JP5980705B2 - エレベーター気圧制御装置 - Google Patents

Description

本発明はエレベーターのかご内の気圧を制御するエレベーター気圧制御装置に関する。

高層ビルにおいてエレベーターを利用する場合、かごの昇降に伴ってかご内の気圧が変化して、耳の閉塞感を感じることがある。耳の閉塞感を緩和するために、かご内の気圧を制御する気圧制御装置がいくつか提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、気圧制御装置の簡易化を図り、一台の送風機を使用し、複数の電磁弁の開閉または切換弁によって、かごの昇降に応じて加圧から減圧，減圧から加圧の制御を行う気圧制御装置が開示されている。

また、特許文献２には、かご内部の気圧の変化をより直線的にするためにブロワを駆動するモータの回転数をインバータ制御することや、ブロワの小型化・省エネルギー化を図るためにかごの気密度を調整する開閉電磁弁を設けることが記載されている。かご内外の気圧差を大きくするときには、開閉電磁弁を閉め、かご内外の気圧差を小さくするまたはなくすときには、開閉電磁弁を開けるようにしている。

特開２００８−２６０６０６号公報（段落番号０００７、図１） 特開平１０−１８２０３９号公報（段落番号００２８〜００３５、図６〜図１２）

本出願人等の検討によれば、耳の閉塞感を和らげるための気圧変化パタンは複数考えられ、長行程・超高速エレベーターの耳の閉塞感に適切な気圧パタンは、図１に示す斜行階段状だと考えられる。転換点前後の気圧変化率は大きく異なる。このように繰り返し気圧変化率が大きく変化する気圧変化パタン（目標気圧）を実現するためには、気圧を急速に変化させることができる、すなわち、応答性の良い気圧制御装置が望まれる。

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の気圧制御装置では、このような応答性の良い気圧制御を実現することは難しい。

特許文献１に記載の気圧制御装置では、かご内気圧の変化速度は送風機の吸気・排気性能に左右される。そして、かご内の気圧を目標値に近づける際に、送風機の吸気・排気速度を変化させることができず、かご内外の気圧差を目標値となるよう複数の電磁弁の開閉を行うしかない。そのため、かご内の気圧を連続的に制御することができず、また、応答性の良い気圧制御を実現することは難しく、図１のような気圧変化パタンを実現することは困難である。

また、特許文献２に記載の気圧制御装置では、モータの回転数を変化させるインバータを制御することで、かご内の気圧を目標値に近づける際に、送風機の給気・排気速度を変化させることができる。しかし、高速回転のファンの回転数を急激に変化させることは物理的に困難である。

また、特許文献２に記載の気圧制御装置では、かごに気密度を調整するための開閉電磁弁を設け、かご内の気圧を制御している。しかし、かご内外の気圧差は最大でも１０hPaなので、この微小気圧差でかご内の空気を自然に流入・流出させるには大きな開口面積が必要となる。また、開閉電磁弁を開閉させる方法では、かご内の気圧を連続的に制御することはできない。

したがって、特許文献２に示す気圧制御装置でも、応答性の良い気圧制御を実現することは難しく、図１のような気圧変化パタンを実現することは困難である。

本発明の目的は、かご内の気圧（かご内外の気圧差）を応答性良く制御することが可能なエレベーター気圧制御装置を提供することにある。

本発明は、送風機と、途中に電動開閉弁が設けられ送風機からかご内に給気する給気管と、途中に電動開閉弁が設けられかご内から送風機側に排気する排気管と、途中に流量制御弁が設けられ給気管または排気管に接続する分岐管を有し、かごへの給気（送風）時に送風機から給気管を介してかご内に流れる空気の一部を分岐管および流量制御弁を介して抽気し、かごからの排気（吸引）時にかご内から排気管を介して送風機側に流れる空気に分岐管および流量制御弁を介して空気を注入するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、かご内の気圧（かご内外の気圧差）を応答性良く制御することが可能となる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

耳の閉塞感に適切な気圧変化パタンの一例を示すグラフである。 本発明の第１の実施例を示す構成図である。 第１実施例においてかご内気圧を加圧する時の空気の流れを示す説明図である。 第１実施例においてかご内気圧を減圧する時の空気の流れを示す説明図である。 第１実施例の各装置の動作タイムチャート図である。 本発明の第２の実施例を示す構成図である。 参考例を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第１の実施の形態)
先ず、図１を用いて、本発明を適用して実現する斜行階段状に変化する気圧変化パタンについて説明する。図１は、かごが下降するときの、かご内の気圧変化P₁、即ち目標気圧変化パタンP₁と、かご外の気圧変化P₂の時間変化を示す。なお、本明細書ではこれら気圧変化を単にかご内気圧P₁、かご外気圧P₂と略す場合がある。

かご外気圧P₂は、走行中のかごの高さ変化に応じて変化する。かごの高さをx[m]、地上の気圧をP₀[hPa]、気温をT₀[℃]とすると、かご外気圧P₂[hPa]は、理化年表より次式で計算できる。

かごが下降するときは、式(1)において位置xの値が小さくなるため、かご外気圧P₂は大きくなる。

エレベーターは、走行を開始するときと停止するときに加減速して徐々に速度が変化するので、かご外気圧P₂の波形は最初と最後が曲線的に変化する。そして、かごが一定の速度で走行する区間は、かご外気圧P₂は直線的に変化する。かごの気圧制御をしない場合、非気密かごの中の気圧は、かご外気圧P₂に一致する。また、かご内気圧（目標気圧変化パタン）P₁は、かご外気圧P₂に対して下降前半において正圧となり、下降後半において負圧となる。

本実施例では、かごを気密化して気圧制御をする。かご内の目標気圧変化パタンP₁は、図１にように、強めの気圧変化率で加圧する区間と、弱めの気圧変化率で加圧する区間を交互に繰り返す。

図２に、このような目標気圧変化パタンを実現するための気圧制御装置の実施例を示す。

本実施例の気圧制御装置は、送風機1、給気管、排気管、バイパス管などの配管10、配管10の途中に設けられた電動弁3〜6と流量制御弁7、かご内の気圧を監視する気圧測定装置9、気圧測定装置9の測定結果を受信して送風機1や電動弁（電磁弁）3〜6、流量制御弁7を制御する制御装置12を有している。

送風機1は、吸気口1‐1からの空気を吸い込み、排気口1‐2に吐き出す。すなわち、送風機1は一方向に送風するように構成されている。

電動弁3は、送風機の吸気口1‐1とかご2を繋ぐ配管の途中に設けられている。電動弁4は、送風機の排気口1‐2と外気を繋ぐ配管の途中に設けられている。電動弁5は、送風機の吸気口1‐1と外気を繋ぐ配管の途中に設けられている。電動弁6は、送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管の途中に設けられている。なお、送風機の吸気口1‐1とかご2を繋ぐ配管と、送風機の吸気口1‐1と外気を繋ぐ配管は、一部が共通の配管となっており、送風機の排気口1‐2と外気を繋ぐ配管と、送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管は、一部が共通の配管となっている。また、送風機の吸気口1‐1とかご2を繋ぐ配管は、後述のように、かご2内の空気を送風機1側に排出する排気管として機能する。送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管は、後述のように送風機1からの空気をかご2内に吸気する給気管として機能する。本実施例の気圧制御装置は、一台の送風機を使用し、電動弁3〜6の開閉によって空気の流路を切り替え、かご内への給気とかご内の空気の排気を行うようにしている。

流量制御弁7は、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をバイパスする配管（バイパス配管）の途中に設けられている。バイパス配管は、送風機の吸気口1‐1とかご2を繋ぐ配管と送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管とを結ぶ配管である。また、バイパス配管は、後述のように、かごへの給気を行う時、送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管を介して送風機からかご内に流れる空気の一部を抽気する抽気管として機能する。また、バイパス配管は、後述のように、かご内の空気を排気する時、送風機の吸気口1‐1とかご2を繋ぐ配管を介してかご内から送風機側に流れる空気に空気を注入する注入管として機能する。なお、流量制御弁7としては、弁の開度と流量が比例するような比例制御弁が用いられている。

気圧測定装置9はかご２内に設けられ、かご内の気圧を監視する。本実施例では、かご内外の気圧差を測定し、測定値を制御装置12に送信する。

制御装置12は、気圧測定装置9からのかご内の気圧の検出信号を受信して送風機1、電動弁3〜6、流量制御弁7を制御する。電動弁3〜6と流量制御弁7は空気流量制御部を構成している。また、制御装置12には、図１に示す目標気圧変化パタンP₁が格納されている。目標気圧変化パタンP₁は、出発階と目標階に応じて作成されている。

図３に、かご2内の気圧を加圧する場合の空気の流れを示す。外気と送風機の吸気口1‐1を繋ぐ配管上の電動弁4を開とし、送風機の排気口1‐2とかご2を繋ぐ配管上の電動弁6を開とし、電動弁3と電動弁4を閉とする。これによって、外気は、電動弁5を通して送風機1に吸い込まれ、送風機の排気口1‐2から電動弁6を通じてかご内に送り込まれる。

かご2内外の気圧差を気圧測定装置9で監視し、測定値を制御装置12に送信する。制御装置12では、目標値（図１に示す目標のかご内気圧P₁とかご外気圧P₂との気圧差）と比較する。目標値より上回るとなると、制御装置12から、流量制御弁7に開放の指令を送る。これによって、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2を繋ぐようになる。送風機の排気口1‐2の圧力は必ず吸気口1‐1の圧力より大きいため、一部の空気は送風機の吸気口1‐1に戻される。送風機1の排気性能を一定とした場合、送風機1によるかご内へ送り込む空気量は減少することで、かご内外の気圧差を下げて目標値に近づけることができる。また、目標値より下回るとなると、制御装置12から、流量制御弁7に閉止（開度を絞る）の指令を送る。これによって、送風機の吸気口1‐1に戻される空気量は減少し、送風機1によるかご内へ送り込む空気量は増加することで、かご内外の気圧差を上げて目標値に近づけることができる。

かごへ空気を送り込む時（給気時）、流量制御弁7による制御は、言い換えれば、送風機1からかご2内に流れる空気の一部を、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をバイパスする配管（バイパス配管）を介して抽気し、この抽気量を制御するようにしていると言える。

そして、本実施例では、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2の圧力差を利用して抽気が速やかに行われるようにしている。また、配管の長さ・曲がり具合及び電動弁によって、圧力損失が発生する。そのため、かご内外の気圧差より、送風機の排気口と吸気口の圧力差は大きい。この高い圧力差を利用することにより、かご内の空気を流入・流出させるためにかご2に形成する開口は小さくてすむ。

図４に、かご2内の気圧を減圧する場合の空気の流れを示す。かご2と送風機の吸気口1‐1を繋ぐ配管上の電動弁3を開とし、送風機の排気口1‐2と外気を繋ぐ配管上の電動弁4を開とし、電動弁5と電動弁6を閉とする。これによって、かご2内の空気は、電動弁3を通して送風機1に吸い込まれ、送風機の排気口1‐2から電動弁4を通じて外気に排出される。

かご2内外の気圧差を気圧測定装置9で監視し、測定値を制御装置12に送信する。制御装置12では、図１に示す目標値（図１に示す目標のかご内気圧P₁とかご外気圧P₂との気圧差）と比較する。目標値より上回るとなると、制御装置12から、流量制御弁7に開放の指令を送る。これによって、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2を繋ぐようになる。送風機の排気口1‐2の圧力は必ず吸気口1‐1の圧力より大きいため、一部の空気は送風機の吸気口1‐1に戻される。送風機1の吸気性能を一定とした場合、送風機1に吸い込まれるかご内の空気量は減少することで、かご内外の気圧差を下げて目標値に近づけることができる。また、目標値より下回るとなると、制御装置12から、流量制御弁7に閉止（開度を絞る）の指令を送る。これによって、送風機の吸気口1‐1に戻される空気量は減少し、送風機1に吸い込まれるかご内の空気量は増加することで、かご内外の気圧差を上げて目標値に近づけることができる。

かご内の空気を吸い込む時（排気時）、流量制御弁7による制御は、言い換えれば、かご2内から送風機1側に流れる空気に、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をバイパスする配管（バイパス配管）を介して空気を注入し、この注入量を制御するようにしていると言える。そして、本実施例では、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2の圧力差を利用して空気の注入が速やかに行われるようにしている。

図５に、かご2内の気圧を加圧・減圧する場合の各装置の動作タイムチャートを示す。目標気圧変化パタンP₁は、図１に示すように、かご外気圧P₂に対して下降前半において正圧となり、下降後半において負圧となる。従って、下降前半においてはかご2の気圧を加圧し、下降後半においてはかご2の気圧を減圧する。

下降前半、すなわち、かご2の気圧を加圧する場合、かご2内へ送風するために、電動弁5と電動弁6を開とし、電動弁3と電動弁4を閉とする。また、図１に示すように、目標気圧P1＞かご外気圧P2であり、目標気圧P1とかご外気圧P2の差は増加してから、ゼロまで減少する。そのため、送風機1はインバータ制御により、回転数を0Hzから、例えば最大60Hzへ増加させてから、0Hzへ減少させる。このような制御により、かご内気圧は図１に示す点線気圧P3となる。目標気圧P1と点線気圧P3の差は増・減・増・減を繰り返すため、流量制御弁7を開度0%から増・減・増・減をさせることで、かご2の気圧は目標気圧P1となる。

下降後半、すなわち、かご2の気圧を減圧する場合、かご内2へ送風させるために、電動弁3と電動弁4を開とし、電動弁5と電動弁6を閉とする。また、図１に示すように、かご外気圧P2＞目標気圧P1であり、かご外気圧P2と目標気圧P1の差は増加してから、ゼロまで減少する。そのため、送風機1はインバータ制御により、回転数を0Hzから、例えば最大60Hzへ増加させてから、0Hzへ減少させる。このような制御により、かご内気圧は図１に示す点線気圧P3となる。目標気圧P1と点線気圧P3の差は増・減・増・減を繰り返すため、流量制御弁7を開度0%から増・減・増・減をさせることで、かご2の気圧は目標気圧P1となる。

本実施例によれば、簡易な装置構成で、流量制御弁7の開閉制御することによりに、送風機1からかご2内に流れる空気量（給気量/送風空気量）または、かご2内から送風機1側に流れる空気量（排気量/空気吸引量）を、急速に、すなわち、応答性良く変化させることができ、図１に示すかご内の目標気圧変化パタンを実現することができる。特に、本実施例では、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2の圧力差を利用して抽気または空気の注入が速やかに行われるようにしているので、特別な装置を用いることなしに、応答性を向上させることができる。

上述の実施例では、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をバイパスする配管（バイパス配管）と流量制御弁7を設けることにより、送風機1からかご2内に流れる空気量（給気量/送風空気量）または、かご2内から送風機1側に流れる空気量（排気量/空気吸引量）を制御しているが、バイパス管と流量制御弁7を設けることなく、電動弁4、5を流量制御弁としても良い（参考例）。この場合、かご2の気圧を加圧するときは、電動弁4の位置に設けられた流量制御弁の開度を制御して抽気量を制御する。かご2の気圧を減圧するときは、電動弁5の位置に設けられた流量制御弁の開度を制御して注入量を制御する。また、この場合、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2に近いところに、流量制御弁（電動弁4、5に代えた弁）を設けた配管を接続することが望ましい。すなわち、送風機の吸気口1‐1と外気の圧力差、排気口1‐2と外気の圧力差が効果的に利用することができ、これにより、抽気または空気の注入により応答性良くかごへの給気量（送風空気量）またはかごからの排気量（空気吸引量）を制御することができる。

また、上述の実施例では、かご内の気圧を測定する気圧測定装置を設け、かご内の気圧の測定結果に基づき、流量制御弁の開度度をフィードバック制御しているが、図５に示すように予め決められたパターンで流量制御弁を開閉制御するようにしても良い。

また、上述の実施例では、かごが下降するときの気圧制御について説明したが、本実施例の気圧制御装置は、かごが上昇するときにも適用することができる。
(第２の実施の形態)
図６に、第２の実施例である気圧制御装置の構成を示す。図２と同じ構成については同じ符号を付しており、それらについての説明は省略する。

本実施例の気圧制御装置は、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をバイパスする配管（バイパス配管）を複数の配管とし、それぞれの配管に流量制御弁7の代わりに複数の口径が異なる電動弁（電磁弁）20を設けている。

送風機1の回転制御によるできた点線気圧（仮想気圧）P3と目標気圧P1の差は、限られたパタンの場合、第１の実施例に示す流量制御弁7の代わりに、複数な口径が異なる電磁弁20を使用することができる。電磁弁20を開放させることで、送風機の吸気口1‐1と排気口1‐2をつなぐことができる。また、電磁弁20の口径が異なるため、これらの電磁弁20の開閉を組み合わせにより、第１実施例に示す流量制御弁に相当する性能を実現できる。

本実施例においても第１の実施例と同様に、送風機1からかご2内に流れる空気量（給気量/送風空気量）または、かご2内から送風機1側に流れる空気量（排気量/空気吸引量）を、応答性良く変化させることができ、図１に示すかご内の目標気圧変化パタンを実現することができる。
(第３の実施の形態)
図７に、第３の実施の形態の前提となる参考例の気圧制御装置の構成を示す。図２と同じ構成については同じ符号を付しており、それらについての説明は省略する。

本参考例では、１台の送風機1に代えて、排気用（減圧用）の送風機21と給気用（加圧用）の送風機22を用いている。そして、送風機21の吸気口21‐1とかご2を繋ぐ配管（排気管）から分岐した配管上には流量制御弁23が、送風機22の排気口22‐1とかご2を繋ぐ配管（給気管）から分岐した配管上には流量制御弁24がそれぞれに設けられている。分岐管の位置は、吸気口21‐1及び排気口22‐1付近とするのが望ましく、また、流量制御弁23、24も分岐位置に近い位置とするのが望ましい。送風機21の吸気口21‐1と外気の圧力差、排気口22‐1と外気の圧力差が効果的に利用することができる。

かご2の気圧を加圧する場合、送風機22を回転させ、かご2へ空気を送り込むことで、かご2の気圧は上昇する。かご2への空気送風量は、送風機22の回転数を制御することとともに、流量制御弁24の開閉度を調整することで、調整できる。

かご2の気圧を減圧させる場合、送風機21を回転させ、かご2から空気を吸い出すことで、かご2の気圧は下降する。かご2から吸い出す空気吸引量は、送風機21の回転数を制御することとともに、流量制御弁23の開閉度を調整することで、調整できる。

本参考例によれば、上述の実施例と同様に、抽気または空気の注入により応答性良くかごへの給気量（送風空気量）またはかごからの吸気量（空気吸引量）を制御することができ、図１に示すかご内の目標気圧変化パタンを実現することができる。

第３の実施の形態は、上述の参考例における流量制御弁23、24に代えて、図６の実施例のように、排気管および給気管のそれぞれに分岐管を複数設け、それぞれの分岐管に口径が異なる電磁弁を設け、複数の電磁弁を開閉制御するようにしたものである。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加，削除，置換をすることが可能である。

1…送風機、2…かご、3〜6…電動弁、7…流量制御弁、9…気圧測定装置、10…配管、12…制御装置、20…電磁弁、21…排気用の送風機、22…給気用の送風機、23、24 流量制御弁。

Claims (5)

1. 送風機と、途中に電動開閉弁が設けられ前記送風機の排気口からかご内に給気する給気管と、途中に電動開閉弁が設けられ前記かご内から前記送風機の吸気口側に排気する排気管と、途中に電動開閉弁が設けられ前記給気管に接続され前記送風機の排気口からの空気を外気へ排出する外気排出配管と、途中に電動開閉弁が設けられ前記排気管に接続され前記送風機の吸気口へ外気を供給する外気供給配管と、前記電動開閉弁の開閉制御する制御装置を有し、前記電動開閉弁の開閉制御により前記送風機から前記かごへの吸気と前記かごから前記送風機側への排気を行うようにしたエレベーター気圧制御装置において、
   途中に流量制御弁が設けられ前記給気管または前記排気管に接続する分岐管を備え、
   前記制御装置は、前記かごへの給気時に前記送風機から前記給気管を介して前記かご内に流れる空気の一部を前記分岐管および前記流量制御弁を介して抽気し、前記かごからの排気時に前記かご内から前記排気管を介して前記送風機側に流れる空気に前記分岐管および前記流量制御弁を介して空気を注入するように前記流量制御弁を開閉制御し、
   前記分岐管は、前記送風機の吸気口と排気口をバイパスするバイパス管であることを特徴とするエレベーター気圧制御装置。
2. 請求項１に記載のエレベーター気圧制御装置において、
   前記かご内の気圧を測定する気圧測定装置を備え、
   前記制御装置は、前記気圧測定装置の測定結果に基づき前記流量制御弁の開度を制御することを特徴とするエレベーター気圧制御装置。
3. 請求項１に記載のエレベーター気圧制御装置において、
   前記バイパス管は複数設けられ、前記流量制御弁に代えて前記複数のバイパス管のそれぞれに口径が異なる電磁弁が設けられていることを特徴とするエレベーター気圧制御装置。
4. 請求項３に記載のエレベーター気圧制御装置において、
   前記かご内の気圧を測定する気圧測定装置を備え、
   前記制御装置は、前記気圧測定装置の測定結果に基づき前記複数の電磁弁の開閉を組み合わせて開閉制御することを特徴とするエレベーター気圧制御装置。
5. 給気用の送風機と、排気用の送風機と、前記送風機の排気口からかご内に給気する給気管と、前記かご内から前記送風機の吸気口側に排気する排気管と、前記給気用の送風機と前記排気用の送風機の回転をそれぞれ制御する制御装置を有するエレベーター気圧制御装置において、
   途中に電磁弁が設けられ前記給気管に接続され前記給気用の送風機の排気口からの空気を外気へ排出する複数の空気排出分岐管と、途中に電磁弁が設けられ前記排気管に接続され前記排気用の送風機の吸気口へ外気を供給する複数の空気供給分岐管を備え、
   前記複数の空気排出分岐管のそれぞれに設けられた前記電磁弁は口径が異なる電磁弁であり、
   前記複数の空気供給分岐管のそれぞれに設けられた前記電磁弁は口径が異なる電磁弁であり、
   前記制御装置は、前記複数の空気排出分岐管にそれぞれ設けられた前記電磁弁と前記複数の空気供給分岐管にそれぞれ設けられた前記電磁弁を開閉制御することを特徴とするエレベーター気圧制御装置。

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