JP5574735B2 - 油圧エレベータの異常検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、主回路における油圧ジャッキとパワーユニットとの間に圧力保持弁が配置された油圧エレベータに設けられる油圧エレベータの異常検出装置に関する。

従来の油圧エレベータでは、油圧配管（主回路）における油圧ジャッキとパワーユニットとの間に、圧力保持弁（停止時用開閉弁）が設けられている。この圧力保持弁によって、利用者のかごの乗降に伴うかごの浮き沈みの変動が抑えられるとともに、制御開閉弁が故障した際にかごの異常下降が抑えられる（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平１１−３２２２０７号公報 特開２００９−１８４７７０号公報

しかしながら、上記のような従来の油圧エレベータには、圧力保持弁が故障したときの検知機能が設けられていない。このため、圧力保持弁の故障状態、特に弁が開いたまま閉じることができなくなる事象が発生したまま放置されると、パワーユニットの制御開閉弁のバックアップという圧力保持弁の本来の目的を達成できなくなる可能性がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧力保持弁の異常を検出することができる油圧エレベータの異常検出装置を得ることを目的とする。

この発明に係る油圧エレベータの異常検出装置は、かごと、圧油に応じて伸縮することにより、前記かごを昇降させる油圧ジャッキと、圧油の流量制御用の制御開閉弁を有し、圧油の流路を形成する主回路を通して前記油圧ジャッキに圧油を供給する油圧パワーユニットと、前記制御開閉弁の開閉駆動を含めた前記油圧パワーユニットの駆動と前記かごの昇降とを制御する主制御部と、前記主回路における前記油圧ジャッキと前記油圧パワーユニットとの間に介在され、前記主回路における前記油圧ジャッキ側から前記油圧パワーユニット側へ流れる場合の圧油の流路を開放し、前記主制御部からの指令に応じて、前記主回路における前記油圧ジャッキ側から前記油圧パワーユニット側へ流れる場合の圧油の流路の開閉を切り換える圧力保持弁とを備える油圧エレベータに設けられるものであって、前記圧力保持弁の前記油圧ジャッキ側の圧油の圧力である第１圧力に応じた信号を生成する第１圧力検出手段と、前記圧力保持弁の前記油圧パワーユニット側の圧油の圧力である第２圧力に応じた信号を生成する第２圧力検出手段と、前記第１及び第２圧力検出手段のそれぞれからの信号を用いて前記第１及び第２圧力のそれぞれの変動状況を監視し、利用者の前記かごの乗降による前記第１及び第２圧力の変動状況に基づいて、前記圧力保持弁について正常であるか異常であるかを判断する異常検出部とを備えるものである。

この発明に係る油圧エレベータの異常検出装置によれば、異常検出部が、利用者の前記かごの乗降による第１及び第２圧力の変動状況に基づいて、圧力保持弁について正常であるか異常であるかを判断するので、圧力保持弁の異常を検出することができる。

この発明の実施の形態１による油圧エレベータを示す構成図である。 図１のかごの昇降タイミングと電磁弁の開閉タイミングとを説明するための説明図である。 利用者がかごに乗車する際の圧油の圧力変動を示すグラフである。 利用者がかごから降車する際の圧油の圧力変動を示すグラフである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による油圧エレベータを示す構成図である。
図１において、建物の昇降路には、油圧ジャッキ１と、シーブ２と、ロープ３と、かご４とが設けられている。油圧ジャッキ１は、シリンダ５及びプランジャ６を有している。プランジャ６は、上下動可能にシリンダ５の内部に挿入されている。

シーブ２は、プランジャ６の上端に回転自在に取り付けられている。ロープ３は、シーブ２の外周面に巻き掛けられている。また、ロープ３の一端部は、昇降路の壁部又は床部に固定されている。かご４は、ロープ３の他端部に接続されている。また、かご４は、プランジャ６の上下動によって、昇降路内を昇降される。

油圧ジャッキ１には、圧油の流路を形成する配管からなる主回路１０を介して、油圧パワーユニット１１が接続されている。油圧ジャッキ１は、油圧パワーユニット１１からの圧油によって伸縮する。油圧パワーユニット１１の駆動を含めたかご４の運転は、主制御部としての制御盤１００によって制御される。また、油圧パワーユニット１１は、正方向及び逆方向へ回転可能な油圧ポンプ１２、油圧ポンプ１２の駆動用のモータ１３、及び制御開閉弁１４を有している。

主回路１０における油圧ジャッキ１と油圧パワーユニット１１との間には、圧力保持弁１５と、手動開閉用のストップバルブ１６とが介在されている。圧力保持弁１５は、第１油圧室１５ａ、第２油圧室１５ｂ、背圧室１５ｃ、弁体（開閉弁）１５ｄ及び押しばね１５ｅを有している。第１油圧室１５ａ、第２油圧室１５ｂ及び背圧室１５ｃは、この順に相互に隣接して配置されている。第１油圧室１５ａは、主回路１０上で、油圧パワーユニット１１に直列に接続されている。第２油圧室１５ｂは、主回路１０上で、油圧ジャッキ１に直列に接続されている。

主回路１０には、圧油の流路を形成する配管からなるパイロット回路２１が並列に接続されている。圧力保持弁１５の背圧室１５ｃは、パイロット回路２１を介して、主回路１０に接続されている。弁体１５ｄは、圧力保持弁１５の内部に配置されている。また、弁体１５ｄは、第１油圧室１５ａ側と背圧室１５ｃ側との一方から他方へ変位可能である。押しばね１５ｅは、背圧室１５ｃの壁部に固定されており、弁体１５ｄを第１油圧室１５ａ側へ付勢している。

パイロット回路２１における油圧パワーユニット１１側の主回路１０と圧力保持弁１５との間には、チェック弁１７と、そのチェック弁１７に直列接続されかつ互いに並列接続された電磁弁（パイロット回路開閉弁）１８及びストップバルブ１９とが介在されている。また、パイロット回路２１における油圧ジャッキ１側の主回路１０と圧力保持弁１５との間には、流量調整用の固定絞り２０が介在されている。

チェック弁１７は、圧力保持弁１５の背圧室１５ｃ側から電磁弁１８側への圧油の流動を許容する。また、チェック弁１７は、電磁弁１８側から背圧室１５ｃ側への圧油の流動を遮断する。電磁弁１８は、ソレノイドを有しており、ソレノイドの励磁・消磁は、外部から制御される。ソレノイドが励磁されると、電磁弁１８が開状態となり、電磁弁１８によって、チェック弁１７側から主回路１０側への圧油の流動が許容される。また、ソレノイドが消磁されると、電磁弁１８が閉止され、電磁弁１８によって、チェック弁１７側から主回路１０側への圧油の流動が遮断される。

主回路１０における圧力保持弁１５の油圧ジャッキ１側（下流側）には、第１圧力検出手段としての第１圧力センサ３０が取り付けられている。第１圧力センサ３０は、主回路１０における圧力保持弁１５の油圧ジャッキ１側の圧油の圧力（第１圧力：以下、本明細書では「保持弁下流側圧力」とする）に応じた信号を生成する。

主回路１０における圧力保持弁１５の油圧パワーユニット１１側（上流側）には、第２圧力検出手段としての第２圧力センサ３１が取り付けられている。第２圧力センサ３１は、主回路１０における圧力保持弁１５の油圧パワーユニット１１側の圧油の圧力（第２圧力：以下、本明細書では「保持弁上流側圧力」とする）に応じた信号を生成する。

制御盤１００には、圧力保持弁運転制御装置４０が接続されている。圧力保持弁運転制御装置４０は、圧力保持弁駆動ユニット４１、及び異常検出部としての異常検出ユニット４２を有している。圧力保持弁駆動ユニット４１は、制御盤１００からの指令に応じて、電磁弁１８のソレノイドの励磁・消磁を切り換える。即ち、圧力保持弁駆動ユニット４１は、制御盤１００からの指令に応じて、圧力保持弁１５の開閉駆動を行う。

異常検出ユニット４２は、第１及び第２圧力センサ３０，３１からの信号を受ける。また、異常検出ユニット４２は、第１及び第２圧力センサ３０，３１からの信号を用いて、保持弁下流側圧力及び保持弁上流側圧力のそれぞれの変動を監視する。さらに、異常検出ユニット４２は、保持弁下流側圧力の変動状況を監視することによって、利用者のかご４の乗降の状況を監視する。

具体的に、異常検出ユニット４２は、かご４の昇降停止中に、保持弁下流側圧力が増加したことを検出した際に、利用者がかご４に乗車したと判断する。また、異常検出ユニット４２は、かご４の昇降停止中に、保持弁下流側圧力が減少したことを検出した際に、利用者がかご４から降車したと判断する。

なお、圧力保持弁駆動ユニット４１及び異常検出ユニット４２は、それぞれ演算処理部（ＣＰＵ）、記憶部（ＲＯＭ、及びＲＡＭ等）及び信号入出力部を持ったハードウェア（図示せず）により構成することができる。圧力保持弁駆動ユニット４１及び異常検出ユニット４２のそれぞれのハードウェアの記憶部には、圧力保持弁駆動ユニット４１及び異常検出ユニット４２のそれぞれの機能を実現するためのプログラムが格納されている。

次に、圧力保持弁１５の動作について具体的に説明する。圧力保持弁１５の背圧室１５ｃには、油圧ジャッキ１からのジャッキ圧が加わる。圧力保持弁１５の弁体１５ｄは、平常時において、押しばね１５ｅのばね力と、背圧室１５ｃのジャッキ圧とによって、第１油圧室１５ａ側へ付勢されている。これにより、第１油圧室１５ａと第２油圧室１５ｂとが弁体１５ｄによって仕切られ、第１油圧室１５ａと第２油圧室１５ｂとの一方から他方への圧油の流動が弁体１５ｄによって遮断される。つまり、圧力保持弁１５は、常閉型の弁であり、平常時において、圧力保持弁１５によって、主回路１０における油圧パワーユニット１１と油圧ジャッキ１との間の圧油の流動が遮断される。

一方、油圧パワーユニット１１から圧力保持弁１５の油圧室１５ａへ、押しばね１５ｅのばね力と、背圧室１５ｃのジャッキ圧とに抗する圧力の圧油が加えられた場合には、その圧油によって弁体１５ｄが背圧室１５ｃ側へ押し上げられ、第１油圧室１５ａと第２油圧室１５ｂとが空間的に繋がり、圧力保持弁１５が開放状態となる。この場合には、主回路１０における油圧パワーユニット１１側から油圧ジャッキ１側への圧油の流動が許容される。

他方、電磁弁１８のソレノイドが励磁された場合には、パイロット回路２１における油圧ジャッキ１側から油圧パワーユニット１１側へ圧油が流れ、背圧室１５ｃのジャッキ圧が低下する。この背圧室１５ｃのジャッキ圧の低下に伴い、主回路１０における油圧ジャッキ１から圧力保持弁１５の弁体１５ｄに加わる圧油のジャッキ圧が、押しばね１５ｅと背圧室１５ｃのジャッキ圧とによる弁体１５ｄを油圧室１５ａ側へ付勢する力を上回ると、弁体１５ｄが背圧室１５ｃ側へ変位される。これにより、第１油圧室１５ａと第２油圧室１５ｂとが空間的に繋がり、圧力保持弁１５が開放状態となる。この結果、主回路１０における油圧ジャッキ１側から油圧パワーユニット１１側への圧油の流動が許容される。

次に、かご４の昇降タイミングと電磁弁１８の開閉タイミングとについて説明する。図２は、図１のかご４の昇降タイミングと電磁弁１８の開閉タイミングとを説明するための説明図である。図２において、制御盤１００は、乗客の呼びの種類に応じて、かご４を上昇又は下降させる。かご４の上昇時には、制御盤１００は、油圧パワーユニット１１を駆動させる。この油圧パワーユニット１１からの圧油が、主回路１０を通って油圧ジャッキ１に流れ、プランジャ６が押し上げられる。これに伴い、ロープ３を介して、かご４が引き上げられる。

また、かご４の下降時には、制御盤１００は、電磁弁１８のソレノイドを励磁し、電磁弁１８を開放状態とし、圧力保持弁１５を開放状態とする。これとともに、制御盤１００は、制御開閉弁１４を開放状態とする。これにより、かご４の自重によって油圧ジャッキ１内の圧油が押し戻されて、その圧油が油圧パワーユニット１１に還流される。なお、制御盤１００は、かご４の床合わせ上昇運転の際には、油圧パワーユニット１１を駆動させ、かご４の床合わせ下降運転の際には、電磁弁１８を開放状態とする。

ここで、圧力保持弁１５は、常閉型であるため、主回路１０及びパイロット回路２１からの油漏れや、制御開閉弁１４の故障によるかご４の沈下に対しても安全性が確保されている。また、停電時にも、電磁弁１８のソレノイドが励磁されない限りは、かご４が動くことはなく、フェールセーフな構成と言える。

この圧力保持弁１５が仮に故障状態（弁体１５ｄのせりやごみつまり等）である場合、主回路１０及びパイロット回路２１や制御開閉弁１４に異常が生じた際のバックアップ機能が無効なまま、かご４の通常運転が継続される可能性がある。この場合、圧力保持弁１５が制御開閉弁１４に従動して開閉される構成のため、仮に圧力保持弁１５が開放状態を保ったまま固着してしまう現象が発生したとしても、油圧エレベータは、あたかも正常に動作するため、圧力保持弁１５の故障状態の発見が遅れてしまう。そこで、圧力保持弁１５についての異常を検出可能な異常検出ユニット４２が用いられる。

次に、異常検出ユニット４２の圧力保持弁１５についての異常の検出動作について具体的に説明する。まず、圧力保持弁１５の正常時において利用者がかご４に乗車した際には、図３（ａ）に示すように、保持弁下流側圧力のみに圧力変動が生じる。また、圧力保持弁１５の正常時において、保持弁上流側圧力には、利用者のかご４の乗車による圧力変動が生じず、油温低下に伴う収縮率の変化等による微小な圧力減少が生じるのみである。

これにより、圧力保持弁１５の正常時において利用者がかご４に乗車しているときには、保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との間にある程度の圧力差が存在する。異常検出ユニット４２は、かご４への利用者の乗車を検出した後（検出してから所定時間経過後）の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との圧力差が所定値以上であることを確認した場合に、圧力保持弁１５が正常であると判断する。この所定値は、例えば第１及び第２圧力センサ３０，３１の検出精度の個体差の影響を無視できる程度の値であればよい。

これに対して、圧力保持弁１５の異常時において利用者がかご４に乗車しているときには、図３（ｂ）に示すように、保持弁上流側圧力が保持弁下流側圧力に追従するように増加する。この結果、利用者がかご４に乗車した後には、保持弁上流側圧力が保持弁下流側圧力と同等となる。異常検出ユニット４２は、かご４への利用者の乗車を検出した後（検出してから所定時間経過後）の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との圧力差が所定値未満であることを確認した場合に、圧力保持弁１５が異常であると判断する。

また、圧力保持弁１５の正常時において利用者がかご４から降車した際には、図４（ａ）に示すように、保持弁下流側圧力のみに圧力変動が生じる。また、圧力保持弁１５の正常時において、保持弁上流側圧力には、利用者のかご４の降車による圧力変動が生じず、油温低下に伴う収縮率の変化等による微小な圧力減少が生じるのみである。

これに対して、圧力保持弁１５の異常時において利用者がかご４から降車した際には、図４（ｂ）に示すように、保持弁下流側圧力には、利用者のかご４の降車による圧力変動が生じる。これとともに、保持弁上流側圧力は、保持弁下流側圧力に追従するように変動する。この結果、利用者がかご４から降車した後には、保持弁上流側圧力が保持弁下流側圧力と同等となる。

ここで、圧力保持弁１５の正常時及び異常時ともに、かご４への利用者の降車後の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力とは同等となる。このため、異常検出ユニット４２が仮に乗車時と同様の処理を行った場合、（かご４への利用者の乗車を検出した後の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との圧力差が所定値未満であることを確認した際に異常検出ユニット４２の異常であると判断する場合）には、圧力保持弁１５の異常について誤検出が生じることとなる。

そこで、このような誤検出を回避するため、異常検出ユニット４２は、利用者がかご４から降車したことを検出した際に、（ｉ）その検出した時点の前後で保持弁上流側圧力が所定の減少率を超えた減少率で減少していること、及び（ｉｉ）かご４からの利用者の降車を検出した後の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との圧力差が所定値未満であることの両方を確認したときに、圧力保持弁１５が異常であると判断する。なお、所定の減少率とは、油温低下に伴う収縮率の変化等による微小な圧力減少に相当する減少率である。

従って、異常検出ユニット４２は、利用者のかご４の乗降を検出した際の保持弁下流側圧力及び保持弁上流側圧力の変動状況に基づいて、圧力保持弁１５について正常であるか異常であるかを判断する。

また、異常検出ユニット４２（圧力保持弁運転制御装置４０）は、圧力保持弁１５について異常であると判断すると、その旨を制御盤１００に通知する。これに応じて、制御盤１００は、エレベータの運転を休止する。これとともに、制御盤１００は、圧力保持弁１５に異常が生じた旨の情報を遠隔監視センタの管理盤（図示せず）へ送る。

上記のようなエレベータの異常検出装置によれば、異常検出ユニット４２が、利用者のかご４の乗降による保持弁下流側圧力及び保持弁上流側圧力の変動状況に基づいて、圧力保持弁１５について正常であるか異常であるかを判断するので、圧力保持弁１５の異常を検出することができる。これとともに、利用者が乗降する際のかご４の戸開時に圧力保持弁１５の異常を検出可能となる。即ち、通常のエレベータの運転時においても、圧力保持弁１５の異常検出をすることができる。

また、異常検出ユニット４２によって、圧力保持弁１５の異常が検出されたことに応じて、制御盤１００がエレベータを運転休止とするので、圧力保持弁１５による制御開閉弁１４のバックアップがされていない状態でのエレベータの通常運転を回避することができる。これとともに、制御盤１００が圧力保持弁１５に異常が生じた旨の情報を遠隔監視センタの管理盤へ送るので、圧力保持弁１５の異常発生を早期に保守作業員に知らせることができる。

なお、実施の形態１では、第１圧力センサ３０が主回路１０における圧力保持弁１５の油圧ジャッキ１側に取り付けられていた。しかしながら、この例に限定するものではなく、第１圧力センサ３０は、主回路１０及びパイロット回路２１のうちジャッキ圧に応じた信号を生成できる箇所に配置されていればよい。例えば、パイロット回路２１における電磁弁１８の油圧ジャッキ１側（下流側）に、第１圧力センサ３０を配置してもよい。

また、実施の形態１では、異常検出ユニット４２が、かご４への利用者の乗車を検出した後の保持弁下流側圧力と保持弁上流側圧力との圧力差が所定値未満であることを確認したときに、圧力保持弁１５が異常であると判断した。しかしながら、この例に限定するものではなく、異常検出ユニット４２が、かご４に利用者が乗車したことを検出した際に、その検出した時点から保持弁上流側圧力が保持弁下流側圧力の増加に追従するように増加していることを確認したときに、圧力保持弁１５について異常であると判断すればよい。
これと同様に、異常検出ユニット４２が、かご４からの利用者の降車を検出した際に、その検出した時点から保持弁上流側圧力が保持弁下流側圧力の増加に追従するように減少したことを確認したときに、圧力保持弁１５について異常であると判断すればよい。これらの場合、保持弁下流側圧力及び保持弁上流側圧力が定常状態となる前の段階で、圧力保持弁１５の異常をより早く検出できる。

また、実施の形態１では、異常検出ユニット４２が第１圧力センサ３０からの信号を用いて利用者のかご４の乗降状況を監視した。しかしながら、この例に限定するものではなく、例えば光電センサや荷重センサ等をかごに設けて、異常検出ユニット４２がこれらのセンサからの信号を用いて利用者のかご４の乗降状況を監視してもよい。

さらに、実施の形態１では、圧力保持弁駆動ユニット４１及び異常検出ユニット４２が制御盤１００から独立したハードウェアによって実現された。しかしながら、この例に限定するものではなく、圧力保持弁駆動ユニット４１及び異常検出ユニット４２の機能を制御盤１００のハードウェアによって実現してもよい。

１ 油圧ジャッキ、４ かご、１０ 主回路、１１ 油圧パワーユニット、１４ 制御開閉弁、１５ 圧力保持弁、３０ 第１圧力センサ（第１圧力検出手段）、３１ 第２圧力センサ（第２圧力検出手段）、４２ 異常検出ユニット（異常検出部）、１００ 制御盤（主制御部）。

Claims (6)

1. かごと、
   圧油に応じて伸縮することにより、前記かごを昇降させる油圧ジャッキと、
   圧油の流量制御用の制御開閉弁を有し、圧油の流路を形成する主回路を通して前記油圧ジャッキに圧油を供給する油圧パワーユニットと、
   前記制御開閉弁の開閉駆動を含めた前記油圧パワーユニットの駆動と前記かごの昇降とを制御する主制御部と、
   前記主回路における前記油圧ジャッキと前記油圧パワーユニットとの間に介在され、前記主回路における前記油圧ジャッキ側から前記油圧パワーユニット側へ流れる場合の圧油の流路を開放し、前記主制御部からの指令に応じて、前記主回路における前記油圧ジャッキ側から前記油圧パワーユニット側へ流れる場合の圧油の流路の開閉を切り換える圧力保持弁と
   を備える油圧エレベータに設けられる油圧エレベータの異常検出装置であって、
   前記圧力保持弁の前記油圧ジャッキ側の圧油の圧力である第１圧力に応じた信号を生成する第１圧力検出手段と、
   前記圧力保持弁の前記油圧パワーユニット側の圧油の圧力である第２圧力に応じた信号を生成する第２圧力検出手段と、
   利用者の前記かごの乗降状況を監視するとともに、前記第１及び第２圧力検出手段のそれぞれからの信号を用いて前記第１及び第２圧力のそれぞれの変動状況を監視して、利用者の前記かごの乗降を検出した際の前記第１及び第２圧力の変動状況に基づいて、前記圧力保持弁について正常であるか異常であるかを判断する異常検出部と
   を備えることを特徴とする油圧エレベータの異常検出装置。
2. 前記異常検出部は、利用者が前記かごに乗車したことを検出した際に、その検出した時点から前記第２圧力が前記第１圧力の増加に追従するように増加したことを確認したときに、前記圧力保持弁について異常であると判断する
   ことを特徴とする請求項１記載の油圧エレベータの異常検出装置。
3. 前記異常検出部は、利用者が前記かごに乗車したことを検出した際に、その検出した時点から所定時間経過後の前記第１圧力と前記第２圧力との圧力差が所定値未満であることを確認したときに、前記圧力保持弁について異常であると判断する
   ことを特徴とする請求項２記載の油圧エレベータの異常検出装置。
4. 前記異常検出部は、利用者が前記かごから降車したことを検出した際に、その検出した時点から前記第２圧力が前記第１圧力の減少に追従するように減少したことを確認したときに、前記圧力保持弁について異常であると判断する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の油圧エレベータの異常検出装置。
5. 前記異常検出部は、利用者が前記かごから降車したことを検出した際に、
   その検出した時点の前後で前記第２圧力が所定の減少率を超えた減少率で減少していること、及び
   かごからの利用者の降車を検出した後の前記第１圧力と前記第２圧力との圧力差が所定値未満であること
   の両方を確認したときに、前記圧力保持弁について異常であると判断する
   ことを特徴とする請求項４記載の油圧エレベータの異常検出装置。
6. 前記異常検出部は、前記第１圧力検出手段からの信号を用いて、利用者の前記かごの乗降状況を監視する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の油圧エレベータの異常検出装置。

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