JP2020066535A - エレベータシステム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の問題を解決する、特に高層建物のためのエレベータシステムを提供する。
【解決手段】本開示は、特に高層建物のためのエレベータシステムであって、該エレベータシステムは、
１つまたはそれ以上の電化サービス装置を含むエレベータかご（１１０）と、
つり合い重り（１２０）と、
つり合い重り（１２０）内に収容されている電源（１７０）と、
第１の端でエレベータかご（１１０）に接続されており、第２の端でつり合い重り（１２０）に接続されており、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヤーン（２２０）を含む巻上ケーブル（１３０）と、を含み、ＣＮＴヤーン（２２０）は、エレベータかご（１１０）およびつり合い重り（１２０）を機械的に支持しており、且つ、電源（１７０）から電化サービス装置までの導電体である、エレベータシステムに関する。
【選択図】図１

Description

本開示は、特に高層建物のためのエレベータシステムに関する。

知られているように、エレベータシステムは、一般的に、巻上ケーブルによってつり合い重りに連結されているエレベータかごを含む。巻上ケーブルは、エレベータ昇降路の頂部に通常配置されているシーブまたはシーブシステム上を通過し、エレベータ昇降路の頂部は、モータを備えており、モータは、シーブまたはシーブシステムを作動させることによって、巻上ケーブルを通してエレベータかごを上下に移動させる。巻上ケーブルは、通常、１つまたはそれ以上のスチールロープまたはベルトによって作られている。

一般的に、エレベータシステムはまた、エレベータかごに電力およびデータ信号を伝送するためのトレーリングケーブルを含む。特に、トレーリングケーブルは、照明装置、ディスプレイ、インターフォン、空調システム、換気システム等のようなエレベータの電化サービス装置のための電力を伝送することができる。エレベータの「サービス装置」とは、エレベータの移動に伴わないすべての装置を意味している。

トレーリングケーブルは、通常、一端がエレベータかごに固定され、他端が、例えば、エレベータ行程に関して中間位置で、エレベータ昇降路の１つの側面上に配置されている分電ボックスに固定されている。

トレーリングケーブルは、通常、遮蔽層によって包封されている電力または通信導電体で作られている。

ますます高くなる建物に対する増大する需要に鑑みると、特に、エレベータかご支持のための巻上ケーブル、および、トレーリングケーブルに関係するエレベータシステムを製造するための新しい挑戦が生じてきている。

大変長いエレベータ昇降路を備えた高層建物では、巻上ケーブルおよびトレーリングケーブルによって与えられる移動質量分配が、関連問題となり、エレベータシステム設計に対する重大な制限を呈している。

高層建物のための巻上スチールケーブルは、大変長くなる必要があり、その結果、大変重くなる。

トレーリングケーブルについては、トレーリングケーブルは、エレベータかごの高速移動による空気流よって引き起こされる潜在的に激しい制動により強い応力を受ける。

したがって、トレーリングケーブルは、頑強でなければならず、エレベータかごおよび分電ボックスにできる限りしっかりと固定されなければならない。これは、トレーリングケーブルがますます重くなることを意味している。

上記の理由により、スチールに代替し、ケーブルをより軽くするために、強度構成要素としてのカーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）を含む巻上ケーブルが、提案されてきた。巻上ケーブルのカーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）は、電気信号を輸送するためにもヒントを与えてきた。

WO2015162263号は、マトリックス材料に埋設された強度構成要素を有するコアを含むエレベータシステムのための巻上ケーブルに関する。強度構成要素は、ポリマ材料から作られたマトリックス材料を備えたカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）から作られているのがよい。ＣＮＴは、エレベータの荷重を支持するように構成されている。いくつかの実施形態では、ＣＮＴは、エレベータかごに電力を提供し、且つ／または、コントローラとエレベータの間で通信を提供するために、巻上部材を通して電気信号を伝送するように構成されている。したがって、エレベータかごに電力を提供する追加のトレーリングケーブルは、必要とされない。

US20110061976号は、つり合い重りが、エレベータに電力を供給するために使用される蓄電池によって実質的に提供される、電池つり合い重りエレベータに関する。つり合い重りの重量の実質的な部分は、１つまたはそれ以上の蓄電池を含む。トレーリングケーブルが、エレベータかごとつり合い重りとの間に延びている。移動する電力ケーブルは、つり合い重り内の蓄電池から、エレベータかご上または内に設置されたエレベータ駆動モータに電力を提供する。追加のトレーリングケーブルが、エレベータかごとつり合い重りの間に延びるのがよい制御および通信ケーブルを含む。

US4402386号は、つり合い重りとしてインバータ制御非同期リニア電気モータを有する自己動力エレベータに関する。モータは、好ましくは、充電器を横切って浮動電池に接続されている主フィーダからの電流で給電されるのがよく、電池自身は、インバータを横切ってモータに接続されている。知られている型式のすべての構成要素が、つり合い重りの構成部品を形成することができる。電池は、吊下げケーブルによって、或いは、着床レベルに位置するソケットコネクタによって再充電されることができる。エレベータかごは、ロープによって吊り下げられた２つの案内レール上をスライドする。

出願人は、特に大変高い建物のために、エレベータを巻上げ、且つ、エレベータに電力を供給するケーブルの重量を低減させるとともに、エレベータシステムの設計を簡単化するという課題に直面した。

出願人は、機械的目的のために寸法決めされたカーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）を含む巻上ケーブルが、エレベータかごの電化サービス装置のために十分な電力をもたらすのに適しているということを見出した。

巻上ケーブル、したがって、エレベータかごの電化サービス装置に給電するための電力を提供するために、出願人は、電源を収容したつり合い重りを利用し、ＣＮＴ巻上ケーブルによってかかるつり合い重りを機械的におよび電気的に接続することを実現した。

このようにして、トレーリングケーブルの使用、および、トレーリングケーブルに関連したすべての技術的問題が、回避される。さらに、ＣＮＴ巻上ケーブルの使用は、エレベータシステム設計において、巻上ケーブル重量によって与えられる分配を低減させることを可能にする。

つり合い重り内の電源は、エレベータかごのサービス装置だけに電力を供給するのに適しているべきであり、かくしで、つり合い重り内の電源は、約数kWの電力を提供するこができるべきである。

したがって、第１の実施形態によれば、本開示は、特に高層建物のためのエレベータシステムであって、該エレベータシステムは、
１つまたはそれ以上の電化サービス装置を含むエレベータかごと、
つり合い重りと、
つり合い重り内に収容されている電源と、
第１の端でエレベータかごに接続されており、第２の端でつり合い重りに接続されており、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヤーンを含む巻上ケーブルと、を含み、ＣＮＴヤーンは、エレベータかごおよびつり合い重りを機械的に支持しており、且つ、電源から電化サービス装置までの導電体である、エレベータシステムに関する。

本開示の巻上ケーブルでは、第１の端は、第２の端の反対側にある。

１つの実施形態では、前記ヤーン中のナノチューブは、多層型のものである。

もう１つの実施形態では、前記ヤーン中のナノチューブは、少層型のものである。

１つの実施形態では、つり合い重り内の電源は、再充電可能な電池を含む。このようにして、電源は、頻繁な保守を必要とせず、かくして、保守費用が低減される。

１つの実施形態では、エレベータシステムは、エレベータシャフト昇降路壁に／内に連携され、且つ、つり合い重り内の電源に作動的に接触している固定電源を含む再充電器システムを含むのがよい。

この実施形態によれば、電池再充填プロセスは、エレベータシステムの運転の中断を必要としない。

１つの実施形態では、前記固定電源は、つり合い重り内の電源に電気的に接触している。

代替実施形態では、前記固定電源は、電磁誘導によって、つり合い重り内の電源に接触している。

１つの実施形態では、エレベータかご、および／または、つり合い重りは、第１のワイヤレスデータトランシーバを備えている。この特徴は、リアルタイムでエレベータシステムの運転を監視し、監視データを収集し、検索し、エレベータかごと通信することを可能にする。

この実施形態によれば、エレベータシステムは、複数の第２のワイヤレスデータトランシーバを含んでもよく、前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバは、エレベータ昇降路の側面に固定可能であり、前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバは、互いに、且つ、エレベータかごまたはつり合い重りにデータ信号を伝送し、または、エレベータかごまたはつり合い重りからデータ信号を受信するために前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバを制御するように構成されているコントローラに接続されている。

１つの実施形態では、巻上ケーブルは、つり合い重りとエレベータかごの間でもデータ信号を伝送するようになっている。

１つの実施形態では、エレベータシステムは、第３の端でエレベータかごに機械的におよび電気的に接続され、第４の端でつり合い重りに機械的におよび電気的に接続されているカーボンナノチューブ補助ケーブルを含む。

本開示の補助ケーブルでは、第３の端は、第４の端の反対側にある。

この実施形態によれば、エレベータかごへの全体的な電力供給の余剰があり、および／または、２つのラインの間で全体的な電力供給エネルギーを分割する余剰がある。

本明細書、およびそれに続く特許請求の範囲の目的のために、他の仕方で示す場合を除いて、量、パーセンテージ等を表現するすべての数は、すべての例で語「約」によって修飾されるものと理解すべきである。また、すべての範囲は、開示されている最大点と最小点の任意の組み合わせを含み、任意の中間範囲を含み、本願で特定的に読まれても、読まれなくてもよい。

また、語「１つの」（“a”および“an” ）が、本開示の要素または構成要素を記載するために使用されている。これは、単に便宜のために、また、本開示の一般的な意味を与えるためになされている。この記載は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数は、その他を意味することが自明でなければ、複数をも含む。

さらに別の特徴は、添付の図面を参照して、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本開示の第１の実施形態によるエレベータシステムの概略図である。 本開示の第２の実施形態によるエレベータシステムの概略図である。 本開示によるエレベータシステムに含まれる巻上ケーブルの概略断面図である。 本開示によるエレベータシステムに含まれる巻上ケーブルの概略断面図である。 本開示によるエレベータシステムのための例示的な再充電器システムの概略図である。 本開示によるエレベータシステムのための例示的な再充電器システムの概略図である。

本開示によるエレベータシステム１００が、図１または図２に示されている。

エレベータシステム１００は、エレベータ昇降路１０１内に設置されるのに適しており、エレベータかご１１０、つり合い重り１２０、および、エレベータかご１１０をつり合い重り１２０に連結する巻上ケーブル１３０を含む。特に、巻上ケーブル１３０は、エレベータ昇降路１０１の頂部に通常配置されているシーブまたはシーブシステム１４０上を通過する。シーブまたはシーブシステム１４０は、巻上ケーブル１３０によってエレベータかご１１０を上下に移動させるために、シーブまたはシーブシステム１４０を作動させるモータ１５０に作動的に連結されている。

モータ１５０は、例えば、エレベータかご１１０のためのコールボタンを押すことにより、使用者によって発生される指令信号にしたがってモータ１５０を作動させるように構成されているコントローラ１６０に作動的に接続されている。

エレベータかご１１０は、例えば、１つまたはそれ以上の照明装置、１つまたはそれ以上のディスプレイ、インターフォン、空調システム、換気システム等のような、１つまたはそれ以上の電化サービス装置を含む。

電源１７０が、つり合い重り１２０内に収容されている。特に、電源１７０は、エレベータかご１１０の１つまたはそれ以上の電化サービス装置のために電力を供給するのに適している。例えば、電源１７０は、１kW、３kW、または、８kＷの量の電力を供給するのに適している。

巻上ケーブル１３０は、巻上ケーブル１３０の機械的および電気的コネクタ（図示せず）がエレベータかご１１０およびつり合い重り１２０の頂部に位置決めされているので、つり合い重り１２０内の電源１７０からエレベータかご１１０の１つまたはそれ以上の電化サービス装置に電力を提供し、同時に、移動および静止構成の両方でエレベータかご１１０およびつり合い重り１２０を支持するように、第１の端１１１でエレベータかご１１０に機械的におよび電気的に接続され、第２の端１２１でつり合い重り１２０に機械的におよび電気的に接続されている。

図２の実施形態では、エレベータシステム１００は、カーボンナノチューブヤーンを含む補助ケーブル２００をさらに含む。この補助ケーブル２００は、第３の端１１２でエレベータかご１１０に機械的におよび電気的に接続され、第４の端１２２でつり合い重り１２０に機械的におよび電気的に接続されている。

この実施形態によれば、エレベータかごへの全体的な電力供給の余剰があり、および／または、２つのラインの間で全体的な電力供給エネルギーを分割する余剰がある。

本開示の１つの実施形態では、つり合い重り１２０の電源１７０は、再充電可能な電池を含む。

図４ａおよび図４ｂからわかるように、本開示のエレベータシステムは、エレベータ昇降路壁に／内に連携され、且つ、つり合い重り１２０内の電源１７０（例えば、電池）に作動的に接触している固定電源４１０ａ、４１０ｂを含む再充電器システムを含むのがよい。例えば、接点は、電磁誘導型のもの、或いは、直接接触電気型のものであってよい。

図４ａの実施形態では、固定電源４１０ａは、電源ケーブルであり、電源ケーブル４１０ａは、エレベータかご１１０の移動中ケーブル４１０ａと電池１７０の間の電気的接触を確立するホイールまたはシュー４２０を備えているつり合い重り１２０の走行に対応してエレベータ昇降路壁１０１ａに沿って鉛直方向に延びている。

図４ｂの実施形態では、固定電源４１０ｂは、ＡＣ電力供給−再充電器であり、ＡＣ電力供給−再充電器４１０は、エレベータかごの１つまたはそれ以上の停止部でつり合い重り１２０の電池１７０の位置と対応してエレベータ昇降路壁１０１ａにまたは内に連携している。エレベータかご１１０が停止すると、ＡＣ電力供給−再充電器４１０ｂは、電源１７０と誘導性接点を確立し、電磁誘導によって電池１７０を再充電する。

１つの実施形態では、エレベータかご１１０、および／または、つり合い重り１２０は、それぞれの第１のワイヤレスデータトランシーバ１８０を備えている。

この場合では、複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ１８０が、エレベータ昇降路の側面に固定されており、複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ１８０は、互いに、且つ、コントローラに接続されており、コントローラは、エレベータかご１１０またはつり合い重り１２０にデータ信号を伝送し、または、エレベータかご１１０またはつり合い重り１２０からデータ信号を受信するために複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ１９０を制御するように構成されている、モータ１５０を作動させるように構成されている同じコントローラ１６０であるのがよい。

第２のワイヤレスデータトランシーバ１９０は、エレベータ昇降路の側面に沿って位置決めされているのがよい。

１つの実施形態では、巻上ケーブル１３０は、つり合い重り１２０とエレベータかご１１０の間でデータ信号を伝送するようになっている。第１のワイヤレスデータトランシーバ１８０は、つり合い重り１２０とだけ連携しているのがよく、データは、コントローラ１６０から無線接続を通してつり合い重り１２０に伝送されることができ、次いで、つり合い重り１２０から、巻上ケーブル１３０によって代表されるケーブル接続を通してエレベータかご１１０に伝送されることができる。

図２の実施形態では、エレベータかご１１０は、エレベータかご１１０をつり合い重り１２０に機械的におよび電気的に接続するカーボンナノチューブヤーンを含む補助ケーブル２００を含む。

補助ケーブル２００は、エレベータかごへの全体的な電力供給ための余剰ケーブルとして、および／または、巻上ケーブル１３０と補助ケーブル２００の間でかかる全体的な電力供給を分割するための余剰ケーブルとして使用されることができる。

補助ケーブル２００の機械的および電気的コネクタが、エレベータかご１１０の、および、つり合い重り１２０の底部に位置決めされるのがよい。

この実施形態では、エレベータシステム１００は、エレベータ昇降路の底部に位置決めされた補助シーブまたはシーブステム２１０を含むのがよく、補助ケーブル２００は、補助シーブまたはシーブステム２１０上を通過する。

巻上ケーブル１３０は、それぞれ、図３ａおよび図３ｂからわかるように、丸い断面、または、平らな断面を有することができる。

図３ａおよび図３ｂからわかるように、巻上ケーブル１３０は、強度部材および導電体（それぞれ、導電体、戻り導電体、および、接地導電体）として作用するのに適した３つのＣＮＴヤーンの形態のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヤーンを含む。巻上ケーブル１３０は、例えば、ポリエチレンまたはゴム（ＥＰＲ，ＰＣＰ，ＰＳＣ，ＣＰＥ）系材料で作られている電気遮蔽層２３０内に密な構成で収容されているＣＮＴ編組ヤーンで作られているのがよい。シース２４０が、電気遮蔽層のまわりに設けられているのがよい。

１つの示されていない実施形態では、電気遮蔽層は、設けられておらず、ＣＮＴヤーンは、それぞれの遮蔽層によって電気的に遮蔽されている。

ＣＮＴヤーンは、高炭素鋼の比強度よりも大きい比強度（強度対重量比）、および、およそ１g/cm³ の密度を有し、導電性である。

ヤーンのＣＮＴは、多層型のものであるのがよく、特に、少層型のものであってもよい。

多層型のＣＮＴヤーンは、複数の層を含む。少層型の特定の場合には、ＣＮＴは、約３〜５の層を含む。

１つの実施形態では、本巻上ケーブルのヤーンの各ＣＮＴは、２〜２０ｎｍの径（単一ＣＮＴ径）、および、数ミクロンから１０ｍｍまでの数百ミクロンまでの長さを有する。

本開示によるエレベータシステムの例は、以下のとおりである。１０人までの人間を輸送するのに適したエレベータかご、および、関連したつり合い重りは、２５００kgの移動質量となる。かかる移動質量は、図３ａまたは図３ｂの１つと同様な巻上ケーブルによって支持されることができ、この巻上ケーブルでは、３つのヤーンの束（本例では、ＣＮＴは、NanocompによりMiralon(登録商標)として市販されている製品である）は、１６８ｍｍ² の総断面積 を有する。スチール巻上ケーブルを使用する場合には、３つのスチールロープの総断面積は、１５０ｍｍ² となるであろう。

１６８ｍｍ² の総断面面を有する本例の巻上ケーブルは、つり合い重り内に位置決めされた（LG Chem RESU ４００Ｖのような）４００Ｖ電池から６kWをエレベータかごに運ぶのに適している。

１００ エレベータシステム
１０１ エレベータ昇降路
１１０ エレベータかご
１１１ 第１の端
１１２ 第３の端
１２０ つり合い重り
１２１ 第２の端
１２２ 第４の端
１３０ 巻上ケーブル
１４０ シーブまたはシーブシステム
１５０ モータ
１７０ つり合い重り内の電源
１６０ コントローラ
１８０ 第１のワイヤレスデータトランシーバ
１９０ 第２のワイヤレスデータトランシーバ
２００ 補助ケーブル
２１０ 補助シーブまたはシーブシステム
２２０ カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヤーン
２３０ 電気遮蔽層
２４０ シース
４１０ａ 固定電源
４１０ｂ 固定電源
４２０ ホイールまたはシュー

Claims (11)

1. エレベータシステム（１００）であって、該エレベータシステムは、
   １つまたはそれ以上の電化サービス装置を含むエレベータかご（１１０）と、
   つり合い重り（１２０）と、
   つり合い重り（１２０）内に収容されている電源（１７０）と、
   第１の端でエレベータかご（１１０）に接続されており、第２の端でつり合い重り（１２０）に接続されており、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）ヤーン（２２０）を含む巻上ケーブル（１３０）と、を含み、ＣＮＴヤーン（２２０）は、エレベータかご（１１０）およびつり合い重り（１２０）を機械的に支持しており、且つ、電源（１７０）から電化サービス装置までの導電体である、エレベータシステム（１００）。
2. 前記ヤーン（２２０）中のナノチューブは、多層型のものである、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。
3. 前記ヤーン（２２０）中のナノチューブは、少層型のものである、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。
4. つり合い重り（１２０）内の電源（１７０）は、再充電可能な電池を含む、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。
5. エレベータシャフト昇降路壁に／内に連携され、且つ、つり合い重り（１２０）内の電源（１７０）に作動的に接触している固定電源（４１０ａ、４１０ｂ）を含む再充電器システムを含む、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。
6. 前記固定電源（４１０ａ、４１０ｂ）は、つり合い重り（１２０）内の電源（１７０）に電気的に接触している、請求項５に記載のエレベータシステム（１００）。
7. 前記固定電源（４１０ａ、４１０ｂ）は、電磁誘導によって、つり合い重り（１２０）内の電源（１７０）に接触している、請求項５に記載のエレベータシステム（１００）。
8. エレベータかご（１１０）、および／または、つり合い重り（１２０）は、第１のワイヤレスデータトランシーバ（１８０）を備えている、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。
9. 複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ（１９０）を含み、前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ（１９０）は、エレベータ昇降路の側面に固定可能であり、前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ（１９０）は、互いに、且つ、エレベータかご（１１０）またはつり合い重り（１２０）にデータ信号を伝送し、または、エレベータかご（１１０）またはつり合い重り（１２０）からデータ信号を受信するために前記複数の第２のワイヤレスデータトランシーバ（１９０）を制御するように構成されているコントローラ（１６０）に接続されている、請求項８に記載のエレベータシステム（１００）。
10. 巻上ケーブル（１３０）は、つり合い重り（１２０）とエレベータかご（１１０）の間でデータ信号を運ぶ、請求項８に記載のエレベータシステム（１００）。
11. 第３の端（１１２）でエレベータかご（１１０）に機械的におよび電気的に接続され、第４の端（１２２）でつり合い重り（１２０）に機械的におよび電気的に接続されているカーボンナノチューブ補助ケーブル（２００）を含む、請求項１に記載のエレベータシステム（１００）。

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