JP5726049B2

JP5726049B2 - エレベータの給電制御システム

Info

Publication number: JP5726049B2
Application number: JP2011253656A
Authority: JP
Inventors: 尚央渡辺
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2011-11-21
Filing date: 2011-11-21
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2031-11-21
Also published as: JP2013107733A

Description

本発明の実施形態は、エレベータの乗りかごにケーブルレスで電力を給電するエレベータの給電制御システムに関する。

エレベータの乗りかごには、照明機器やドアの駆動機構、表示器などの各種機器が設置されており、これらの機器に対する電力供給を伝送ケーブルで行うのが一般的であった。しかし、ケーブル配線作業の手間やケーブルの重量などの問題があり、近年、ケーブルを用いずに電力を接触で給電する方式が考えられている。

これは、乗りかご側に設置した受電部と各階床側に設置した送電部とからなる電力供給装置を用い、乗りかごがいずれかの階床に停止したときに、その停止階側の送電部から乗りかご側の受電部に電力を非接触で給電する方式である。

特開２００６−１９３２７５号公報

上述した非接触給電方式では、乗りかご側の受電部と階床側の送電部とが対向した状態で給電が行なわれる。このため、ロープ伸び等により乗りかごの停止位置にずれが生じると、給電効率が著しく低下する問題がある。また、送電部あるいは受電部に金属等の異物が混入していると給電効率が低下する問題もある。

本発明が解決しようとする課題は、位置ずれ等に影響されずに、乗りかごに対してケーブルレスで電力を確実に給電することのできるエレベータの給電制御システムを提供することである。

本実施形態に係るエレベータの給電制御システムは、乗りかごのドアを駆動する第１のドアモータと、上記乗りかご側に設けられ、上記第１のドアモータの駆動に必要な電力を蓄える第１のバッテリと、ホールのドアを駆動する第２のドアモータと、上記ホール側に設けられ、上記第２のドアモータの駆動に必要な電力を蓄える第２のバッテリと、上記第１および第２のバッテリの電力を検出するバッテリ電力検出手段と、上記乗りかごが着床したときに、上記バッテリ電力検出手段によって検出された上記第１および第２のバッテリの電力に基づいて上記第１および第２のドアモータのうちの一方のモータを駆動して戸開閉し、他方のモータに回生電力を発生させて給電を行うドア駆動制御手段とを具備する。

図１は第１の実施形態に係るエレベータの給電制御システムの構成を示す図である。図２は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムに用いられるかごドアの構成を示す図である。図３は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムに用いられるホールドアの構成を示す図である。図４は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムに用いられるかごドアとホールドアの係合状態を上から見た図である。図５は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムの動作を示すフローチャートである。図６は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムのドア駆動時に一定電力をアシストする場合の電力の流れを示す図である。図７は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムのホール側からかご側へ給電する場合の電力の流れを示す図である。図８は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムのかご側からホール側へ給電する場合の電力の流れを示す図である。図９は第２の実施形態に係るエレベータの給電制御システムの構成を示す図である。図１０は同実施形態におけるエレベータの給電制御システムの動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るエレベータの給電制御システムの構成を示す図である。

エレベータの乗りかご１１は、図示せぬ巻上機の駆動により昇降路内の各階床間を移動する。この乗りかご１１の乗降口にかごドア１２が開閉自在に取り付けられている。このかごドア１２には、ドアモータ１３、ドア制御装置１４、バッテリ１５が設けられている。なお、かごドア１２の構造については後に図２を参照して詳しく説明する。また、図中のＤＣＵは「DOOR CONTROL UNIT」の略である。ＢＡＴは「BATTERY」の略である。

ドアモータ１３は、かごドア１２を駆動するためのモータである。ドア制御装置１４は、かごドア１２を戸開閉するための制御装置であって、モータドライバなどを含む。バッテリ１５は、乗りかご１１に必要な電力を蓄える。このバッテリ１５に蓄えられた電力は、主としてかごドア１２を駆動するための電力として用いられる他に、例えば乗りかご１１に設置された図示せぬ照明機器や表示器などを含む各機器の駆動電力としても用いられる。

一方、エレベータの各階床のホール（乗場）１６には、乗りかご１１の着床時にかごドア１２に係合して一緒に戸開閉するホールドア１７が設置されている。このホールドア１７には、ドアモータ１８、ドア制御装置１９、バッテリ２０が設けられている。なお、ホールドア１７の構造については後に図３を参照して詳しく説明する。

ドアモータ１８は、ホールドア１７を駆動するためのモータである。ドア制御装置１９は、ホールドア１７を戸開閉するための制御装置であって、モータドライバなどを含む。バッテリ２０は、ホール１６に必要な電力を蓄える。このバッテリ２０に蓄えられた電力は、主としてホールドア１７を駆動するための電力として用いられる他に、例えばホール１６に設置された図示せぬ照明機器や表示器などを含む各機器の駆動電力としても用いられる。

なお、図１の例では、１階床分のホールドア１７しか図示されていないが、実際には建物の各階床のホール１６に上記同様のホールドア１７が設置されており、それぞれにドアモータ１８、ドア制御装置１９、バッテリ２０が接続されているものとする。

また、ドア制御装置１４、１９は、エレベータ制御装置２１に接続されている。エレベータ制御装置２１は、エレベータの運転制御を行う装置であり、図示せぬ建物の機械室あるいは昇降路内に設置されている。このエレベータ制御装置２１には、本システムを実現するための機能として、バッテリ電力検出部２２およびドア駆動制御部２３が備えられている。

バッテリ電力検出部２２は、ドア制御装置１４を通じてかご側のバッテリ１５の電力を検出すると共に、ドア制御装置１９を通じてホール側のバッテリ２０の電力を検出する。

ドア駆動制御部２３は、乗りかご１１の着床に伴い、かごドア１２とホールドア１７が係合したときに、バッテリ電力検出部２２によって検出されたバッテリ１５，２０の電力に基づいてドアモータ１３およびドアモータ１８ののうちの一方のモータを駆動して戸開閉し、他方のモータに回生電力を発生させて給電を行う。

ここで、本システムにおけるかごドア１２とホールドア１７との関係について説明する。図２はかごドア１２の構成を示す図、図３はホールドア１７の構成を示す図である。また、図４はかごドア１２とホールドア１７の係合状態を上から見た図である。なお、ここでは２枚パネル両開きタイプのドアを例としている。

図２に示すように、かごドア１２は、ドアパネル３１ａ，３１ｂ、ハンガ３２ａ，３２ｂ、ハンガローラ３３ａ，３３ｂ、ハンガレール３４、プーリ３５ａ，３５ｂ、ベルト３６、係合機構３７などを備える。

ハンガ３２ａは、一方のドアパネル３１ａの上端部に固定され、一対のプーリ３５ａ，３５ｂに巻き架けられたベルト３６の上側に取り付けられている。このベルト３６の下側には、他方のドアパネル３１ｂの上端部に固定されたハンガ３２ｂが取り付けられている。また、ハンガ３２ａ，３２ｂには、それぞれにハンガレール３４上を摺動するハンガローラ３３ａ，３３ｂが設けられている。

ここで、プーリ３５ａにかごドア１２の駆動源であるドアモータ１３が接続されている。このドアモータ１３が駆動されると、ベルト３６を介して２枚のドアパネル３１ａ，３１ｂが開閉動作する。係合機構３７は、かごドア１２とホールドア１７を係合させて同時に動かすための機構であり、通称「カミソリ」などと呼ばれている一対の係合部材からなる。

図３に示すように、ホールドア１７は、ドアパネル４１ａ，４１ｂ、ハンガ４２ａ，４２ｂ、ハンガローラ４３ａ，４３ｂ、ハンガレール４４、プーリ４５ａ，４５ｂ、ベルト４６、係合用ローラ４７などを備える。

ハンガ４２ａは、一方のドアパネル４１ａの上端部に固定され、一対のプーリ４５ａ，４５ｂに巻き架けられたベルト４６の上側に取り付けられている。このベルト４６の下側には、他方のドアパネル４１ｂの上端部に固定されたハンガ４２ｂが取り付けられている。また、ハンガ４２ａ，４２ｂには、それぞれにハンガレール４４上を摺動するハンガローラ４３ａ，４３ｂが設けられている。

ここで、プーリ４５ａにホールドア１７の駆動源であるドアモータ１８が接続されている。このドアモータ１８が駆動されると、ベルト４６を介して２枚のドアパネル４１ａ，４１ｂが開閉動作する。係合用ローラ４７は、係合機構３７と共にかごドア１２とホールドア１７を係合させて同時に動かすための機構である。図４に示すように、乗りかご１１が着床したときに、係合機構３７に係合用ローラ４７が係合することで、かごドア１２とホールドア１７とが連動して動くことになる。

このような構成において、乗りかご１１が各階床のいずれかの階床に着床すると、乗りかご１１のかごドア１２とホール１６のホールドア１７とが係合する。その際、通常はかご側のドアモータ１３の駆動によりかごドア１２が動き、ホールドア１７はかごドア１２に追従して動く。しかし、ドアモータ１３はバッテリ１５の電力で駆動されているため、その電力が少ない場合には正常に戸開閉できず、さらに、定期的にバッテリ１５を充電する必要もある。

そこで、本実施形態では、ホールドア１７にドアモータ１８を設けて、かご側のバッテリ１５の電力が低下している場合にはドアモータ１８の駆動により戸開閉し、そのときにかご側のドアモータ１３に発生する回生電力をバッテリ１５に蓄積するものである。

以下に、図５を参照して詳しく説明する。
図５は第１の実施形態におけるエレベータの給電制御システムの動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートで示される処理は、コンピュータであるエレベータ制御装置２１が所定のプログラムを読み込むことにより実行される。

乗りかご１１が各階床のいずれかの階床に着床すると（ステップＳ１１のＹｅｓ）、エレベータ制御装置２１のバッテリ電力検出部２２は、かご側のバッテリ１５の電力（Ｐｃとする）とホール側のバッテリ２０の電力（Ｐｈとする）を検出する（ステップＳ１２）。

なお、乗りかご１１の着床は、各階床のホール１６に設置された図示せぬ着床スイッチにより検出できる。また、バッテリ電力Ｐｃの検出は、ドア制御装置１４を通じてバッテリ１５の出力電圧を測定することで行う。バッテリ電力Ｐｈも同様であり、ドア制御装置１９を通じてバッテリ２０の出力電圧を測定することで行う。

ここで、バッテリ電力Ｐｃとバッテリ電力Ｐｈが略同じであった場合、つまり、バッテリ電力Ｐｃとバッテリ電力Ｐｈとの差が所定範囲内であれば（ステップＳ１３のＹｅｓ）、エレベータ制御装置２１のドア駆動制御部２３は、かご側のドアモータ１３とホール側のドアモータ１８の両方を駆動して戸開閉する（ステップＳ１４）。この場合、２つのドアモータ１３，１８を使用するため、ドアモータ１３だけで戸開閉するよりも少ない電力で済む。

このときの様子を図６に示す。
図６はドア駆動時に一定電力をアシストする場合の電力の流れを示す図である。図中の矢印は電力の流れを表している。なお、１４ａおよび１９ａは電力変換装置であり、それぞれにドア制御装置１４とドア制御装置１９に内蔵されている。また、１０は建屋電源であり、エレベータ制御装置２１などに対して電力を供給している。

乗りかご１１の着床に伴い、かごドア１２とホールドア１７を戸開閉したときに、かご側のドアモータ１３を駆動すると共に、ホール側のドアモータ１８を駆動する。これにより、かご側に対して一定電力がアシストされ、かご側のバッテリ１５の電力消費を抑えることができる。すなわち、例えば戸開閉に１００ｗの電力が必要であったとすると、かご側では通常の半分の５０ｗの電力でドアモータ１３を駆動することかでき、バッテリ１５の電力消費が軽減される。

一方、バッテリ電力Ｐｃが一定値以下であり、バッテリ電力Ｐｈよりも低い場合には（ステップＳ１５のＹｅｓ）、ドア駆動制御部２３は、ホール側のドアモータ１８を駆動して戸開閉すると共に（ステップＳ１６）、かご側のドアモータ１３に回生電力を発生させてバッテリ１５に充電する（ステップＳ１７）。

このときの様子を図７に示す。
図７はホール側からかご側へ給電する場合の電力の流れを示す図である。図中の矢印は電力の流れを表している。

かご側のバッテリ１５の電力が一定値より低下している場合には、ホール側のドアモータ１８をメインで駆動する。この場合、戸開閉に必要な電力（例えば１００ｗ）に、かごドア１２への給電分（例えば５０ｗ）を加えてドアモータ１８を駆動するものとする。ドアモータ１８の駆動により、かごドア１２とホールドア１７が戸開閉する。その際、かごドア１２に接続されたドアモータ１３に回生電力が発生するので、その回生電力をバッテリ１５に充電することができる。

また、バッテリ電力Ｐｃが一定値以上であり、バッテリ電力Ｐｈよりも高い場合には（ステップＳ１５のＮｏ）、ドア駆動制御部２３は、かご側のドアモータ１３を駆動して戸開閉すると共に（ステップＳ１８）、ホール側のドアモータ１８に回生電力を発生させてバッテリ２０に充電あるいは建屋電源１０に送るようにする（ステップＳ１９）。

このときの様子を図８に示す。
図８はかご側からホール側へ給電する場合の電力の流れを示す図である。図中の矢印は電力の流れを表している。

かご側のバッテリ１５の電力が一定値以上ある場合には、かご側のドアモータ１３をメインで駆動する。この場合、戸開閉に必要な電力（例えば１００ｗ）に、ホールドア１７への給電分（例えば５０ｗ）を加えてドアモータ１３を駆動するものとする。ドアモータ１３の駆動により、かごドア１２とホールドア１７が戸開閉する。その際、ホールドア１７に接続されたドアモータ１８に回生電力が発生するので、その回生電力をバッテリ２０に充電するか、建屋電源１０へ送ることができる。なお、回生電力を建屋電源１０へ送る場合には、バッテリ２０の電力がある程度増加した後に行うことが好ましい。

このように、かご側のドアモータ１３とは別にホール側にもドアモータ１８を設け、かご側のバッテリ１５の電力が少ない場合にはドアモータ１８を駆動することで、ドアモータ１３に発生する回生電力を利用してかご側へ給電することができる。また、かご側のバッテリ１５の電力が多い場合にはドアモータ１３を駆動することで、ドアモータ１８に発生する回生電力を利用してホール側へ給電することができる。このような給電方法は、モータの回生電力を利用したものなので、一般的な非接触給電方式とは違って位置ずれ等の影響を受けずにケーブルレスで確実に給電できるといった利点がある。

なお、上記第１の実施形態では、各階床のホールドア１７にドアモータ１８を設けるものとしたが、ドア重量が他の階床よりも重い特定の階床にホールドア１７に対してのみドアモータ１８を設けて、図５に示した制御を行うことでも良い。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

高昇降行程のエレベータでは、エレベータ昇降路内と建物外との内外気圧差からドラフトと呼ばれる風の流れが発生し、エレベータの最下階から最上階に向けて上昇気流が発生する。この上昇気流によりドアパネルに対して風圧が発生する。その際、ドアパネルに作用する力の特徴として、下方階では扉を開けようとする方向（戸閉を阻止）に働く。そこで、第２の実施形態では、上記第１の実施形態に加え、ドラフト発生時にかご側とホール側の両方のドアモータを駆動するものである。

図９は第２の実施形態に係るエレベータの給電制御システムの構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

第２の実施形態において、エレベータ制御装置２１にはドラフト検出部２４が備えられている。このドラフト検出部２４は、戸閉を妨げるドラフトの発生を検出する。具体的には、例えば昇降路内に上昇気流を感知するセンサを設置しておき、そのセンサの信号からドラフトの発生を検出する。また、別の方法として、かご側のドアモータ１３あるいはホール側のドアモータ１８のトルクの変化を監視してドラフトの発生を検出することでも良い。ドラフトの発生が検出された場合、ドア駆動制御部２３は、戸閉時にかご側のドアモータ１３あるいはホール側のドアモータ１８の両方を駆動する。

図１０は第２の実施形態におけるエレベータの給電制御システムの動作を示すフローチャートである。なお、このフローチャートで示される処理は、コンピュータであるエレベータ制御装置２１が所定のプログラムを読み込むことにより実行される。

乗りかご１１が各階床のいずれかの階床に着床すると（ステップＳ２１のＹｅｓ）、エレベータ制御装置２１は、ドラフト検出部２４を通じて戸閉を妨げるドラフトが発生しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。戸閉を妨げるドラフトが発生していなければ（ステップＳ２２のＮｏ）、上記第１の実施形態（図５）と同様にして戸開閉する（ステップＳ２３）。

ここで、戸閉を妨げるドラフトが発生していた場合には（ステップＳ２２のＹｅｓ）、エレベータ制御装置２１のドア駆動制御部２３は、かご側のバッテリ１５の電力状態に応じて、かご側のドアモータ１３あるいはホール側のドアモータ１８を駆動して戸開を行う（ステップＳ２４）。

すなわち、かご側のバッテリ１５の電力が一定値以下に低下していれば、ホール側のドアモータ１８を駆動して、そのときに得られる回生電力をバッテリ１５に充電する。一方、かご側のバッテリ１５の電力が一定値よりも多くあれば、ドア側のドアモータ１３を駆動して、そのときに得られる回生電力をバッテリ２０に充電あるいは建屋電源１０に送る。

続いてかごドア１２とホールドア１７を戸閉するときに、ドア駆動制御部２３は、かご側のドアモータ１３とホール側のドアモータ１８の両方を駆動して戸閉を行う（ステップＳ２５）。この場合、ドラフトの影響を考慮して、通常よりもトルクを上げて駆動するものとする。

このように、戸閉を妨げるドラフトが発生している場合には、ホール側に設けたドアモータ１８を利用して、かご側のドアモータ１３と一緒に駆動することで、確実に戸閉することができる。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、位置ずれ等に影響されずに、乗りかごに対してケーブルレスで電力を確実に給電することのできるエレベータの給電制御システムを提供することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…建屋電源、１１…乗りかご、１２…かごドア、１３…ドアモータ、１４…ドア制御装置、１５…バッテリ、１６…ホール、１７…ホールドア、１８…ドアモータ、１９…ドア制御装置、２０…バッテリ、２１…エレベータ制御装置、２２…バッテリ電力検出部、２３…ドア駆動制御部、２４…ドラフト検出部、３１ａ，３１ｂ…ドアパネル、３２ａ，３２ｂ…ハンガ、３３ａ，３３ｂ…ハンガローラ、３４…ハンガレール、３５ａ，３５ｂ…プーリ、３６…ベルト、３７…係合機構、４１ａ，４１ｂ…ドアパネル、４２ａ，４２ｂ…ハンガ、４３ａ，４３ｂ…ハンガローラ、４４…ハンガレール、４５ａ，４５ｂ…プーリ、４６…ベルト、４７…係合用ローラ。

Claims

乗りかごのドアを駆動する第１のドアモータと、
上記乗りかご側に設けられ、上記第１のドアモータの駆動に必要な電力を蓄える第１のバッテリと、
ホールのドアを駆動する第２のドアモータと、
上記ホール側に設けられ、上記第２のドアモータの駆動に必要な電力を蓄える第２のバッテリと、
上記第１および第２のバッテリの電力を検出するバッテリ電力検出手段と、
上記乗りかごが着床したときに、上記バッテリ電力検出手段によって検出された上記第１および第２のバッテリの電力に基づいて上記第１および第２のドアモータのうちの一方のモータを駆動して戸開閉し、他方のモータに回生電力を発生させて給電を行うドア駆動制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの給電制御システム。
上記ドア駆動制御手段は、
上記第１のバッテリの電力が一定値以下であり、上記第２のバッテリの電力よりも低い場合に上記第２のドアモータを駆動して戸開閉し、上記第１のドアモータに回生電力を発生させて上記第１のバッテリに充電することを特徴とする請求項１記載のエレベータの給電制御システム。
上記ドア駆動制御手段は、
上記第１のバッテリの電力が一定値以上であり、上記第２のバッテリの電力よりも高い場合に上記第１のドアモータを駆動して戸開閉し、上記第２のドアモータに回生電力を発生させて上記第２のバッテリに充電あるいは建屋電源に送ることを特徴とする請求項１記載のエレベータの給電制御システム。
上記ドア駆動制御手段は、
上記第１のバッテリの電力が上記第２のバッテリの電力と略同じ場合に上記第１および第２のドアモータの両方を駆動して戸開閉することで、上記第１のバッテリの電力消費を抑えることを特徴とする請求項１記載のエレベータの給電制御システム。
上記第２のドアモータは、
ドアの重量が重い特定の階床に設置されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータの給電制御システム。
戸閉を妨げるドラフトの発生を検出するドラフト検出手段をさらに備え、
上記ドア駆動制御手段は、
上記ドラフト検出手段によって上記ドラフトの発生が検出された場合には、戸閉時に上記第１および第２のドアモータの両方を駆動することを特徴とする請求項１記載のエレベータの給電制御システム。