JP6254277B2 - 省エネ型トラクション式エレベータ及びその省エネ方法 - Google Patents

Description

本発明は、省エネ型トラクション式エレベータ及びその省エネ方法に関し、特に、エレベータ省エネ分野に属する。

エレベータは、垂直輸送手段で、かご（負荷）又はカウンターウェイトを問わず、いずれもポテンシャルエネルギーの特性があることが世間一般に知れ渡っている。エレベータの動作時、上昇搬送と降下搬送の重量はほぼ同じであり、エネルギー保存の視点から見ると、エレベータの消費電力は摩擦発熱等の損失のみを満たす必要がある。機械的エネルギーや位置エネルギーの視点から見ると、エレベータのかご（負荷）とカウンターウェイトの重量が等しい時、エレベータが理想的状態にある。通常の状態において、カウンターウェイトとかごの重量比は１．５：１で、負荷がまた常に変化するため、エレベータが理想的状態にあることは困難である。

エレベータの重量バランスシステムの働きは、釣り合いおもりとかご（負荷）を釣り合わせ、エレベータの動作時、積載重量に変化が発生したとしても、二者の重量の差を比較的小さい値に保持し、エレベータが相対的な理想状態にさせることである。逆に、二者に重量の差が存在し、エレベータの動作は必ず機械的エネルギーやポテンシャルエネルギーの蓄積と解放に至ることで、エネルギーの無駄が生じる。

現在、様々な省エネエレベータが見られ、例えば省エネウエイト可変エレベータ及びポテンシャルエネルギーを利用して補助カウンターウェイトを回収する省エネエレベータ等である。これらエレベータにおいて、カウンターウェイトの重量の変化、つまり釣り合いおもりの取り付けや取り外し動作がある。

従来技術は、少なくとも次の問題点が存在し、つまり従来技術のウエイト可変エレベータはトラクションマシンの駆動トルクと電力を効果的に減らし、省エネ及びトラクションマシン寿命延長の目的を達成できるが、釣り合いおもりの取り付けや取り外しは、電力消費の問題が存在していることを避けられない。同時に、負荷の変化が比較的大きい時、取り付けや取り外しの釣り合いおもりが多くなり、時間コストが発生することを避けられない。

そこで本発明は、従来技術に存在している不足を克服し、構造が簡単かつ合理的で、トルク平衡原理を利用して、エレベータの省エネ及びポテンシャルエネルギー蓄積、解放、回収を効果的に実現できる省エネ型トラクション式エレベータ及びその省エネ方法を提供することを目的とする。

従来技術に存在している不足を解決するため、本発明は省エネ型トラクション式エレベータを提供する。本発明に係るエレベータは、少なくとも１個のカウンターバランスユニットを備え、前記カウンターバランスユニットは、それぞれ、機械室内に設けられるトラクションマシンと自動変速機と巻上式巻上機構と発電電動機とコントローラとエレベータ昇降路内に設けられるかごと固定カウンターウェイトと釣合おもりとを含む。

前記トラクションマシンの出力軸は第２カップリングを通じて前記自動変速機の入力軸と連接し、前記自動変速機の出力軸は第１カップリングを通して前記巻上式巻上機構の回転軸の一端と連接し、前記巻上式巻上機構の回転軸の他端はクラッチを通じて前記発電電動機のシャフトと連接する。

前記かご及び前記固定カウンターウェイトはワイヤーロープを通じて前記トラクションマシン上に懸架され、前記かご内にはかり装置が設けられている。前記釣合おもりはワイヤーロープを通じて前記巻上式巻上機構上に懸架され、前記釣合おもりは垂直に延在するガイドレール内に取り付けられ、前記釣合おもりの上側と下側に各々位置センサーが設けられている。

前記トラクションマシン、前記自動変速機、前記クラッチ、前記発電電動機、前記はかり装置及び前記位置センサーは、いずれも、ケーブルを通じて前記コントローラと接続し、前記トラクションマシン、前記自動変速機、前記クラッチ及び前記発電電動機は、前記コントローラで制御される。

前記エレベータは、２個の前記カウンターバランスユニットを備え、２個の前記カウンターバランスユニットが１個の前記釣合おもりを共用し、該釣合おもりが動滑車上に懸架され、動滑車がワイヤーロープを通じて２個の前記カウンターバランスユニットのそれぞれに対応する２個の前記巻上式巻上機構の間に懸架されている。

前記巻上式巻上機構は、前記回転軸上に取り付けられる１個のドラムを有し、前記動滑車の前記ワイヤーロープが前記ドラム上に巻き付けられている。
或いは、前記巻上式巻上機構は、前記回転軸上に取り付けられる１個のドラムを有し、前記釣合おもりの前記ワイヤーロープが前記ドラム上に巻き付けられている。

前記位置センサーは、上から下へ順に、上限位置センサー、上予告警報位置センサー、下予告警報位置センサー及び下限位置センサーを含む。前記上限位置センサー及び前記上予告警報位置センサーは、前記釣合おもり上側の昇降路内に位置し、前記下限位置センサー及び前記下予告警報位置センサーは、前記釣合おもり下側の昇降路内に位置する。前記上限位置センサーと上予告警報位置センサーとの間、及び、前記下予告警報位置センサーと前記下限位置センサーとの間のそれぞれに、一定の安全距離がおかれている。

前記トラクションマシンと前記固定カウンターウェイトとの間に、ワイヤーロープの張車が設けられている。

本発明に係る省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法は、
はかり装置が、リアルタイムでかご全体の重量情報を取得し、当該重量情報を制御信号に変換してコントローラに伝送するステップａと、
前記コントローラが、前記ステップａで取得した前記重量情報と、予め設定した設定値の範囲とを比較し、従動巻上式巻上機構の回転軸の一端と連接した出力軸を有する自動変速機を制御するステップｂと、
トラクションマシンが前記かごを吊り上げ又は吊り下げるステップｃと、
釣合おもりが上予告警報位置センサーまで移動し、前記上予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記コントローラが発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを安全位置まで吊り下げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、或いは、前記釣合おもりが下予告警報位置センサーまで移動し、前記下予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り上げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、或いは、前記かごを最寄階に着床させる過程で上限位置センサー又は下限位置センサーがトリガされた場合は、前記コントローラが前記エレベータの稼働を停止させ、前記発電電動機を起動させて前記釣合おもりを前記安全位置まで移動させさ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返すステップｄとを含む。
前記ステップｂにおいて、
前記重量情報が前記設定値の下限を下回った場合は、前記自動変速機が起動して前記従動巻上式巻上機構を連動させて前記釣合おもりを吊り上げ又は吊り下げ、前記釣合おもりから発生した回転トルクと前記かごから発生した回転トルクとの和が固定カウンターウェイトから発生した回転トルクと等しくなるように、前記釣合おもりの昇降時に発生したトルクを前記かごに伝達し、
前記重量情報が前記設定値の範囲内にある場合は、前記トラクションマシン上のワイヤーロープ両端に作用する力が釣り合って、クラッチが解放され、前記釣合おもりが前記エレベータの運行に寄与しないようにし、
前記重量情報が前記設定値の上限を上回った場合は、前記自動変速機が起動して前記従動巻上式巻上機構を連動させて前記釣合おもりを吊り上げ又は吊り下げ、前記釣合おもりから発生した回転トルクと前記固定カウンターウェイトから発生した回転トルクとの和が前記かごから発生した回転トルクと等しくなるように、前記釣合おもりの昇降時に発生したトルクを前記固定カウンターウェイトに伝達する。

好適には、前記ステップｄにおいて、
前記釣合おもりが前記上予告警報位置センサーまで移動し、前記上予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記クラッチが解放され、前記固定カウンターウェイトと前記トラクションマシンと前記かごとで構成される従来のエレベータ構造における従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り下げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、
前記釣合おもりが前記下予告警報位置センサーまで移動し、前記下予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記クラッチが解放され、前記従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り上げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、
前記かごが最寄階まで移動する過程で前記上限位置センサー又は前記下限位置センサーがトリガされた場合は、前記コントローラが前記エレベータの稼働を停止させ、前記クラッチが解放され、前記従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記発電電動機を起動させて前記釣合おもりを前記安全位置まで移動させ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返す。

前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。前記設定値の範囲は、前記基準量×（１〜ｎ）とする。前記固定カウンターウェイトの重量を前記設定値の範囲とし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とする。

或いは、前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。前記設定値の範囲は、前記基準量×（１〜ｎ）とする。前記固定カウンターウェイトの重量を前記基準量とし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とする。

或いは、前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。前記設定値の範囲は、前記基準量×（１〜ｎ）とする。前記固定カウンターウェイトの重量を前記基準量×ｎとし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とする。

前記釣合おもりの上昇又は降下の過程で、エレベータポテンシャルエネルギーの蓄積と解放を完了する。前記釣合おもりは高位置から自動的に降下した時、前記発電電動機に力を働かせてポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換すると共に電力系統にフィードバックし、エネルギーの回収を実現する。

本発明は、トルク平衡原理を用い、独立したエレベータの釣合おもりの増加を通じて、エレベータのインテリジェントなカウンターバランスを実現し、エレベータに相対的なバランスが取れることで、トラクションマシンの巻き上げトルクと電力を減らせる。エレベータの釣合おもりのポテンシャルエネルギーが比較的高く蓄積された時、発電電動機を通じて集中発電でき、エネルギーの回収利用の助けになる。ポテンシャルエネルギーの蓄積、解放、回収を通じて有効な省エネとトラクションマシンの寿命延長の効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るエレベータの構造を示す正面図である。 本発明の別の実施形態に係るエレベータの構造を示す模式図である。

以下、添付図面を組み合わせて本発明の一実施形態について詳細に説明する。図１、２に示すように、本実施形態に係るエレベータは、少なくとも１個のカウンターバランスユニットを備えている。各カウンターバランスユニットは、機械室内に設けられるトラクションマシン１２と、自動変速機１１と、巻上式巻上機構９と、発電電動機６と、コントローラ７と、エレベータ昇降路内に設けられるかご１４と、固定カウンターウェイト１３と、釣合おもり２とを含む。

トラクションマシン１２の出力軸は、第２カップリング１０．２を通じて自動変速機１１の入力軸と連接している。自動変速機１１の出力軸は、第１カップリング１０．１を通じて巻上式巻上機構９の回転軸の一端と連接している。巻上式巻上機構９の回転軸の他端は、クラッチ８を通じて発電電動機６のシャフトと連接している。

かご１４及び固定カウンターウェイト１３は、ワイヤーロープを通じてトラクションマシン１２上に懸架されている。かご１４内には、はかり装置１５が設けられている。釣合おもり２は、ワイヤーロープを通じて巻上式巻上機構９上に懸架されている。釣合おもり２は、垂直に延在するガイドレール３内に取り付けられている。釣合おもり２の上側と下側に、各々位置センサーが設けられている。

トラクションマシン１２、自動変速機１１、巻上式巻上機構９、クラッチ８、発電電動機６、はかり装置１５及び位置センサーは、いずれもケーブルを通じてコントローラ７と接続している。トラクションマシン１２、自動変速機１１、クラッチ８及び発電電動機６は、コントローラ７で制御される。

自動変速機１１は、従来技術に係るものであり、変速、回転方向切替及び離合機能を有する。自動変速機１１の内部がスリースターホイールの回転方向切替機構を通じて正転と逆転を行い、回転方向切替機能を実現する。これにより、かご１４の移動・負荷状況によって、釣合おもり２をかご１４側又は固定カウンターウェイト１３側に載荷できる。自動変速機１１の内部は、歯車系を通じてレンジの切替を行う。異なる速度伝達比を選択し、変速機能を実現することで、異なる回転トルクを出力する。

自動変速機１１の軸は、釣合おもり２のトルクを伝達できる。このトルクが、トラクションマシン１２両側の重量の違いによって起きたドラッグトルクと相殺されることで、トラクションマシン１２の力の働きを減らすことができる。

図２に示すように、本発明は、様々な方式に応用される。図２に示す別実施形態に係るエレベータは、２個のカウンターバランスユニットを備えている。２個のカウンターバランスユニットが１個の釣合おもり２を共用している。釣合おもり２は、動滑車１６上に懸架されている。動滑車１６は、ワイヤーロープを通じて２個のカウンターバランスユニットのそれぞれに対応する２個の巻上式巻上機構９の間に懸架されている。

位置センサーは、上から下へ順に、上限位置センサー１．４、上予告警報位置センサー１．３、下予告警報位置センサー１．２、下限位置センサー１．１を有する。上限位置センサー１．４及び上予告警報位置センサー１．３は、釣合おもり２上側の昇降路内に位置する。下限位置センサー１．１及び下予告警報位置センサー１．２は、釣合おもり２下側の昇降路内に位置する。上限位置センサー１．４と上予告警報位置センサー１．３との間、下予告警報位置センサー１．２と下限位置センサー１．１との間のそれぞれに、一定の安全距離がおかれている。

巻上式巻上機構９は、回転軸上に取り付けられる１個のドラムを有する。釣合おもり２のワイヤーロープ又は動滑車３４のワイヤーロープが、ドラム上に巻き付けられている。巻上式巻上機構９は、それ自体に動力出力機構がなく、トラクションマシン１２又は発電電動機６で駆動する。

トラクションマシン１２と固定カウンターウェイト１３との間には、ワイヤーロープとトラクションマシン１２との間の摩擦力を上げるため、ワイヤーロープの張車が設けられている。

本発明の一実施形態に係る省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法は、
はかり装置１５が、リアルタイムでかご１４全体の重量情報を取得し、当該重量情報を制御信号に変換してコントローラ７に伝送するステップａと、
コントローラ７が、取得した重量情報と、予め設定した設定値の範囲とを比較し、巻上式巻上機構９の回転軸の一端と連接した出力軸を有する自動変速機１１を制御するステップｂと、
トラクションマシン１２がかご１４を吊り上げ又は吊り下げるステップｃと、
釣合おもり２が上予告警報位置センサー１．３まで移動し、上予告警報位置センサー１．３がトリガされて予告警報信号を発した場合は、かご１４を最寄階に着床させてからクラッチが解放され、固定カウンターウェイト１３とトラクションマシン１２とかご１４とで構成される従来のエレベータ構造における従来のエレベータモードによって稼働し、同時にコントローラ７が発電電動機６を制御して起動させ、釣合おもり２を安全位置まで吊り下げ、そしてステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、釣合おもり２が下予告警報位置センサー１．２まで移動し、下予告警報位置センサー１．２がトリガされて予告警報信号を発した場合は、かご１４を最寄階に着床させてからクラッチが解放され、従来のエレベータモードによって稼働し、同時にコントローラ７が発電電動機６を制御して起動させ、釣合おもり２を安全位置まで吊り上げ、そしてステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、かご１４が最寄階まで移動する過程で上限位置センサー１．４又は下限位置センサー１．１がトリガされた場合は、コントローラ７がエレベータの稼働を停止させ、クラッチが解放され、従来のエレベータモードによって稼働し、同時に発電電動機を起動させて釣合おもり２を安全位置まで移動させ、そしてステップａ、ｂ、ｃを繰り返すステップｄとを含む。
ステップｂにおいて：
重量情報が設定値の下限を下回った場合は、自動変速機１１が起動して巻上式巻上機構９を連動させて釣合おもり２を吊り上げ又は吊り下げ、釣合おもり２の重量をトルクに変換してかご１４に伝達する。このとき、釣合おもり２から発生した回転トルクとかご１４から発生した回転トルクとの和が固定カウンターウェイト１３から発生した回転トルクと等しくなって、トラクションマシン１２上のワイヤーロープ両端に作用する力が釣り合うようにする。
重量情報が設定値の範囲内にある場合は、トラクションマシン１２上のワイヤーロープ両端に作用する力が釣り合って、クラッチが解放され、釣合おもり２がエレベータの運行に寄与しないようにする。
重量情報が設定値の上限を上回った場合は、自動変速機１１が起動して巻上式巻上機構９を連動させて釣合おもり２を吊り上げ又は吊り下げ、釣合おもり２の重量をトルクに変換して固定カウンターウェイト１３に伝達する。このとき、釣合おもり２から発生した回転トルクと固定カウンターウェイト１３から発生した回転トルクとの和がかご１４から発生した回転トルクと等しくなって、トラクションマシン１２上のワイヤーロープ両端に作用する力が釣り合うようにする。

かご１４の無負荷時の重量を基準量とし、かご１４の全負荷時の重量を基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。設定値の範囲は、基準量×（１〜ｎ）とする。設定値の範囲は、国家安全標準に適合する。固定カウンターウェイト１３の重量を設定値の範囲とし、釣合おもり２の重量を少なくとも基準量×１とする。

エレベータの実際の稼働中の状況は比較的煩雑で、異なる場所においてエレベータのかご１４移動の負荷量が異なる。以下、無負荷運転と全負荷運転の２種類を選択し、固定カウンターウェイト１２、釣合おもり２及び設定値について詳細に説明する。

住宅団地内のエレベータは、常に無負荷運転で、省エネの目的を達成するため、かご１４の無負荷時の重量を基準量とし、かご１４の全負荷時の重量を基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。設定値の範囲は、基準量×（１〜ｎ）とし、固定カウンターウェイト１３の重量を基準量とする。釣合おもり２の重量は、少なくとも基準量×１とする。この場合、固定カウンターウェイト１３とかご１４の無負荷時の重量とが互いに同じであるため、エレベータ運転中、エレベータ内に人がいると、かご１４の重量が固定カウンターウェイト１３の重量より大きくなる。トラクションマシン１２両側のトルク平衡を達成するため、自動変速機１１は釣合おもり２の重量をトルクに変換して固定カウンターウェイト１３に付与する。これにより、トラクションマシン１２両側のトルクが平衡となり、トラクションマシン１２がかご１４を吊り上げ又は吊り下げる際の省エネが実現される。

病院の病棟内のエレベータは、常に全負荷運転で、省エネの目的を達成するため、かご１４の無負荷時の重量を基準量とし、かご１４の全負荷時の重量を基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とする。設定値の範囲は、基準量×（１〜ｎ）とし、固定カウンターウェイト１３の重量を基準量×ｎとする。釣合おもり２の重量は、少なくとも基準量×１とする。この場合、固定カウンターウェイト１３とかご１４の全負荷時の重量とが互いに同じであるため、エレベータ運転中、エレベータ内に全負荷がかかっていないと、かご１４の重量が固定カウンターウェイト１３の重量より小さくなる。トラクションマシン１２両側のトルク平衡を達成するため、自動変速機１１は釣合おもり２の重量をトルクに変換してかご１４に付与する。これにより、トラクションマシン１２両側のトルクが平衡となり、トラクションマシン１２がかご１４を吊り上げ又は吊り下げる際の省エネが実現される。

設定値の範囲は、予め設定した数量範囲で、固定の設定値とは異なる。本実施形態においては、設定値をレンジ値に設定する。エレベータの実際の運行中、かご内の人数が異なり、且つ一人一人の重量も異なり、固定の設定値と一致することが困難であることを考慮して、設定値をレンジ値に設定することで、よりユーザーフレンドリーな構成となる。例えば、上記病院の病棟内の設定値の範囲を基準量×（０．９ｎ〜ｎ）とし、住宅団地内の設定値の範囲を基準量×（１〜１．１）とすることができる。この場合、設定値の範囲が大きすぎないため、固定カウンターウェイト１２の重量が設定値の範囲内にあればよい。

釣合おもり２の上昇又は降下の過程でエレベータのポテンシャルエネルギーの蓄積と解放を完了する。釣合おもり２は、上限位置センサー１．４又は上予告警報位置センサー１．３にトリガして降下した時、発電電動機６に力を働かせてポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換すると共に電力系統にフィードバックし、エネルギーの回収を実現する。

本発明の動作原理：はかり装置１５によりエレベータのかご１４の積載荷重変化を測量し、かご１４を閉じて起動する前、測量した結果をシミュレーション量の信号によってコントローラ７に伝送する。コントローラ７は、保存したアルゴリズムルーチンに基づき、釣合おもり２の使用の有無を確認し、使用の必要がある場合、自動変速機１１を制御して速度伝達比の変換を行い、エレベータの固定カウンターウェイト１３側の重量とかご１４側の重量との相対的なバランスを取ることで、トラクションマシン１２の巻上トルク及び電力を減らす。釣合おもり２は、下予告警報位置と上予告警報位置との間を移動している時、ポテンシャルエネルギーの蓄積、解放作用を果たす。釣合おもり２が下予告警報位置センサー１．２にトリガした時、かご１４を最寄階に着床させ、発電電動機６が起動され、釣合おもり２を合理的な位置まで吊り上げる。釣合おもり２が上予告警報位置センサー１．３にトリガした時、かご１４を最寄階に着床させ、発電電動機６が起動され、釣合おもり２を合理的な位置まで降下する過程で発電する。このとき、釣合おもり２はポテンシャルエネルギーの回収作用を果たす。

本発明に基づく一種構造の応用例を以下に挙げる。
図１に示すように、一般的なエレベータについて次の構造改良を行う。本来のトラクションマシン１２の回転軸に突軸を追加する。当該突軸は、カップリング１０．２を通じて自動変速機１１と連結している。自動変速機１１は、地面に固定され、他端がカップリング１０．１を通じて巻上式巻上機構９と連結し、後者（他端）に釣合おもり２が吊り下げられている。巻上式巻上機構９の他端は、クラッチ８を通じて発電電動機６と連接している。釣合おもり２の位置をフィードバックするため、昇降路上に４個の位置センサーが取り付けられている。

更に本実施形態の応用を明確に説明するため、某団地のエレベータにおいて、かごの正味重量が１トン、固定カウンターウェイトが１トン、積載量が１トン（１０人、１人当たりの体重が１００キログラム）、釣合おもりが４トン、ワイヤーロープの重量を算入しないものとする。某団地は、１１階建て、階高が３Ｍ、巻上式巻上機構９が２５Ｍ巻き付けることができる。下限位置センサー１．１の取付高さが０．５Ｍ、下予告警報位置センサー１．２の取付高さが３．５１Ｍ、上予告警報位置センサー１．３の取付高さが２６．４Ｍ、上限位置センサー１．４の取付高さが２９．５Ｍであり、釣合おもり２の正常移動の際の鉛直方向の範囲は３．５１Ｍ〜２６．４Ｍとする。摩擦損失を考えない状態下で、本発明の省エネエレベータの運行状況は、表１の通りとする。

表１を参照すると、積載荷重の変化は０〜１０人の１１種類あるため、自動変速機の速度伝達比は１１種類ある。これは理想的な状況である。実際の応用では、速度伝達比の変換種類を縮減して、かご側の重量と固定カウンターウェイト側の重量とを略同じにさせる。そのほかに、エネルギーの単位は、ニュートンメートルとする。

上記の説明から、本発明の省エネエレベータには、釣合おもりの正常運行状態、釣合おもりが高い位置から降下する発電状態、釣合おもりが低い位置から上昇する電力消費状態の、３つの運行状態がある。

このほかに、本発明の実施形態では、一般的なエレベータの固定カウンターウェイトに関する課題を解決し、エレベータの固定カウンターウェイト側の重量とかご側の重量との相対的なバランスを確保することができる。また、トルク平衡原理を用い、設計が合理的であり、構造がきちんと整っており、トラクションマシンの力の働きを減少させることができ、ポテンシャルエネルギーの蓄積、解放、回収を完了すると同時に別途の消費電力が比較的低い。エレベータの釣合おもりのポテンシャルエネルギーが比較的高く蓄積された時、集中発電が可能で、電気エネルギーの回収利用に有利になる。

本発明は、上記実施形態のみに限定されず、その形状又は材料構成上、いかなる変化を行うことを問わず、本発明で提供する構造設計を採用したのは、本発明の一種の変形で、均しく本発明の保護範囲内に含めるものであるのが勿論である。

Claims (11)

1. 省エネ型トラクション式エレベータであって、少なくとも１個のカウンターバランスユニットを備え、前記カウンターバランスユニットは、それぞれ、機械室内に設けられるトラクションマシン（１２）と自動変速機（１１）と巻上式巻上機構（９）と発電電動機（６）とコントローラ（７）とエレベータ昇降路内に設けられるかご（１４）と固定カウンターウェイト（１３）と釣合おもり（２）とを含み、
   前記トラクションマシンの出力軸は第２カップリング（１０．２）を通じて前記自動変速機（１１）の入力軸と連接し、前記自動変速機（１１）の出力軸は第１カップリング（１０．１）を通して前記巻上式巻上機構（９）の回転軸の一端と連接し、前記巻上式巻上機構（９）の回転軸の他端はクラッチ（８）を通じて前記発電電動機（６）のシャフトと連接し、
   前記かご（１４）及び前記固定カウンターウェイト（１３）はワイヤーロープを通じて前記トラクションマシン（１２）上に懸架され、前記かご（１４）内にはかり装置（１５）が設けられ、前記釣合おもり（２）はワイヤーロープを通じて前記巻上式巻上機構（９）上に懸架され、前記釣合おもり（２）は垂直に延在するガイドレール（３）内に取り付けられ、前記釣合おもり（２）の上側と下側に各々位置センサーが設けられ、
   前記トラクションマシン（１２）、前記自動変速機（１１）、前記クラッチ（８）、前記発電電動機（６）、前記はかり装置（１５）及び前記位置センサーは、いずれも、ケーブルを通じて前記コントローラ（７）と接続し、前記トラクションマシン（１２）、前記自動変速機（１１）、前記クラッチ（８）及び前記発電電動機（６）は、前記コントローラ（７）で制御されることを特徴とする省エネ型トラクション式エレベータ。
2. ２個の前記カウンターバランスユニットを備え、２個の前記カウンターバランスユニットが１個の前記釣合おもり（２）を共用し、前記釣合おもり（２）が動滑車（１６）上に懸架され、前記動滑車（１６）がワイヤーロープを通じて２個の前記カウンターバランスユニットのそれぞれに対応する２個の前記巻上式巻上機構（９）の間に懸架されていることを特徴とする請求項１に記載の省エネ型トラクション式エレベータ。
3. 前記巻上式巻上機構（９）は、前記回転軸上に取り付けられる１個のドラムを有し、前記動滑車（１６）の前記ワイヤーロープが前記ドラム上に巻き付けられていることを特徴とする請求項２に記載の省エネ型トラクション式エレベータ。
4. 前記巻上式巻上機構（９）は、前記回転軸上に取り付けられる１個のドラムを有し、前記釣合おもり（２）の前記ワイヤーロープが前記ドラム上に巻き付けられていることを特徴とする請求項１に記載の省エネ型トラクション式エレベータ。
5. 前記位置センサーは、上から下へ順に、上限位置センサー（１．４）、上予告警報位置センサー（１．３）、下予告警報位置センサー（１．２）及び下限位置センサー（１．１）を含み、
   前記上限位置センサー（１．４）及び前記上予告警報位置センサー（１．３）は、前記釣合おもり（２）上側の昇降路内に位置し、
   前記下限位置センサー（１．１）及び前記下予告警報位置センサー（１．２）は、前記釣合おもり下側の昇降路内に位置し、
   前記上限位置センサー（１．４）と前記上予告警報位置センサー（１．３）との間、及び、前記下予告警報位置センサー（１．２）と前記下限位置センサー（１．１）との間のそれぞれに、一定の安全距離がおかれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の省エネ型トラクション式エレベータ。
6. 省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法であって、
   はかり装置が、リアルタイムでかご全体の重量情報を取得し、当該重量情報を制御信号に変換してコントローラに伝送するステップａと、
   前記コントローラが、前記ステップａで取得した前記重量情報と、予め設定した設定値の範囲とを比較し、従動巻上式巻上機構の回転軸の一端と連接した出力軸を有する自動変速機を制御するステップｂと、
   トラクションマシンが前記かごを吊り上げ又は吊り下げるステップｃと、
   釣合おもりが上予告警報位置センサーまで移動し、前記上予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記コントローラが発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを安全位置まで吊り下げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、或いは、前記釣合おもりが下予告警報位置センサーまで移動し、前記下予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り上げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、或いは、前記かごを最寄階に着床させる過程で上限位置センサー又は下限位置センサーがトリガされた場合は、前記コントローラが前記エレベータの稼働を停止させ、前記発電電動機を起動させて前記釣合おもりを前記安全位置まで移動させ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返すステップｄとを含み、
   前記ステップｂにおいて、
   前記重量情報が前記設定値の下限を下回った場合は、前記自動変速機が起動して前記従動巻上式巻上機構を連動させて前記釣合おもりを吊り上げ又は吊り下げ、前記釣合おもりから発生した回転トルクと前記かごから発生した回転トルクとの和が固定カウンターウェイトから発生した回転トルクと等しくなるように、前記釣合おもりの昇降時に発生したトルクを前記かごに伝達し、
   前記重量情報が前記設定値の範囲内にある場合は、前記トラクションマシン上のワイヤーロープ両端に作用する力が釣り合って、クラッチが解放され、前記釣合おもりが前記エレベータの運行に寄与しないようにし、
   前記重量情報が前記設定値の上限を上回った場合は、前記自動変速機が起動して前記従動巻上式巻上機構を連動させて前記釣合おもりを吊り上げ又は吊り下げ、前記釣合おもりから発生した回転トルクと前記固定カウンターウェイトから発生した回転トルクとの和が前記かごから発生した回転トルクと等しくなるように、前記釣合おもりの昇降時に発生したトルクを前記固定カウンターウェイトに伝達することを特徴とする省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。
7. 前記ステップｄにおいて、
   前記釣合おもりが前記上予告警報位置センサーまで移動し、前記上予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記クラッチが解放され、前記固定カウンターウェイトと前記トラクションマシンと前記かごとで構成される従来のエレベータ構造における従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り下げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、
   前記釣合おもりが前記下予告警報位置センサーまで移動し、前記下予告警報位置センサーがトリガされて予告警報信号を発した場合は、前記かごを最寄階に着床させてから前記クラッチが解放され、前記従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記コントローラが前記発電電動機を制御して起動させ、前記釣合おもりを前記安全位置まで吊り上げ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返し、
   前記かごが最寄階まで移動する過程で前記上限位置センサー又は前記下限位置センサーがトリガされた場合は、前記コントローラが前記エレベータの稼働を停止させ、前記クラッチが解放され、前記従来のエレベータモードによって稼働し、同時に前記発電電動機を起動させて前記釣合おもりを前記安全位置まで移動させ、そして前記ステップａ、ｂ、ｃを繰り返すことを特徴とする請求項６に記載の省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。
8. 前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とし、前記設定値の範囲を前記基準量×（１〜ｎ）とし、前記固定カウンターウェイトの重量を前記設定値の範囲とし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。
9. 前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とし、前記設定値の範囲を前記基準量×（１〜ｎ）とし、前記固定カウンターウェイトの重量を前記基準量とし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。
10. 前記かごの無負荷時の重量を基準量とし、前記かごの全負荷時の重量を前記基準量×ｎ（ここで、ｎ＞１）とし、前記設定値の範囲を前記基準量×（１〜ｎ）とし、前記固定カウンターウェイトの重量を前記基準量×ｎとし、前記釣合おもりの重量を少なくとも前記基準量×１とすることを特徴とする請求項６又は７に記載の省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。
11. 前記釣合おもりの上昇又は降下の過程で、エレベータポテンシャルエネルギーの蓄積と解放を完了し、前記釣合おもりが前記上限位置センサー又は前記上予告警報位置センサーにトリガして降下した時、前記発電電動機に力を働かせてポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換すると共に電力系統にフィードバックし、エネルギーの回収を実現することを特徴とする請求項６に記載の省エネ型トラクション式エレベータの省エネ方法。

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