JP5970362B2 - エレベーターの乗りかご内圧力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーターの乗りかご内の圧力制御方法に係り、特に超高速および高行程のエレベーターにおいて、昇降時の乗りかご内圧力変化により発生する耳詰まり現象を低減する圧力制御方法に関する。

高層ビル等に使用される、高行程を高速で昇降する乗りかごを有するエレベーター装置では、乗りかご内の急激な圧力変化が生じやすく、これによって乗客が耳詰まりや不快感を感じることがある。このような不都合を改善するために、従来から種々の対策が提案されている。

本技術分野の背景技術として、特許文献１には、超高層ビル用のエレベータにおいて、乗りかご内の気圧を乗りかごの昇降にあわせて段階的に変化させることにより、乗りかご内の乗客に確実に嚥下を誘発させ、耳の異常感の防止或いは緩和を図るエレベータ装置が開示されている。エレベータ装置には、乗りかご内外の気圧をそれぞれ検出する気圧検出器と、乗りかご内の与圧を行う与圧装置と、これを制御するマイクロコンピュータとを有する与圧調整装置を設ける。マイクロコンピュータは、乗りかご内外の気圧を比較する比較手段と、比較に応じて与圧装置を制御する与圧制御手段の機能を備え、乗りかごの起動から停止まで乗りかご内の気圧を所定値幅で段階的に変化させる。特許文献１は、これによってエレベーターの乗りかご内の圧力をステップ状に変化させることで、乗客が気圧変化を認識することができ、嚥下を確実に行うことで耳の異常感を緩和することができる。

また、特許文献２には、乗りかご内の圧力を加減する際に急激な圧力変化をなくして乗客に圧力の変化を認識させると共に、嚥下の時間を与えることができるエレベーター装置が開示されている。乗りかご内の圧力を加減する圧力調整手段とその制御手段によって、乗りかご内の圧力を所定の時間をかけて加減すると共に、加減された圧力を所定の時間維持するように制御するようにしている。

特許文献２によれば、このように制御することで急激な圧力変化をなくし、乗客に対して急激な圧力変化による耳機能への障害を緩和し、圧力の変化を十分に認識させることができ、加減された圧力を一定の時間維持することで圧力変化による耳つまりを解消するための嚥下時間を確保できるため、乗客に対して耳詰まりや不快感を解消させることができる。また、エレベーターの加減速時は、定常昇降時よりも速度が遅く、乗りかご周囲の圧力変化速度も低いため、階段状に変化させる乗りかご内の圧力変化速度を下げる必要があると記載されている。

特開平７−１１２８７９号公報 特開２００９−１３７７３７号公報

特許文献１、特許文献２で提案された圧力制御方法によれば、乗客に嚥下時間を与えているので耳詰まりは解消される。しかしながら、特許文献２の圧力制御方法は、例えば図２および図５に記載されている様に乗りかご内の気圧を大気圧に対して陽圧、陰圧の状態を反復している。即ち、乗りかご内への加圧、減圧を頻繁に切替えており、制御装置の構成や制御方法が複雑になりコストアップをもたらすという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するために、エレベーター下降時においては、運転時間の前半（Ｔ＜Ｔ０）は乗りかご内陽圧状態のみで階段状の圧力制御を構成し、後半（Ｔ＞Ｔ０）は乗りかご内陰圧側のみで階段状の圧力制御を構成するため、圧力制御装置は、加圧から減圧の切替えを１度実施するのみで対応することができる。

また、エレベーター上昇時においては、運転時間の前半（Ｔ＜Ｔ０）は乗りかご内を陰圧状態のみで階段状の圧力制御を構成し、後半（Ｔ＞Ｔ０）は乗りかご内陽圧のみで階段状の圧力制御を構成する。

本発明によれば、エレ昇降中の乗りかご内の圧力を階段状に制御することで、乗客に対して嚥下を誘発させて耳詰まりや不快感を早期に解消させるとともに、エレベーター昇降中における乗りかご内の陽圧状態と陰圧状態の切替えを一度実施するのみであるため、上記圧力制御を実現する圧力制御装置の構成および制御方法を簡潔なものとすることができる。

本発明の実施例1に係るエレベーター装置の構成図である。 本発明の実施例１に係る圧力制御パターンを示す説明図である。 本発明の実施例１に係る陽圧時の送風機の作用を示す説明図である。 本発明の実施例１に係る陽圧時の圧力調整弁の作用を示す説明図である。 本発明の実施例１に係る陰圧時の送風機、圧力調整弁の作用を示す説明図である。 本発明の実施例２に係る圧力制御パターンを示す説明図である。 本発明の実施例３における圧力制御パターンの比較例を示す説明図である。 本発明の実施例３に係る圧力制御パターンを示す説明図である。

以下、本発明に係わるエレベータの乗りかご内圧力制御方法を、実施例及び図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施例1に係るエレベーター装置の構成図である。実施例１のエレベーター装置は、図１に示すように乗りかご１と、乗りかご１内の加減圧を行う１台若しくは複数台の送風機２と、乗りかご１と送風機２を連結する配管５と、送風機２により陽圧若しくは陰圧状態に維持された乗りかご内圧力を大気圧側に変化させる圧力調整弁３と、乗りかご１内の圧力を測定する圧力測定装置４と、圧力測定装置４により測定された乗りかご内圧力を元に、送風機２および圧力調整弁３を制御する制御装置６から構成されている。

送風機２は、配管５を介して乗りかご１に対して空気を給排してして乗りかご内圧力を加圧、減圧する。圧力調整弁３は、陽圧または陰圧状態の乗りかご１から圧力を逃し、または大気を導入して乗りかご内の圧力を調整する。

図２は、本発明の実施例１に係る圧力制御パターンを示す説明図である。図２はエレベーター下降時の乗りかご外気圧（大気圧）と乗りかご内気圧の時間的変化を示す。乗りかご外気圧はエレベーターの最上階において所定値をとり、エレベーターの下降速度の変化に従って図２に示す緩やかなＳ字状の圧力曲線をとって上昇する。階段状曲線は図１のエレベーター装置１で制御される乗りかご内気圧を示し、エレベーター行程のほぼ中央部における乗りかご外圧力と乗りかご内圧力の傾斜直線部の交点近傍の時刻（Ｔ＝Ｔｏ）を境に、乗りかご外気圧より高い陽圧から乗りかご外気圧より低い陰圧へ切り替えられる。実施例１ではＴｏは乗りかご駆動運転時間のほぼ中央近傍に設定される。

一方、エレベーター上昇時の圧力制御パターンは、図２における中央の時刻Ｔｏの縦線を中心に、図２のエレベーター下降時の圧力制御パターンと対称な形をとる。

次に、図２に示すようにエレベーターの下降時を例に説明すると、運転時間の前半（Ｔ＜Ｔ０）は、乗りかご内圧力が陽圧状態になるよう送風機２から乗りかご１に空気を流入させる。送風機２の送風量は、図３のように乗りかご１内の圧力曲線Ａが乗りかご外圧力の近似直線で表される圧力を超える必要給排気量のものとする。ここで、乗りかご外圧力のＳ字状の圧力曲線をその始端と終端で直線近似したものを、乗りかご外圧力の近似直線と定義する。

図４は、本発明の実施例１に係る陽圧時の圧力調整弁の作用を示す説明図である。圧力測定装置４により乗りかご内圧力を測定し、制御装置６により乗りかご１内の圧力曲線Ｂを所定の階段状に変化させるために必要な圧力調整弁３の開度を計算し、圧力調整弁３の開度を調整することで、乗りかご１内から適正な空気が外部に流出し、乗りかご１内の圧力を階段状に変化するよう制御する。

以上の動作により、エレベーター下降時の運転時間前半（Ｔ＜Ｔ０）において、乗りかご１内の圧力を陽圧に維持したまま、即ち送風機２からの空気流入により乗りかご１内を加圧することで階段状の圧力変化パタンを構成することができる。上記の制御において、送風機２のみの圧力制御では応答性が悪く短時間に圧力を切り替えることは現実的でない。従って送風機２に圧力調整弁３を組み合わせて、速やかに階段状の圧力変化パタンを構成するために必要な応答性を確保する。この場合に、圧力調整弁３による圧力損失分をあらかじめカバーするためには、送風機２は風量だけでなく静圧が高い仕様のものを用いるとよい。

図５は、エレベーター下降時の後半における陰圧時の送風機、圧力調整弁の作用を示す説明図である。、図５のように、エレベーター下降時の後半（Ｔ＞Ｔ０）においては、乗りかご内圧力曲線Ｃが陰圧状態になるよう、送風機２により乗りかご１の空気を吸引流出させる。これにより乗りかご１内の圧力曲線が乗りかご外圧力の近似直線で表される圧力を下回るように制御する。

次に、圧力測定装置４により乗りかご内圧力を測定し、制御装置６により乗りかご１内の圧力曲線Ｄを所定の階段状に変化させるために必要な圧力調整弁３の開度を計算し開度を調整することで、乗りかご１内に適正な空気が流入し乗りかご１内の圧力を階段状に変化するよう制御する。

以上の動作により、エレベーター下降時の運転時間後半（Ｔ＞Ｔ０）において、乗りかご１内の圧力を陰圧に維持したまま、即ち送風機２による空気吸引流出及び圧力調整弁３により、階段状の圧力変化パタンを構成することができる。

図２に示すように、実施例１において、階段状の圧力制御を行なうためのエレベーター運転時の乗りかご１内への加圧、減圧の切り替えは１度のみでよい。乗りかご１内の陽圧と陰圧の切り替え時刻であるＴｏは、乗りかご昇降行程の中央である必要はなく、一定時間の陽圧と陰圧が確保されれば乗りかご昇降行程のなかで移動可能である。

図６は、本発明の実施例２に係る圧力制御パターンを示す説明図である。図６において、横軸に時間、縦軸にエレベーター昇降中の乗りかご１位置による乗りかご外圧力を図示すると、すでに述べたように乗りかご外圧力のＳ字状の圧力曲線をその始端と終端で直線近似したものを、乗りかご外圧力の近似直線と定義する。

実施例２は、乗りかご内圧力の階段状圧力変化パタンを、乗りかご外圧力のＳ字状の圧力曲線と、近似直線の内部領域で変化させるように構成する。乗りかご内圧力は階段状に変化するため、乗客に対して適度な耳詰まりを感じさせるとともに、嚥下時間を与えているため耳詰まりの緩和に有効である。また、図１に示すような実施例１の圧力制御方式と比較すると、乗りかご外圧力であるＳ字状の圧力曲線と階段状の圧力曲線の差をより低減することができる。即ち、エレベーターの乗りかご１と外気との圧力差が小さいため、送風機からの流量を低減することができ、かつ、乗りかご１に求められる気密性能や強度、剛性を緩和し、ローコストの圧力制御装置を実現することができる。

図７は、本発明の実施例３における圧力制御パターンの比較例を示す説明図である。図８は、本発明の実施例３に係る圧力制御パターンを示す説明図である。

実施例１においては、乗りかご内圧力の階段形状は図７に示すように、第１の圧力変化部（圧力変化率Ｐ１／Ｔ１）と、第２の圧力変化部（圧力変化率０）の２種類から構成されている。第１の圧力変化部で圧力を変化させ、第２の圧力変化部で圧力を一定に保つことにより、嚥下を促すことを目的としている。

筆者らは、乗りかご内圧力の階段形状に関して、第１および第２の圧力変化率（Ｐ１／Ｔ１、Ｐ２／Ｔ２）、圧力変化時間（Ｔ１、Ｔ２）、階段１段の圧力差（Ｐ１、Ｐ２）をパラメータとして、耳詰まりとの関連性を検証した。その結果、耳詰まりの緩和を効果的に改善する階段形状について、知見を得ることができた。

実施例３においては、図８に示すように、第１の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ１／Ｔ１）、および第２の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ２／Ｔ２）は、各々が０ではなく緩急２種類の一定の圧力変化率を有するものとする。また、急な圧力変化率である第１の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ１／Ｔ１）に対して、緩やかな圧力変化率である第２の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ２／Ｔ２）は０．１〜０．５倍の圧力変化率とし、それぞれの圧力変化時間（Ｔ１、Ｔ２）は３〜７ｓの範囲で構成された場合に、耳詰まりの緩和を効果的に改善することが明らかになった。

緩急２種類の圧力変化率に関して、急な圧力変化率Ｐ１／Ｔ１を、乗りかご外圧力曲線と近似直線の交差する位置（Ｔ＝Ｔｏ）に配置することで、前記乗りかご１内への加圧減圧の切り替え時の必要給排気量を低減し、切り換えを容易とすることができる。

これは、上記切替時に、緩やかな圧力変化率である第２の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ２／Ｔ２）を与えた場合には、乗りかご外圧力に対し加減圧度合いが大きくなり、瞬間的に加圧から減圧への変換が必要となるため、高い圧力変化速度を持つ機器を必要としコストアップにつながる。一方、上記切替時に急な圧力変化部である第１の圧力変化部の圧力変化率（Ｐ１／Ｔ１）を与えた場合には、機器に求められる圧力変化速度は小さくて足りるからである。

１ 乗りかご
２ 送風機
３ 圧力調整弁
４ 圧力測定装置
５ 配管
６ 制御装置

Claims (4)

1. 昇降中における乗りかごの乗りかご内圧力を、２種類の異なる圧力変化率を反復させ階段状に圧力変化するよう制御するエレベーターの乗りかご内圧力制御方法において、
   前記乗りかご内圧力は、
   前記乗りかごの昇降中にＳ字状の圧力曲線をとって変化する乗りかご外圧力を直線で近似した近似直線より高い陽圧状態と前記近似直線より低い陰圧状態とを有し、前記乗りかごの昇降中に前記陽圧状態から前記陰圧状態に、もしくは前記陰圧状態から前記陽圧状態に一度のみ切替わると共に、
   前記Ｓ字状の圧力曲線と前記近似直線との間の領域内で階段状に変化するように、制御されることを特徴とするエレベーターの乗りかご内圧力制御方法。
2. 請求項１に記載のエレベーターの乗りかご内圧力制御方法において、
   前記乗りかご内圧力の圧力変化における階段形状を、第１の圧力変化率Ｐ１／Ｔ１と前記第１の圧力変化率Ｐ１／Ｔ１より小さい圧力変化率を有する第２の圧力変化率Ｐ２／Ｔ２とで構成し、
   前記第２の圧力変化率Ｐ２／Ｔ２の大きさを、前記第１の圧力変化率Ｐ１／Ｔ１に対して０．１〜０．５倍の範囲としたことを特徴とするエレベーターの乗りかご内圧力制御方法。
3. 請求項２に記載のエレベーターの乗りかご内圧力制御方法において、
   前記第１の圧力変化率Ｐ１／Ｔ１で変化する際の圧力変化時間Ｔ１と前記第２の圧力変化率Ｐ２／Ｔ２で変化する際の圧力変化時間Ｔ２とは、それぞれ３〜７秒の範囲に設定したことを特徴とするエレベーターの乗りかご内圧力制御方法。
4. 請求項３に記載のエレベーターの乗りかご内圧力制御方法において、
   前記第１の圧力変化率Ｐ１／Ｔ１を、前記乗りかご外圧力の圧力曲線と前記近似直線とが交差する位置に配置することで、前記乗りかご内への加圧減圧の切り替え時の必要給排気量を低減することを特徴とするエレベーターの乗りかご内圧力制御方法。

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