツ共鳴器を用いた構成案が示されている。また特許文献４には、対象製品はエレベーターではなく電子顕微鏡用の防音カバーではあるものの、同様にカバーのような閉空間の内部に発生する低周波の音響定在波を筒状のヘルムホルツ共鳴器で抑制する技術について記載されている。なお、ヘルムホルツ共鳴器とは、問題となっている騒音の発生周波数に特化した音響エネルギ減衰装置で、共鳴器の内部の気体が当該周波数で共鳴を起こすことで、共鳴器内部と共鳴器外部を連結する部分の気体が大きく振動することで音響エネルギを散逸するものである。

特開２００５−１６２４９６号公報 特開２００２−１９３５６９号公報 特開平６−７２６７０号公報 特開２０１３ー１９１３３３号公報

エレベーターかご内のように特に何の吸音もされていない箱形構造物の内部には前述のような音響定在波が発生することが知られており、かご内壁面が僅かに振動しただけでも、上記定在波が励起され、当該周波数では上記のカプセルの付加による音源の低減だけでは、なかなか騒音が低減しない。このような、かご内で発生する定在波の対策方法として、かご内を積極的に吸音することが考えられるが、かご内で定在波が発生するような低周波領域ではヘルムホルツ共鳴器を用いるのが効果的である。しかし、大きな容積を必要とするためかごに求められる別の要求であるかご内空間の拡大と背反する。また、ヘルムホルツ共鳴器はその原理上、共鳴器の内外を連通させる通気口が必要となり、これもかごに求められる別の要求である意匠性と背反する。

本発明が解決しようとする課題は、エレベーターかご内に発生する音響定在波を抑制することでかご内騒音を効果的に且つ安定的に低減する手段およびそれを実現する構造について、大きなスペースを必要とすることなく、且つ意匠性を損なうことなく提供することである。

かご内の天井面を構成する4辺に対して、かご内からかご上に向かって設置された配管が設置され、該配管は一方が閉じて一方が開いた片開口であり、且つその長さはエレベーター天井高さの１／４であり、開口部はかご内側である下側に向いているように設置する。

本発明により、エレベーターかご内に発生する音響定在波がのうち、騒音評価点に影響を及ぼす上下方向２次のもののみを限定して効率的に吸音することができ、かご内騒音を大きなスペースを必要とすることなく、且つ意匠性を損なうことなく提供することができる。

かご内に発生する音響定在波の計算モデルを示す図である。 かご内に発生する音響定在波の計算結果を示した図である。 本発明の一実施例を示すかご内断面図である。 図３の一実施例のかごを示す斜視図である。 本発明の別の一実施例のかごを示す斜視図である。 本発明の別の一実施例のかごを示す斜視図である。 図３の構造の効果確認のための数値解析結果を示す図である。 図３の構造の効果確認のための実験結果を示すグラフである。 本発明の別の一実施例として、高速エレベーターのかごの上下に対して一般的に設けられるカプセルの内部に筒状の共鳴器を設置した例を示す図である。 本発明の別の一実施例として、高速エレベーターに一般的に設けられる気圧制御装置の配管部分に筒状の共鳴器を枝分けした例を示す図である。 本発明の別の一実施例として、高速エレベーターに一般的に設けられる内装パネルの壁内構造の下部に対して筒状の共鳴器を適用した例を示す図である。 一般的なかご内騒音評価点の位置を説明するための模式図である。 かご内騒音の周波数特性を示すグラフである。 かご内に発生する音響定在波の模式図である。

以下に説明する実施例は、運転時に発生するエレベーターかご内騒音を低減する技術に関する。その一例として昇降路内を移動するかごが発生させる空力騒音やガイドレールと車輪の摺動などに起因する固体振動音などを音源として励起されるかご内の音響定在波を低減するための技術に関するもので、特に毎分５００〜１０００ｍ以上で移動する高速エレベーターを想定したものである。

特に本実施例では、エレベーターかご内に発生する音響定在波のうち、騒音評価点に影響を及ぼす上下方向２次のもののみを限定して効率的に吸音することができ、これによりかご内騒音を大きなスペースを必要とすることなく、且つ意匠性損なうことなく提供する技術について説明する。

図１にエレベーターかご内に発生する音響定在波を解析するための数値解析モデルを、図２にその解析結果のうち低周波数側から１０次までのみを抜き出したものを示す。図２のように、ほぼ立方体で表現できるかご内部で発生する音響定在波は、幅方向および奥行き方向の１次と、高さ方向の１次から２次、更にはこれらが複合された定在波が発生して、このような特徴的な音圧分布を示す。このうちかご内騒音評価点であるかご中央で音圧の腹となるのは、図中６次の高さ方向２次の定在波だけであり、そのほかの定在波はかご中央では音圧の節となる。もちろん、幅方向や奥行き方向についても２次の定在波は発生して高さ方向２次と同様にかご内騒音評価点であるかご内中央で音圧の腹となる。しかしながら、一般的にエレベーターかごの寸法は一番長いのが高さ方向であるため、これらが発生するのは、より高次の周波数領域であり、このような高周波領域では微小ながらも存在するかご内の吸音性の影響によりそのピークはそれほど大きくはならない。結局、かご内騒音の低減に最も効果的なのは高さ方向２次の定在波を抑制することである。

即ち、図１３に示したかご内騒音周波数特性でピークを形成している最も大きな原因となっている音響定在波は、複数ある音響定在波のうちの高さ方向２次のみであり、かご内中央の騒音を低減するためにかご内で発生する全ての音響定在波を抑制する必要は無い。しかしながら、かごの天井高さを２．５ｍ〜３．５ｍとして計算した場合、上下方向２次の音響定在波の発生周波数は、音速を毎秒３４０ｍとして９７〜１３６Ｈｚとなる。一方で、スポンジやグラスウールなどの一般的な多孔質吸音材を適用した場合に常識的な厚さ・許容スペース（１００ｍｍ以下）で効果が発揮できる周波数は低く見積もっても５００Ｈｚ以上であり、前記のような１００Ｈｚ程度の低周波領域を吸音するには、数百ｍｍ〜数ｍ単位での厚さが必要となってエレベーターかご内に設置するにはあまり現実的ではない。

一方で、このような１００Ｈｚ程度の低周波領域に対して、多孔質型吸音材に比べて少ない容積で積極的に吸音できる吸音機構としてヘルムホルツ共鳴器が挙げられ、前記特許文献２ないし３ではこれが適用されたエレベーターかご構造について記載されている。しかし多孔質型に比べて小さい容積とは言っても、それでもエレベーターかご内に設置するには比較的大きな設置容積を必要とし、依然としてかごに求められる室内空間拡大という別の要求と背反する。また、ヘルムホルツ共鳴器はその原理上、共鳴器の内外を連通させる通気口が必要となり、これもかごに求められる別の要求である意匠性と背反する。

これに対して、特許文献４では対象製品こそエレベーターではなく電子顕微鏡用の防音カバーではあるものの、同様にカバーのような閉空間の内部に発生する低周波の音響定在波を筒状のヘルムホルツ共鳴器で抑制する技術について記載されている。この構成では、特許文献２ないし３よりもさらに設置スペースを小さくした構造が提示されており室内空間拡大の要求との両立は可能である。しかしながら、この構造をそのままエレベーターかご構造に適用しようとすると、筒の開口部がカバー内面の比較的見えやすい位置に対して露出する形となり、やはり意匠性と背反する。また、電子顕微鏡の使用環境であるクリーンルームとは違い、人々が土足で入り込むことを想定したエレベーターのかごの場合、筒の開端が鉛直上方に開き、且つで閉端が鉛直下方になっている配置は、ゴミや水がたまりやすい上に、この内部に物を入り込ませてしまった場合に取れなくなってしまって不都合である。

これに対して本発明では、かご内の天井の形状を略４角形と見立てたときに、この４角形を構成する４辺のいずれか、あるいはそれらのいくつかの近辺に対して、かご内からかご上に向かって筒状の共鳴器３１が設置され、該筒状共鳴器３１は一方が閉じて一方が開いた片開口であり、且つその長さはエレベーターの天井高さの１／４であり、その開口部はかご内側である下側に向いているように設置することで、これらの問題を解決する構造を提供する。

以下、本発明の実施例について図を用いて具体的に示す。

まず、本発明の基本構成について図３ないし図９を用いて説明する。図３は本発明の基本構成について説明したもので、かごの出入りドア側から見たかごの鉛直断面図である。図４は図３に示した構成について、筒状共鳴器３１の３次元的な配置を分かりやすく示した斜視図である。図のようにかご内の天井の形状を略４角形と見立てたときに、この４角形を構成する４辺のいずれか、あるいはそれらのいくつかの近辺に対して、かご内からかご上に向かって筒状の共鳴器３１が設置され、該筒状共鳴器３１は一方が閉じて一方が開いた片開口であり、且つその長さはエレベーターの天井高さＨの１／４であり、その開口部はかご内側である下側に向いている。このような構造とすることで、室内空間拡大の要求や意匠性との両立を満足させながら、かご内で発生する高さ方向２次の定在波を抑制してかご内騒音を効果的に低減し、且つゴミや水がたまったり筒状内部に物を入り込ませてしまった場合に取れなくなってしまったりする不都合を回避することができる。

図４では、かご天井裏で折り曲げた構成としたが、これは配置空間の都合がつけば、例えば図５のように直管としてもよい。また、取りつける箇所に関して前後・左右方向の区別は問わず、図５のようにドアに対して左右方向に着けても、図６のように前後方向に付けた形としてもよいし、両者が混在してもかまわない。更に、図４〜６で示した構造は、細い筒状の共鳴器をたくさんつけてもよいが、比較的広い開口のダクトを細かく仕切って構成させてもよい。

図７は本発明の効果について確認するための数値解析モデルを示したものであり、共鳴器３１が無い場合に発生している高さ方向２次の音響定在波が、例えば図３ないし図４に示したような配置方法で筒状共鳴器３１を設置することによって、これが抑制されている様子を示したものである。同図に示すように、筒状共鳴器３１が存在しない場合、かごの中央付近（耳が存在する可能性の高い付近）とかごの天井付近、床付近に１２０ｄＢ程度の音が帯上に広がっていた。これに対して、筒状共鳴器３１を取り付けたかご内では、ほぼ全体で１００ｄＢ程度の音に抑えられていることが分かった。 図８は本発明の効果について確認するために実施した実験結果を示したものであり、共鳴器３１が無い場合に１００Ｈｚ近辺で発生している高さ方向２次の音響定在波に起因した騒音レベルのピークが筒状共鳴器３１の設置によって抑制されて、約３ｄＢ程度低減する結果が得られた。

図９は本発明の別の実施例について説明する図で、該筒状共鳴器３１について、一般に高速エレベーターのかご上下に設置されるカプセル４１の内部の空間に格納した構成を示す図である。前述のように、高速エレベーターは流線型のカプセルあるいはスポイラと呼ばれる部材４１をかごの上下に設置して空気の流れのはく離を抑制し、発生する流体騒音の低減が行なわれているが、図９のようにこの空力騒音低減用のカプセル４１の内部に対して筒状共鳴器３１を設置することにより、筒状共鳴器３１がかご外部の気流を乱すことが無いため、筒状共鳴器３１によってかごが昇降路内を高速で移動する際に発生する流体騒音を新たに増やすことは無い。またカプセル４１の内部に格納した筒状共鳴器３１の筒状部分を、先に示した図５のように筒状共鳴器３１を直管で構成し、それを、カプセル４１の補強部材として用いてもよく、その場合カプセル４１そのものに補強部材が不要となるために軽量化できる他、カプセル４１が空気力学的圧力によって加振されて別の騒音源を発生するのを抑制する働きがある。

図１０は本発明の別の実施例について説明する図で、該筒状共鳴器３１について一般に高速エレベーターのかご上部に設置される気圧制御装置５１のかご側の配管部分を枝分けして設置した構成を示す図である。高速エレベーターでは地上と上空数百ｍの気圧差の影響でかごの上昇・下降と共に乗員の耳管と外耳道の圧力差が急激に変化して鼓膜に負荷がかかる、いわゆる「耳ツン現象」と呼ばれる不快な生理現象が起こる。これを軽減するために、かごは気密性が高められた上で、かご内の圧力を能動的に制御する気圧制御装置５１が取り付けられる場合もある。この場合は、気圧制御装置５１をかごの上部に設置して、気圧制御装置５１から伸びる圧力制御用の配管５２はかごの天井部に連結する。これによって、気圧制御装置５１を設置する場合の、気圧制御装置配管５２を通す為の開口はかご天井部に対して意匠性をそのなわない形で設けられる。その上で図１３に示すように本発明の筒状共鳴器３１をこの気圧制御装置配管５２のかご側の一部から枝分けして、筒状部分を天井上に設置すれば、空間効率も良いばかりか、従来の構成を大幅に変更することなく、且つ、意匠性を満足させながら、かご内で発生する高さ方向２次の定在波を抑制してかご内騒音を効果的に低減することができる。さらに、筒状共鳴器３１は下に開いた構造となっているため、内部にごみや水がたまったりすることもない。

図１１は本発明の別の実施例について説明する図で、該筒状共鳴器３１について一般に高速エレベーターの遮音性向上やかご内意匠性向上のためにかご本体壁面６０の内側に対して取り付けられる、内装化粧パネル６１の下部の、かご本体壁面６０と内装化粧パネル６１の間で構成されるスペースに対して配置した構成を示す図である。先述のように高速エレベーターでは速度とともに空力騒音が増大するために騒音対策用としてカプセルなどが設けられる。一方、かご内の意匠性改善のために、一般にかご本体壁面６０の内側に対して配置される内装化粧パネル６１を設置することでも、かごそのものの遮音性改善することができる。本実施例ではさらに遮音性を改善するために、内装化粧パネル６１の下端の、内装化粧パネル６１とかご本体壁面６０との間に対して筒状共鳴器３１を設け、且つ内装化粧パネル６１を床面から若干浮かせて配置することで、かご内で発生する音を該筒状共鳴器３１の中へ導く構成としている。これにより、従来の構成を大幅に変更することなく、且つ、意匠性を満足させながら、かご内で発生する高さ方向２次の定在波を抑制してかご内騒音を効果的に低減することができ、さらに、内装化粧パネル６１の下部に新たに設けた筒状共鳴器３１は下に開いた構造となっているため、内部にごみや水がたまったりすることもない。

１１ かご内騒音評価点
２１ かご内音響定在波の音圧の腹
３１ 筒状共鳴器
４１ カプセル
５１ 気圧制御装置
５２ 気圧制御装置配管
６０ かご本体壁面
６１ 内装化粧パネル

Claims (5)

1. 床面・天井面・前面・背面および両側面の６面で構成されるエレベーター装置のかごにおいて、前記かごの上部にはかご内からかご上に向かって筒状の共鳴器が設置され、該筒状共鳴器はかごに接続する方が開いており、その開口部はかご内側である下側を向いており、開口部の反対側は閉じていて、且つその長さはエレベーターの天井高さの１／４であるように設置され、
   前記開口部はかご内側から見上げた前記天井の形状を略４角形と見立てたときに、この４角形を構成する４辺のいずれか、あるいはそれらのいくつかに沿って設けられていることを特徴とするエレベーター装置。
2. 請求項１に記載のエレベーターかご構造において、
   該かごの上部もしくは下部あるいはその両方に対して、空力騒音低減用のカプセルが設置され、該筒状共鳴器は該カプセルの内部に格納されたことを特徴とするエレベーター装置。
3. 請求項１に記載のエレベーターかご構造において、
   該かごの上部に気圧制御装置が設置され、この気圧制御装置からかご内部へ伸びる気圧制御装置配管に対して該筒状共鳴器が枝分けされるように設置されたことを特徴とするエレベーター装置。
4. 請求項２に記載のエレベーターかご構造において、
   該筒状共鳴器の筒状部分を該カプセルの強度部材として用いたことを特徴とするエレベーター装置。
5. 請求項１ないし４に記載のエレベーターかご構造において、
   かご本体内壁面に対して内装化粧パネルを取りつけ、該内装化粧パネルの下部には、エレベーターの天井高さの１／４の長さで開口部を下側に向けた筒状共鳴器が、内装化粧パネルとかご本体内壁面の間に配置されるように構成したことを特徴とするエレベーター装置。