JP5902040B2 - エレベータの省電力システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、エレベータの電力を計画的に使用するためのエレベータの省電力システムに関する。

近年、電力不足の事情により、電力の「総量規制」が計画されるなど、一層の省電力対策が求められている。省電力対策としては、例えば閑散時間帯に一部のエレベータの運転を休止するなどの方法がある。また、省電力運転による効果を表示して利用者に理解を求めることも行われている。

特開２０１０−２０８７３４号公報

しかしながら、エレベータの運転を休止すると、利用者に対するサービスが著しく低下する。また、省電力運転の効果表示は月単位などの集計結果として行われるのが一般的である。このため、エレベータの運転が節電のために休止したときに、利用者は状況が分からず、不満に感じることがある。

本発明が解決しようとする課題は、省電力対策に対する利用者の理解を得て、計画的に電力を使用して運転を行うことのできるエレベータの省電力システムを提供することである。

一実施形態に係るエレベータの省電力システムは、監視期間と積算消費電力量の上限値を設定する設定手段と、上記監視期間中におけるエレベータの消費電力量を経過時間で積算した積算消費電力量を算出する電力算出手段と、上記設定手段によって設定された監視期間と積算消費電力量の上限値とで表される目標消費電力特性と上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量と経過時間とで表される現状の消費電力特性とを比較する電力比較手段と、この電力比較手段の比較結果に基づいてエレベータの運転を休止制御すると共にメッセージの表示指示を行う運転制御手段と、各階の乗場に設置され、上記運転制御手段からの表示指示に従って現状の説明を含むメッセージを表示する表示手段とを具備し、上記運転制御手段は、上記目標消費電力特性の傾きよりも上記現状の消費電力特性の傾きが大きい場合に、電力の使用状況が計画を上回っているものと判断し、現状の説明と共に所定回数分の走行後にエレベータの運転を休止する旨のメッセージを上記表示手段に表示することを特徴とする。
また、他の実施形態に係るエレベータの省電力システムは、監視期間と積算消費電力量の上限値を設定する設定手段と、上記監視期間中におけるエレベータの消費電力量を経過時間で積算した積算消費電力量を算出する電力算出手段と、上記設定手段によって設定された監視期間と積算消費電力量の上限値とで表される目標消費電力特性と上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量と経過時間とで表される現状の消費電力特性とを比較する電力比較手段と、この電力比較手段の比較結果に基づいてエレベータの運転を休止制御すると共にメッセージの表示指示を行う運転制御手段と、各階の乗場に設置され、上記運転制御手段からの表示指示に従って現状の説明を含むメッセージを表示する表示手段とを具備し、上記運転制御手段は、上記目標消費電力特性の傾きに上記現状の消費電力特性の傾きが近い場合に、電力の使用状況が計画に近づいているものと判断し、現状の説明と共に節電を促すメッセージを上記表示手段に表示することを特徴とする。

図１は一実施形態に係るエレベータの省電力システムの構成を示すブロック図である。 図２は同実施形態におけるエレベータの省電力システムの乗場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省電力システムのメッセージ表示例を示す図であり、電力の使用状況が計画よりも上回っている場合に表示されるメッセージの一例を示す図である。 図４は同実施形態におけるエレベータの省電力システムのメッセージ表示例を示す図であり、積算消費電力量が上限値を超えた場合に表示されるメッセージの一例を示す図である。 図５は同実施形態におけるエレベータの省電力システムのメッセージ表示例を示す図であり、電力の使用状況が計画に近い場合に表示されるメッセージの一例を示す図である。 図６は同実施形態におけるエレベータの省電力システムの処理動作を示すフローチャートである。 図７は同実施形態におけるエレベータの省電力システムの消費電力量の算出方法を説明するための図であり、図７（ａ）は速度パターン、同図（ｂ）はモータトルク、同図（ｃ）は機械的なロス、同図（ｄ）はモータ電力を示している。 図８は同実施形態におけるエレベータの省電力システムの積算消費電力量，経過時間，監視期間，上限値の関係を示す図である。 図９は他の実施形態におけるエレベータの省電力システムの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は一実施形態に係るエレベータの省電力システムの構成を示すブロック図である。なお、ここでは１台のエレベータが設置された建物を想定して、そのエレベータの省電力システムについて説明するが、複数台のエレベータが設置された建物であっても同様である。

本実施形態におけるエレベータの省電力システムは、制御装置１０と、荷重検知器１１と、表示器１２と、上限設定部１３と、期間設定部１４とを備える。

制御装置１０は、エレベータ全体の制御を行うものであり、建物の機械室などに設置されている。この制御装置１０は、乗場呼びやかご呼びに応答して図示せぬ乗りかごを移動させるなどの制御を行う。

なお、「乗場呼び」とは、各階の乗場に設置された乗場呼び釦の操作により登録される呼びの信号のことであり、登録階と行先方向の情報を含む。「かご呼び」とは、かご室内に設けられた行先呼び釦の操作により登録される呼びの信号のことであり、行き先階の情報を含む。

荷重検知器１１は、図示せぬ乗りかごに設置され、利用者の乗降に伴うかご室内の積載荷重を検知する。表示器１２は、各階の乗場に設置されており、エレベータの電力使用状況に応じたメッセージの表示を行う。

期間設定部１３および上限設定部１４は、例えばスイッチやキー、あるいは保守員が携帯する端末装置などからなり、電力の監視期間Ｔｍとその監視期間Ｔｍ内における積算消費電力量の上限値Ｐｍを設定する。この期間設定部１３および上限設定部１４によって設定された監視期間Ｔｍと積算消費電力量の上限値Ｐｍは、伝送ケーブルあるいは無線通信により制御装置１０に送られる。

ここで、本実施形態において、制御装置１０には、エレベータの省電力システムに関する機能として、運転制御部２１、電力算出部２２、積算値記憶部２３、設定値記憶部２４、電力比較部２５が設けられている。

運転制御部２１は、呼びの発生に伴い、図示せぬモータを駆動して乗りかごを所定の速度で運転する。その際、荷重検知器１１によって検知された積載荷重を加味にしてモータのトルクを制御する。

電力算出部２２は、エレベータの運転に要した消費電力量を経過時間ｔで積算した積算消費電力量ｐを算出する。なお、消費電力量の算出方法については、後に図７を参照して詳しく説明する。積算値記憶部２３は、電力算出部２２によって算出された積算消費電力量ｐを経過時間ｔと共に記憶する。この積算値記憶部２３に記憶された積算消費電力量ｐと経過時間ｔは、電力算出部２２による電力算出処理に伴い順次更新される。

設定値記憶部２４は、期間設定部１３によって設定された監視期間Ｔｍと上限設定部１４によって設定された積算消費電力量の上限値Ｐｍを記憶する。電力比較部２５は、設定値記憶部２４に記憶された監視期間Ｔｍと積算消費電力量の上限値Ｐｍとで表される目標消費電力特性と積算値記憶部２３に記憶された積算消費電力量ｐと経過時間ｔとで表される現状の消費電力特性とを比較する。

運転制御部２１は、この電力比較部２５の比較結果に基づいてエレベータの運転を制御すると共に表示器１２に対するメッセージの表示指示を行う。

図２は同実施形態におけるエレベータの省電力システムの乗場の構成を示す図である。

各階の乗場３１には乗場ドア３２が開閉自在に設置されており、その乗場ドア３２の横に乗場呼びボタン３３と車椅子呼びボタン３４が設置されている。乗場呼びボタン３３は、一般の利用者が乗場呼びを登録するための操作ボタンであり、上方向ボタンと下方向ボタンからなる。

車椅子呼びボタン３４は、車椅子を使用している利用者が乗場呼びを登録するための操作ボタンであり、上記乗場呼びボタン３３と同様に上方向ボタンと下方向ボタンからなる。この車椅子呼びボタン３４の操作によって乗場呼びが登録された場合には、例えば戸開閉の時間が通常よりも遅く設定されるなど、車椅子専用の運転に切り替えられる。

また、各階の乗場３１には表示器１２が設置されている。この表示器１２は、利用者が見やすい位置（図２の例では乗場ドア３２の上）に設置されている。本実施形態では、エレベータの電力使用状況に応じて、図３乃至図５に示すようなメッセージａ，ｂ，ｃが表示器１２に表示される。

次に、本実施形態におけるエレベータの省電力システムの処理動作を説明する。

図６はエレベータの省電力システムの処理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に示される処理は、コンピュータである制御装置１０によって実行される。

まず、初期設定として、期間設定部１３と上限設定部１４の操作により、電力の監視期間Ｔｍと積算消費電力量の上限値Ｐｍが設定され、制御装置１０の設定値記憶部２４に記憶される（ステップＳ１１）。なお、監視期間Ｔｍは、時間単位、日単位、週単位、月単位などがあり、いずれかを任意に設定可能である。

初期設定後、監視期間Ｔｍ中にエレベータの運転で消費される電力量が電力算出部２２により算出され、その消費電力量を順次積算して得られる積算消費電力量ｐが監視開始からの経過時間ｔと共に積算値記憶部２３に記憶される（ステップＳ１２）。

ここで、消費電力量の算出方法について、図７を参照して説明する。
図７は消費電力量の算出方法を説明するための図であり、図７（ａ）は速度パターン、同図（ｂ）はモータトルク、同図（ｃ）は機械的なロス、同図（ｄ）はモータ電力を示している。

呼び（乗場呼び／かご呼び）の登録に伴い、エレベータの乗りかごが目的階に向けて所定の速度で走行する。このときの速度パターンは、図７（ａ）に示すように走行開始→加速→定速→減速→走行停止に分けられる。

この速度パターンに対応してモータトルクが同図（ｂ）のように変化する。なお、図中の（１）は加速トルク、（２）は加速トルクの傾き、（３）は減速トルク、（４）は減速トルクの傾き、（５）はアンバランストルクである。

基本的には、モータトルクと速度を掛け合わせることでモータ電力が得られる。しかし、同図（ｃ）に示すように、実際には走行中に乗りかごとガイドレールとの間に発生する摩擦抵抗などを含む機械的なロスが存在する。この機械的なロスを加味して、以下のような式でモータ電力を求める。

モータ電力∝モータトルク×速度＋機械的ロス
同図（ｄ）がロス分を加えたモータ電力である。加速から定速の間に力行として電力が消費され、定速から減速の間に回生として電力が得られる。なお、実際にはかご内の照明、ドアの開閉、表示機器などで使用される電力もあり、これらを上記モータ電力に加えた値をエレベータの消費電力量として算出する。

このようにして、エレベータの消費電力量が算出され、その消費電力量を経過時間ｔで積算した積算消費電力量ｐが得られる。ここで、電力比較部２５において、設定値である監視期間Ｔｍと積算消費電力量の上限値Ｐｍとで表される目標消費電力特性と積算消費電力量ｐと経過時間ｔとで表される現状の消費電力特性とが比較される（ステップＳ１３）。この比較結果に応じてエレベータの運転が休止制御されると共に、省電力に関するメッセージが各階の乗場に設置された表示器１２に表示される。

図８を用いて詳しく説明する。
図８は積算消費電力量ｐ，経過時間ｔ，監視期間Ｔｍ，上限値Ｐｍの関係を示す図である。図中のｆ０は監視期間Ｔｍと積算消費電力量の上限値Ｐｍとで表される目標消費電力特性である。

目標消費電力特性ｆ０は、予め目標値として与えられた消費電力の積算量を表している。これに対し、ｆ１，ｆ２，ｆ３は現状の消費電力特性であり、経過時間ｔと積算消費電力量ｐとで表される。

ここで、Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ＞１であった場合には（ステップＳ１４のＹｅｓ）、つまり、図８のｆ１に示すように、目標消費電力特性ｆ０の傾きよりも、現状の消費電力特性ｆ１の傾きが大きい場合には、電力の使用状況が計画よりも上回っているものと判断される。なお、電力の使用状況が計画通りであれば、Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ＝１となる。

ただし、図８のｆ１の状況では、積算消費電力量の上限値Ｐｍを超えたわけではないので、エレベータの運転を直ちに止める必要はない。そこで、Ｐｍ＜Ｐでなかった場合には（ステップＳ２１のＮｏ）、現状からあとどのくらい運転可能であるかを知るため、運転制御部２１は、予測起動回数を求める（ステップＳ１５）。この予測起動回数は、下記のように積算消費電力量の上限値Ｐｍと積算消費電力量ｐとの差分を１回の走行に要する平均消費電力ｐ０で除算することで得られる。

予測起動回数＝（Ｐｍ−Ｐ）／ｐ０
予測起動回数が得られると、運転制御部２１は、現状の説明と共に上記予測起動回数分の走行後にエレベータの運転を休止する旨のメッセージａを各階の表示器１２に表示する（ステップＳ１６）。

図３にメッセージａの一例を示す。
目標消費電力特性ｆ０の傾きよりも、現状の消費電力特性ｆ１の傾きが大きい場合には、「積算消費電力量が計画を上回っているため、約○○回走行後にエレベータの運転を停止します。階段をご利用下さい。」といったメッセージａが各階の表示器１２に表示される。これにより、利用者に現状を理解してもらうことができ、エレベータの運転を休止したときの不満を軽減することができる。

上記予測起動回数分の運転が終了すると（ステップＳ１７のＹｅｓ）、運転制御部２１は、エレベータの運転を休止する（ステップＳ１８）。エレベータの運転が休止すると、その状態は監視期間Ｔｍが経過するまで続く。例えば、監視期間Ｔｍが１週間単位で設定されているものとすると、６日目で節電のためにエレベータの運転が休止した場合に残りの１日が過ぎるまでの間、運転休止状態が続くことになる。

ただし、利用者の運行を優先する特殊呼びがあった場合には、一時的に運転休止状態を解除するものとする。上記「特殊呼び」とは、例えば車椅子呼びである。

すなわち、車椅子の利用者が図２に示した車椅子呼びボタン３４の操作により車椅子呼びを登録した場合には（ステップＳ１９のＹｅｓ）、運転制御部２１は、一時的に運転休止状態を解除して、その呼びに応答してエレベータの運転を行う（ステップＳ２０）。車椅子の利用者が目的階で降りると、再び運転休止状態となる。

また、Ｐｍ＜ｐであった場合には（ステップＳ２１のＹｅｓ）、つまり、図８のｆ２に示すように、監視期間Ｔｍ中に現状（経過時間ｔ）の積算消費電力量ｐが積算消費電力量の上限値Ｐｍを超えた場合には、電力がピーク値を超えたことになるので、エレベータの運転を直ちに止める必要がある。

そこで、運転制御部２１は、現状の説明と共にエレベータの運転を休止する旨のメッセージｂを各階の表示器１２に表示し（ステップＳ２２）、エレベータの運転を休止する（ステップＳ２３）。

図４にメッセージｂの一例を示す。
現状の積算消費電力量ｐが積算消費電力量の上限値Ｐｍを超えた場合には、「積算消費電力量が上限値を超えましたので、エレベータの運転を停止します。階段をご利用下さい。」といったメッセージｂが各階の表示器１２に表示される。これにより、利用者に現状を理解してもらうことができ、エレベータの運転を休止したときの不満を軽減することができる。

また、エレベータの運転を休止後、車椅子呼びが登録された場合に（ステップＳ２４のＹｅｓ）、運転制御部２１は、一時的に運転休止状態を解除して、その呼びに応答してエレベータの運転を行う（ステップＳ２５）。車椅子の利用者が目的階で降りると、再び運転休止状態となる。

一方、１＞Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ＞０．８であった場合には（ステップＳ１４のＮｏ→ステップＳ２６のＹｅｓ）、つまり、図８のｆ３に示すように、目標消費電力特性ｆ０の傾きよりも、現状の消費電力特性ｆ１の傾きが小さく（１＞Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ）、かつ、目標消費電力特性ｆ０の傾きに近い場合には（Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ＞０．８）、電力の使用状況が計画に近づいているものと判断される。

このような場合には、運転制御部２１は、現状の説明と共に利用者に節電を促す旨のメッセージｃを各階の表示器１２に表示し（ステップＳ２７）、エレベータの運転を継続する（ステップＳ２８）。

図５にメッセージｃの一例を示す。
現状の消費電力特性ｆ３が目標消費電力特性ｆ０に近づいている場合には、「積算消費電力量が計画に近づいていますので、節電をお願いします。」といったメッセージｃが各階の表示器１２に表示される。これにより、利用者に現状を理解してもらい、エレベータの利用を控えるなどして、節電に協力してもらうことができる。

このように、電力の使用状況（積算消費電力）が計画より下回っている場合、上限値を超えた場合、あるいは計画に近づいている場合において、それぞれの状況に応じたメッセージを表示することで、省電力対策に対する利用者の理解を得て、計画的に電力を使用してエレベータの運転を行うことができる。

なお、上記ステップＳ２６では、電力の使用状況が計画に近づいたと判断する条件を１＞Ｔｍ・ｐ／Ｐｍ・ｔ＞０．８としたが、「０．８」よりも低い値で判断することでも良い。

また、上記実施形態では、説明を簡単にするため１台のエレベータを想定したが、複数台のエレベータを有する群管理システムでも同様に適用可能である。

また、図９に示すように、制御装置１０に電力監視装置２６を組み込んで、積算消費電力量ｐをリアリルタイムで計算する構成としても良い。この電力監視装置２６は、通信機能を備えており、現在の消費電力状態を図示せぬ通信ネットワークを介して遠隔地の監視センタなどに送信することができる。なお、この電力監視装置２６としては、具体的には「スマートメータ」が用いられる。「スマートメータ」とは、通信機能や他の機器の管理機構を持つ高機能型の電力メータを含んだシステムのことである。

このような電力監視装置２６を用いれば、図１の構成のように、エレベータの消費電力をその都度積算しながら記憶していくといった構成は不要となり、装置構成の簡素化と精度の向上を図ることができる。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、省電力対策に対する利用者の理解を得て、計画的に電力を使用してエレベータの運転を行うことのできるエレベータの省電力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…制御装置、１１…荷重検知器、１２…表示器、１３…期間設定部、１４…上限設定部、２１…運転制御部、２２…電力算出部、２３…積算値記憶部、２４…設定値記憶部、２５…電力比較部、２６…電力監視装置、３１…乗場、３２…乗場ドア、３３…乗場呼びボタン、３４…車椅子呼びボタン。

Claims (6)

1. 監視期間と積算消費電力量の上限値を設定する設定手段と、
   上記監視期間中におけるエレベータの消費電力量を経過時間で積算した積算消費電力量を算出する電力算出手段と、
   上記設定手段によって設定された監視期間と積算消費電力量の上限値とで表される目標消費電力特性と上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量と経過時間とで表される現状の消費電力特性とを比較する電力比較手段と、
   この電力比較手段の比較結果に基づいてエレベータの運転を休止制御すると共にメッセージの表示指示を行う運転制御手段と、
   各階の乗場に設置され、上記運転制御手段からの表示指示に従って現状の説明を含むメッセージを表示する表示手段とを具備し、
   上記運転制御手段は、
   上記目標消費電力特性の傾きよりも上記現状の消費電力特性の傾きが大きい場合に、電力の使用状況が計画を上回っているものと判断し、現状の説明と共に所定回数分の走行後にエレベータの運転を休止する旨のメッセージを上記表示手段に表示することを特徴とするエレベータの省電力システム。
2. 監視期間と積算消費電力量の上限値を設定する設定手段と、
   上記監視期間中におけるエレベータの消費電力量を経過時間で積算した積算消費電力量を算出する電力算出手段と、
   上記設定手段によって設定された監視期間と積算消費電力量の上限値とで表される目標消費電力特性と上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量と経過時間とで表される現状の消費電力特性とを比較する電力比較手段と、
   この電力比較手段の比較結果に基づいてエレベータの運転を休止制御すると共にメッセージの表示指示を行う運転制御手段と、
   各階の乗場に設置され、上記運転制御手段からの表示指示に従って現状の説明を含むメッセージを表示する表示手段とを具備し、
   上記運転制御手段は、
   上記目標消費電力特性の傾きに上記現状の消費電力特性の傾きが近い場合に、電力の使用状況が計画に近づいているものと判断し、現状の説明と共に節電を促すメッセージを上記表示手段に表示することを特徴とするエレベータの省電力システム。
3. 上記運転制御手段は、
   上記設定手段によって設定された積算消費電力量の上限値と上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量との差分を１回の走行に要する平均消費電力で除算することで予測起動回数を求め、その予測起動回数分の走行後にエレベータの運転を休止することを特徴とする請求項１記載のエレベータの省電力システム。
4. 上記運転制御手段は、
   上記電力算出手段によって算出された積算消費電力量が上記設定手段によって設定された積算消費電力量の上限値を超えた場合に、現状の説明と共にエレベータの運転を休止する旨のメッセージを上記表示手段に表示することを特徴とする請求項１または２記載のエレベータの省電力システム。
5. 上記運転制御手段は、
   利用者の運行を優先する特殊呼びの登録によりエレベータの運転休止状態を一時的に解除することを特徴とする請求項１または２記載のエレベータの省電力システム。
6. 上記特殊呼びには、車椅子呼びを含むことを特徴とする請求項５記載のエレベータの省電力システム。

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