JP4739827B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回生電力を蓄電する蓄電装置を備えたエレベータ制御装置に関するものである。

エレベータは、かご移動方向やかご内乗客数により、かごとカウンタウエイトとの間のバランス状態が変化し、力行運転又は回生運転のどちらかの運転モードとなる。力行運転の場合は、電動機がかごを駆動するため電力を消費するのに対し、回生運転の場合は、かごが発電機を駆動する状態となるため余分な回生電力が発生する。この回生電力は、通常、電源側に戻されて有効利用されるが、電源側の状態により電源側に戻すことができない場合は、回生抵抗に流され熱として消費されたり、また、特許文献１に開示されているように、蓄電装置に蓄電される。

図３は、この特許文献１と同様の従来のエレベータ制御装置を示す構成図である。この図において、商用電源などの交流電源１にコンバータ２が接続されており、このコンバータ２にラインＰ，Ｎを介してインバータ３が接続されている。そして、インバータ３に交流電動機４が接続されている。

ラインＰ，Ｎ間には、平滑コンデンサ５と、回生抵抗６及び投入スイッチ７の直列接続体と、昇降圧チョッパ回路８が接続されており、この昇降圧チョッパ回路８に蓄電装置９（例えば、ニッケル・水素電池や電気２重層コンデンサなどの２次電池が用いられる）が接続されている。

昇降圧チョッパ回路８は、スイッチング素子８１，８２と、これらに逆並列接続されたダイオード８３，８４と、蓄電装置９の正側端子とスイッチング素子８１，８２の接続点との間に介挿されたリアクトル８５とを有している。

次に、図３の動作につき説明する。力行運転の場合、交流電源１からの３相交流電力はコンバータ２により直流電力に変換され、平滑コンデンサ５で平滑化されたあとインバータ３に入力される。インバータ３は入力した直流電力を可変電圧可変周波数制御した３相交流電力を交流電動機４に供給する。

一方、回生運転の場合、交流電動機４は発電機として機能し、インバータ３からラインＰ，Ｎ間に直流電力が出力される。この直流電力は、コンバータ２を介して交流電源１側に回生されようとするが、交流電源１側の状態によっては回生できない場合もある。その場合、エレベータ制御回路（図示せず）が投入スイッチ７をオンにして回生抵抗６で回生電力を消費させるか、あるいは昇降圧チョッパ回路８を充電制御して蓄電装置９に対して充電を行うようにする。

そして、蓄電装置９に充電され蓄積された回生電力は、その後の力行運転時において、昇降圧チョッパ回路８の放電制御により、平滑コンデンサ５を介してインバータ３に入力される。したがって、省エネルギー化を図ることができ、交流電源１として商用電源を用いている場合などは電力料金の低減に寄与することができる。

なお、昇降圧チョッパ回路８の充放電制御は次のように行われる。すなわち、充電制御の場合は、スイッチング素子８１がオン、スイッチング素子８２がオフとなるため、インバータ３からの電流がスイッチング素子８１及びリアクトル８５を介して蓄電装置９に流れ込み、スイッチング素子８１がオフされるとダイオード８３が還流ダイオードとして作用する。一方、放電制御の場合は、スイッチング素子８１がオフ、スイッチング素子８２がオンとなるため、蓄電装置９はリアクトル８５及びスイッチング素子８２の経路で放電を開始し、スイッチング素子８１，８２の接続点の電位が一定以上になるとダイオード８３を介して電力がインバータ３側に供給される。
特開２００１−２４０３２２号公報

上記のように、蓄電装置を用いた従来のエレベータ制御装置によれば、回生電力を有効利用することができ省エネルギー化を図ることが可能になるはずである。しかし、この省エネルギー化の達成度合いは蓄電装置の性能に大きく左右される。そして、蓄電装置の性能を大きく左右する要因として、蓄電装置の周囲温度がある。

つまり、蓄電装置の周囲温度が低すぎると良好な充放電特性が得られず充電量及び放電量が不足するため、充分な省エネルギー化を図ることができなくなる。逆に、蓄電装置の周囲温度が高すぎると充放電特性は向上するものの寿命に悪影響を及ぼすため、結果としてやはり充分な省エネルギー化が達成できなくなる。そして、特に寒冷地においては蓄電装置の周囲温度がかなり低くなりその充放電特性が著しく低下するため、従来のエレベータ制御装置では蓄電装置に本来の性能を発揮させることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、寒冷地など周囲温度が低くなる環境下にあっても、蓄電装置の充放電特性の低下を抑制し、その本来の性能を発揮させることが可能なエレベータ制御装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、交流電源からの交流電、前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われる蓄電装置と、前記蓄電装置の下方に配設され、前記インバータの回生運転時に回生電力を消費し、この消費の際に発生する熱により前記蓄電装置の温度を上昇させる回生抵抗と、を備え、前記蓄電装置は、前記回生抵抗から発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板が特定期間中のみ取り付け可能なものである、ことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われ、更にこのとき前記昇降圧チョッパ回路で発生した熱を熱伝導板を介して受け取る蓄電装置と、を備え、前記熱伝導板は、特定期間中のみ前記蓄電装置から取り外し可能なものである、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われ、更にこのとき前記昇降圧チョッパ回路で発生した熱を熱伝導板を介して受け取る蓄電装置と、前記蓄電装置の下方に配設され、前記インバータの回生運転時に回生電力を消費し、この消費の際の発熱により前記蓄電装置の温度を上昇させる回生抵抗と、を備え、前記蓄電装置は、前記回生抵抗から発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板が特定期間中のみ取り付け可能なものであり、前記熱伝導板は、特定期間中のみ前記蓄電装置から取り外し可能なものである、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段を備えており、前記温度検出手段が検出した温度が一定値以下の場合には、乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させる、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明において、所定の時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させておく、ことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、エレベータの利用頻度情報を収集する利用頻度情報収集手段を備えており、この利用頻度情報収集手段からの利用頻度情報に基づき、利用頻度の高くなる時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させておく、ことを特徴とする。

本発明によれば、回生電力が回生抵抗で消費され、その消費の際に発生する熱エネルギー蓄電装置の周囲温度を上昇させることができるので、寒冷地であっても蓄電装置の良好な充放電特性を得ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るエレベータ制御装置の要部構成を示す外観斜視図である。なお、本実施形態及び以下の各実施形態における各機器の電気的接続構成は図３と同様のものである。

図１において、蓄電装置９は筐体１０の内部に収納されており、この筐体１０の底部には開口部１０ａが形成されている。そして、この開口部１０ａの下方位置に回生抵抗６が配設されている。

したがって、この図１の構成によれば、回生運転時に投入スイッチ７がオンとなり回生電力が回生抵抗６で消費されると、この消費の際に発生する熱エネルギー１１が開口部１０ａに向かって上昇し、筐体１０内部の空気の温度を上昇させる。それ故、蓄電装置９の周囲温度が上昇し、寒冷地であっても蓄電装置９の良好な充放電特性を得ることができる。

従来装置にあっては、回生抵抗６から発せられる熱エネルギー１１は、単に空気中に放散されるだけで何ら有効に用いられることはなかったが、図１の構成によれば、従来廃棄されるにすぎなかった熱エネルギー１１を有効活用して蓄電装置９の周囲温度上昇に利用することが可能になり、安価な構成により省エネルギー化の効率を向上させることができる。

ところで、寒冷地であっても、気温が極端に低い状態が１年を通して継続するわけではなく、夏期などの特定期間中はそれほど気温が低く下がるわけではない。このような期間においても、回生抵抗６からの熱エネルギー１１を開口部１０ａから筐体１０内部に送り込むと、蓄電装置９の周囲温度が高くなりすぎて寿命に悪影響を及ぼす虞がある。

そこで、図１の筐体１０に開口部１０ａを塞ぐ熱遮蔽板（図示せず）を、ネジ部材等を用いて夏期の期間だけ取り付けるようにしてもよい。これによれば、熱遮蔽板で熱エネルギー１１を遮蔽することができるので、蓄電装置９の寿命に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るエレベータ制御装置の要部構成を示す外観斜視図である。この図において、スイッチング素子８１，８２及びダイオード８３，８４の半導体モジュール８６が冷却用フィン１２の前面部に取り付けられている。そして、この冷却用フィン１２の側面部には、熱伝導板１３の一端側が取付ネジ１４により取り付けられており、熱伝導板１３の他端側は取付ネジ１４により蓄電装置９の側面部に取り付けられている。

昇降圧チョッパ回路８に対して充電制御又は放電制御が行われると、スイッチング素子８１，８２及びダイオード８３，８４のうちのいくつかの素子に電流が流れるため半導体モジュール８６が発熱する。そして、このとき発生した熱の一部は冷却用フィン１２及び熱伝導板１３を介して蓄電装置９に伝導される。したがって、蓄電装置９の温度が上昇し、第１の実施形態の場合と同様に、寒冷地であっても蓄電装置９の良好な充放電特性を得ることができる。

また、夏期などの特定期間中は取付ネジ１４をゆるめ、熱伝導板１３を取り外すことにより、蓄電装置９の温度が高くなりすぎて寿命に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

本発明の実施形態は概ね上述した通りであるが、本発明では更に次のような形態をも広く包含する。

（１）第１の実施形態と第２の実施形態とを組合せたものであってもよい。すなわち、図２に図示された構成のものを、そのまま図１の筐体１０内に収納するようにする。このような形態によれば、蓄電装置９は熱伝導板１３を介して半導体モジュール８６からの熱を受け取ることができると共に、回生抵抗６からの熱エネルギー１１も受け取ることができるので、寒冷地において一層良好な充放電特性を得ることができる。

また、夏期などの特定期間中は、熱遮蔽板で開口部１０ａを塞ぐと共に、熱伝導板１３を取り外すことにより、蓄電装置９の温度が高くなりすぎて寿命に悪影響を及ぼすのを回避することができる。

（２）上記の各実施形態において、蓄電装置９の温度を検出する温度検出手段を設けるようにし、その検出温度が一定値以下となった場合は、乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して蓄電装置９の温度を上昇させるようにしてもよい。例えば、乗客がいない状態でエレベータかごを上昇させると、交流電動機４は発電機として作用するため回生運転が行われる。したがって、図１の構成の場合、蓄電装置９は回生抵抗６からの熱エネルギー１１により温度上昇し、また、図２の構成の場合、蓄電装置９は熱伝導板１３を介した半導体モジュール８６からの熱により温度上昇する。このように、蓄電装置９の検出温度が一定値以下となった場合は、乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働する構成とすることにより、寒冷地においても常に良好な充放電特性を得ることができる。

（３）上記の各実施形態において、所定の時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して蓄電装置９の温度を上昇させておくようにしてもよい。例えば、オフィスビルなどにおいては、出勤時間が決まっているためエレベータの利用開始時間はある程度正確に予測することができる。したがって、この出勤時間帯の前までにエレベータを数回程度稼働し、蓄電装置９の温度を上昇させておくことにより、実際に利用頻度が高くなる出勤時間帯には蓄電装置９に本来の性能を発揮させることができるようになる。

（４）上記の各実施形態において、エレベータの利用頻度情報を収集する利用頻度情報収集手段を設けるようにし、この利用頻度情報収集手段からの利用頻度情報に基づき、利用頻度の高くなる時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して蓄電装置９の温度を上昇させておくようにしてもよい。

上記のように、オフィスビルなどの場合はエレベータの利用頻度が高くなる時間帯を予測するのは比較的容易であるが、デパートやマンションなどの場合、このような予測は困難となる。そこで、利用頻度が高くなる時間帯を固定データとして設定しておくのではなく、実際のエレベータの稼働実績に基づく利用頻度情報を収集するようにし、この利用頻度情報により特定される、最も利用頻度が高くなる時間帯の前に、乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して蓄電装置９の温度を上昇させておくようにする。このような構成によれば、常に最新の利用頻度情報に基づき、最も利用頻度が高くなる時間帯を知ることができ、蓄電装置９の温度を上昇させておくためのエレベータの稼働を有効に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係るエレベータ制御装置の要部構成を示す外観斜視図。 本発明の第２の実施形態に係るエレベータ制御装置の要部構成を示す外観斜視図。 従来のエレベータ制御装置の構成図。

符号の説明

１ 交流電源
２ コンバータ
３ インバータ
４ 交流電動機
５ 平滑コンデンサ
６ 回生抵抗
７ 投入スイッチ
８ 昇降圧チョッパ回路
８１，８２ スイッチング素子
８３，８４ ダイオード
８５ リアクトル
８６ 半導体モジュール
９ 蓄電装置
１０ 筐体
１０ａ 開口部
１１ 熱エネルギー
１２ 冷却用フィン
１３ 熱伝導板
１４ 取付ネジ

Claims (6)

1. 交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、
   半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、
   前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われる蓄電装置と、
   前記蓄電装置の下方に配設され、前記インバータの回生運転時に回生電力を消費し、この消費の際に発生する熱により前記蓄電装置の温度を上昇させる回生抵抗と、
   を備え、
   前記蓄電装置は、前記回生抵抗から発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板が特定期間中のみ取り付け可能なものである、
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、
   半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、
   前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われ、更にこのとき前記昇降圧チョッパ回路で発生した熱を熱伝導板を介して受け取る蓄電装置と、
   を備え、
   前記熱伝導板は、特定期間中のみ前記蓄電装置から取り外し可能なものである、
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
3. 交流電源からの交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータからの直流電力を可変電圧可変周波数制御して交流電力に変換し、これを交流電動機に供給するインバータと、
   半導体スイッチング素子を有し、前記インバータの回生運転時及び力行運転時にそれぞれ充電制御及び放電制御が行われる昇降圧チョッパ回路と、
   前記昇降圧チョッパ回路の充電制御及び放電制御により充放電が行われ、更にこのとき前記昇降圧チョッパ回路で発生した熱を熱伝導板を介して受け取る蓄電装置と、
   前記蓄電装置の下方に配設され、前記インバータの回生運転時に回生電力を消費し、この消費の際の発熱により前記蓄電装置の温度を上昇させる回生抵抗と、
   を備え、
   前記蓄電装置は、前記回生抵抗から発生する熱を遮蔽する熱遮蔽板が特定期間中のみ取り付け可能なものであり、
   前記熱伝導板は、特定期間中のみ前記蓄電装置から取り外し可能なものである、
   ことを特徴とするエレベータ制御装置。
4. 前記蓄電装置の温度を検出する温度検出手段を備えており、
   前記温度検出手段が検出した温度が一定値以下の場合には、乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させる、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエレベータ制御装置。
5. 所定の時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させておく、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエレベータ制御装置。
6. エレベータの利用頻度情報を収集する利用頻度情報収集手段を備えており、
   この利用頻度情報収集手段からの利用頻度情報に基づき、利用頻度の高くなる時間帯の前には乗客の有無にかかわらずエレベータを稼働して前記蓄電装置の温度を上昇させておく、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエレベータ制御装置。

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