JP6981445B2 - 乗客コンベア - Google Patents

Description

本発明は、乗客コンベアに関する。

特許文献１は、停電時において、インバータのインバータ制御部に回生電力を供給する乗客コンベアを開示している。

特開２０１８−１５４４２７号公報

回生電力の発生量は、乗客コンベアの乗客数などにより変化する。乗客が少ないときには、下降運転の場合でもインバータ制御部に供給される回生電力が不足する場合がある。その場合、インバータ制御部が正常に動作せず、停電時における減速制御を適切に行えなくなる。

本発明は、下降運転中の停電発生時に回生電力の発生が少ない状況でも適切に減速制御を行うことができる乗客コンベアを提供する。

本発明の乗客コンベアは、
無端状に連結された踏段と、
踏段を駆動するモータと、
交流電源から交流電力を入力し、モータに駆動用の電力を供給するインバータと、
交流電源から交流電力を入力して蓄電する蓄電装置と、
制御装置と、を備え、
制御装置は、
踏段の下降運転中に交流電源の停電を検知したときは、前記モータで発生する回生電力により前記インバータに前記モータを所定減速率で減速させ、
停電時におけるインバータの負荷が所定低負荷以下であるときは、インバータに蓄電装置から交流電力を入力させる。

本発明の乗客コンベアによれば、踏段の下降運転中に交流電源の停電が検知され、かつ停電時におけるインバータの負荷が所定低負荷以下である場合、インバータに蓄電装置から交流電力が入力される。そのため、下降運転中の停電発生時に回生電力の発生が少ない状況でも適切に減速制御を行うことができる。

実施の形態１におけるエスカレータの概略側面図である。 実施の形態１におけるエスカレータの電気的構成を示した図である。 実施の形態１におけるエスカレータの下降運転時における制御装置による制御を説明したフローチャートである。 実施の形態１におけるエスカレータの下降運転時におけるインバータのコントローラによる制御を説明したフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
１．構成
図１は、実施の形態１におけるエスカレータの概略側面図である。エスカレータ１は、乗客コンベアの一例である。

エスカレータ１は、エスカレータ本体１０、モータ２０、インバータ３０、制御装置４０などを有する。

エスカレータ本体１０は、建築物の２つの階床Ｆ１、Ｆ２間に架け渡された状態で設置される。エスカレータ本体１０は、無端状に連結された複数の踏段１１と、左右一対の無端状のハンドレール１２と、モータ２０の動力を踏段１１及びハンドレール１２に伝達する動力伝達機構などを有する。複数の踏段１１及びハンドレール１２は、インバータ３０から供給される電力により駆動されるモータ２０の動力により循環駆動される。階床Ｆ１、Ｆ２には、利用者の乗降に供される乗降口５、６が設けられている。乗降口５、６は、運転方向に応じて乗り口または降り口となる。

インバータ３０は、交流電力を入力し、入力した交流電力の周波数を変換してモータ２０に供給する。

モータ２０は、インバータ３０から供給される交流電力の周波数に応じた回転数で動作する。これにより、踏段１１の駆動速度が、インバータ３０から供給される交流電力の周波数に応じて変更される。モータ２０は、例えば誘導電動機により構成される。

制御装置４０は、エスカレータ１の運転を制御する。制御装置４０は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を利用して構成される。制御装置４０は、安全装置の作動などによりエスカレータ１を停止させる必要が生じた場合や、停電が発生した場合、インバータ３０に減速信号を出力する。

図２は、実施形態１におけるエスカレータの電気的構成を示す図である。

インバータ３０は、コンバータ部３１と、コンデンサ３２と、インバータ部３３と、制動トランジスタ３４と、制動抵抗器３５と、コントローラ３６と、電流計測器３７とを備える。

コンバータ部３１は、交流電源ＰＳ側から三相交流電力を入力し、直流電力に変換（交流→直流変換）してインバータ部３３側に出力する。また、コンバータ部３１は、モータ２０での回生電力の発生時にインバータ部３３側から直流電力を入力し、交流電源ＰＳの電圧、周波数、及び位相に一致する三相交流電力に変換（直流→交流変換）して交流電源ＰＳ側に出力する。コンバータ部３１は、例えば、複数のトランジスタ等で構成される。コンバータ部３１は、複数のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦタイミングがコントローラ３６により制御されることにより、上記の交流→直流変換や、直流→交流変換を行う。

コンデンサ３２は、コンバータ部３１から出力される直流電力を平滑する。また、コンデンサ３２は、回生電力の発生時にインバータ部３３から出力される直流電力を平滑する。コンデンサ３２は、直流電力を平滑できるものであれば、電解コンデンサなど、どのようなコンデンサであってもよい。

インバータ部３３は、コンバータ部３１側から直流電力を入力し、モータ２０の運転に適した電圧及び周波数の三相交流電力に変換（直流→交流変換）してモータ２０側に出力する。また、インバータ部３３は、例えば減速制御時などに、モータ２０側から回生電力（三相交流電力）を入力し、直流電力に変換（交流→直流変換）してコンバータ部３１側に出力する。インバータ部３３は、例えば、複数のトランジスタ等で構成される。インバータ部３３は、複数のトランジスタのＯＮ／ＯＦＦタイミングがコントローラ３６により制御されることにより、上記の直流→交流変換や、交流→直流変換を行う。

制動トランジスタ３４は、制動抵抗器３５への通電を制御する。具体的に、制動トランジスタ３４は、停電時における減速制御時にコントローラ３６により所定時間Ｔ０だけＯＮに制御される。所定時間Ｔ０は、減速制御の際に後述する所定減速率を実現するのに要する時間あるいは当該時間よりも若干長い程度の時間である。所定時間Ｔ０は、例えば２秒である。

制動抵抗器３５は、例えばセメント抵抗器により構成される。制動抵抗器３５は、通電された電力を熱に変えて消費する。制動抵抗器３５と制動トランジスタ３４は、コンバータ部３１の出力とインバータ部３３の入力とを接続する正負の電源線間に直列に接続されている。

電流計測器３７は、インバータ部３３から出力される三相交流電力の電流値を計測する。

コントローラ３６は、インバータ３０における上述した各構成要素の動作を制御することで、インバータ３０の動作を制御する。コントローラ３６は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を利用して構成されている。プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）は、制御部や記憶部を備える。記憶部は、プログラムや種々のデータを格納している。プログラムには、本実施形態のコントローラ３６の各種機能を実現するためのプログラムが含まれている。制御部は、記憶部からプログラム及びデータを読み出し、読み出したプログラム及びデータに基づく演算処理を行う。これにより、コントローラ３６における各種の機能が実現される。

コントローラ３６は、電流計測器３７で計測された三相交流電力の出力電流値が所定電流値以下であるときに、低負荷信号を出力する。所定電流値は、エスカレータ１への乗込率が１０％のときにモータ２０に供給される交流電力の電流値である。

エスカレータ１は、さらに、無停電電源装置５０（以下「ＵＰＳ５０」という）、制御電源装置６０、電源電圧監視装置７０、リレーＰＣＨを有する。

ＵＰＳ５０は、インバータ３０同様のコンバータ部、コンデンサ及びインバータ部、コントローラに加え、蓄電池を備える。蓄電池は、コンデンサと並列に接続される。コンバータ部は、交流電源ＰＳ側から三相交流電力を入力し、直流電力に変換（交流→直流変換）して蓄電池に蓄電する。また、インバータ部は、停電が発生した際に蓄電池から直流電力を取り出して三相交流電力に変換（直流→交流変換）して出力する。コントローラは、上記動作がなされるようにコンバータ部及びインバータ部を制御する。蓄電池の容量は、停電発生に伴ってエスカレータ１の運転を停止させる際の減速制御時間（所定時間Ｔ０）よりも若干長い程度の時間（例えば３秒。以下適宜「供給可能時間ＴＰ」という）の間、踏段を駆動するための電力をモータ２０に供給可能な容量に設定されている。

制御電源装置６０は、交流電力を入力し、所定ＤＣ電圧の直流電力に変換して、制御装置４０に供給する。交流電圧は例えばＡＣ２００Ｖであり、所定ＤＣ電圧は例えばＤＣ２４Ｖである。制御電源装置６０は、停電発生後も一定時間（例えば２秒程度）は制御装置４０に直流電力を出力可能なように、直流電力を蓄電するコンデンサを備えている。

電源電圧監視装置７０は、交流電源ＰＳの電圧を監視する。電源電圧監視装置７０は、停電などにより交流電源ＰＳの電圧が例えば０Ｖとなったときに制御装置４０に停電信号を出力する。

リレーＰＣＨは、電磁継電器であり、励磁コイルが通電されているときに閉じる第１接点ｐｃｈ１及び第２接点ｐｃｈ２と、励磁コイルが通電されていないときに閉じる第３接点ｐｃｈ３とを有する。リレーＰＣＨの励磁コイルへの通電状態は、制御装置４０のスイッチ４０ａにより切り換えられる。制御装置４０のスイッチ４０ａは、停電時でかつ低負荷時にはＯＦＦに制御され、それ以外の通常時にはＯＮに制御される。

２．動作
以下では、エスカレータ１の下降運転時における動作について説明する。

図３は、エスカレータ１の下降運転時における制御装置４０による制御を説明したフローチャートである。図３のフローチャートに示す処理は、エスカレータ管理者などによりエスカレータ操作盤のキースイッチに対してエスカレータ起動操作があったときに開始する。

エスカレータ起動操作があると、コントローラ３６は、エスカレータ１を起動させる（Ｓ１１）。このとき、コントローラ３６は、インバータ３０に起動信号を出力する。

制御装置４０は、交流電源ＰＳの停電が発生したか否かを判断する（Ｓ１２）。制御装置４０は、例えば、電源電圧監視装置７０から停電信号を受信すると、停電が発生したと判断する。

停電が発生していない場合（Ｓ１２でＮＯ）、制御装置４０は、運転停止条件が成立したか否かを判断する（Ｓ１３）。制御装置４０は、エスカレータ１の異常を検出する安全装置が作動したときや、エスカレータ停止動作があったときに、運転停止条件が成立したと判断する。

運転停止条件が成立していない場合（Ｓ１３でＮＯ）、制御装置４０は、ステップＳ１２に戻ってその判断を再度実行する。

運転停止条件が成立した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御装置４０は、エスカレータ１の運転を停止させる運転停止処理を実行する（Ｓ１６）。制御装置４０は、例えば、インバータ３０に減速信号を出力する。

ステップＳ１２において、停電が発生したと判断された場合（Ｓ１２でＹＥＳ）、制御装置４０は、乗込率が１０％以下か否かを判断する（Ｓ１４）。具体的に、制御装置４０は、インバータ３０のコントローラ３６から低負荷信号を受信しているときは、乗込率が１０％以下であると判断し、低負荷信号を受信していないときは、乗込率が１０％以下でないと判断する。

乗込率が１０％以下でないときは（Ｓ１４でＮＯ）、制御装置４０は、停電に対応するために、運転停止処理を実行する（Ｓ１６）。制御装置４０は、例えば、インバータ３０に減速信号を出力する。

乗込率が１０％以下であるときは（Ｓ１４でＹＥＳ）、制御装置４０は、内蔵しているＰＣＨスイッチ４０ａをＯＦＦに制御する。これにより、リレーＰＣＨの励磁コイルへの励磁電圧の印加がなくなって、第１接点ｐｃｈ１及び第２接点ｐｃｈ２が開くとともに、第３接点ｐｃｈ３が閉じる。そのため、ＵＰＳ５０から、制御電源装置６０及びインバータ３０のコンバータ部３１に、ＵＰＳ５０の供給可能時間ＴＰの間、交流電力が供給されることとなる。

図４は、エスカレータ１の下降運転時におけるインバータ３０のコントローラ３６による制御を説明したフローチャートである。図４のフローチャートに示す処理は、エスカレータ管理者などによりエスカレータ操作盤のキースイッチに対してエスカレータ起動操作があって、制御装置４０からインバータ３０のコントローラ３６に起動信号が出力されたときに開始する。

制御装置４０から起動信号を受けると、コントローラ３６は、インバータ３０を動作させるための起動処理を行う（Ｓ２１）。このとき、コントローラ３６は、制動トランジスタ３４をＯＦＦに制御する。

起動処理を行うと、コントローラ３６は、交流電源ＰＳ（商用電源など）の停電が発生したか否かを判断する（Ｓ２２）。コントローラ３６は、インバータ３０を動作させる交流電圧がなくなったことを自ら判断してもよいし、エスカレータ１が有する電源電圧監視装置７０から停電信号を受信した場合に、停電が発生したと判断してもよい。

停電が発生していない場合（Ｓ２２でＮＯ）、コントローラ３６は、制御装置４０から減速信号を受信したか否かを判断する（Ｓ２３）。停電が発生していない場合に減速信号を制御装置４０が送信するのは、例えば安全装置が作動したときである。

減速信号を受信していない場合（Ｓ２３でＮＯ）、コントローラ３６は、例えば下記（１）、（２）の通常制御を実行する。（１）交流電源ＰＳから三相交流電力を入力し、入力した三相交流電力をコンバータ部３１及びインバータ部３３などにより定常運転に適した電圧及び周波数の三相交流電力に変換してモータ２０に出力する。（２）エスカレータが下降運転中で乗客が多いことなどにより、モータ２０で回生電力が発生するときには、モータ２０で発生する回生電力を入力し、入力した回生電力をインバータ部３３及びコンバータ部３１などにより交流電源ＰＳの電圧、周波数、及び位相に一致する三相交流電力に変換して交流電源ＰＳに出力する。なお、（１）、（２）の通常制御において、コントローラ３６は、制動トランジスタ３４をＯＦＦに制御する。

減速信号を受信した場合（Ｓ２３でＹＥＳ）、コントローラ３６は、下記（３）の非停電時減速制御を所定時間Ｔ０だけ実行して（Ｓ２５）、エスカレータ１を停止させ、本フローチャートの処理を終了する。（３）モータ２０を所定減速率で減速させる制御を行うとともに、減速によりモータ２０で発生する回生電力を入力し、入力した回生電力をインバータ部３３及びコンバータ部３１などにより交流電源ＰＳの電圧、周波数、及び位相に一致する三相交流電力に変換して交流電源ＰＳに出力する。なお、所定減速率は、エスカレータ１の停止の際に、エスカレータ１に乗車中の利用者に加わる衝撃が所定程度以下となる減速率である。なお、（３）の非停電時減速制御において、コントローラ３６は、制動トランジスタ３４をＯＦＦに制御する。

ステップＳ２２において、停電が発生したと判断した場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、コントローラ３６は、下記（４）の停電時減速制御を所定時間Ｔ０だけ実行して（Ｓ２６）、エスカレータ１を停止させる。（４）インバータ３０はモータ２０を所定減速率で減速させる制御を行うとともに、減速によりモータ２０で発生する回生電力を入力し、入力した回生電力をインバータ部３３などにより直流電力に変換し、制動トランジスタ３４を介して制動抵抗器３５に通電して消費させる。なお、所定時間Ｔ０は、前述した例えば２秒である。停電時減速制御において、コントローラ３６は、制動トランジスタ３４を所定時間Ｔ０だけＯＮに制御する。

ステップＳ２６の実行後、コントローラ３６は、制動トランジスタ３４をＯＦＦに制御する（Ｓ２７）。

３．本実施形態の作用
実施の形態のエスカレータ１の作用について説明する。

本実施の形態のエスカレータ１では、下降運転中、エスカレータ１が置かれている状況に応じて、前述した（１）〜（２）の通常制御、（３）の非停電時減速制御、あるいは（４）の停電時減速制御が行われる。

例えば、エスカレータ１が下降運転中で乗客が多いことなどにより、モータ２０で回生電力が発生するときには、（２）の通常制御が行われる。これにより、モータ２０で発生する回生電力を、インバータ３０により交流電源ＰＳの電圧、周波数、及び位相に一致する三相交流電力に変換して交流電源ＰＳに出力することができる。また、安全装置が作動したときなどには、（３）の非停電時減速制御が行われる。これにより、モータ２０を所定減速率で減速させる減速制御を行うことができる。また、減速によりモータ２０で発生する回生電力を、インバータ３０により、交流電源ＰＳの電圧、周波数、及び位相に一致する三相交流電力に変換して交流電源ＰＳに出力することができる。

また、下降運転中に停電が発生したときには、（４）の停電時減速制御が行われる。このとき、コントローラ３６により、制動トランジスタ３４が所定時間Ｔ０だけＯＮに制御される。これにより、モータ２０を所定減速率で減速させる制御を行って、減速によりモータ２０で発生する回生電力をインバータ部３３により直流電力に変換し、制動トランジスタ３４を介して制動抵抗器３５に通電して消費させることができる。ここで、従来においては、乗込率が１０％以下であるときには、停電時減速制御を行う際、モータ２０で発生する回生電力が不足して、減速中あるいは減速開始前にインバータ内部の直流段（コンデンサ）の電圧が、インバータのコントローラが正常動作できる制御可能閾値電圧以下にまで低下し、減速制御を完了できない場合があった。しかし、本実施の形態では、インバータ３０の入力側にＵＰＳ５０が接続されている。また、下降運転中に停電が発生し、そのときの乗込率が１０％以下のときには、制御装置４０内のＰＣＨスイッチ４０ａがＯＦＦに制御される。これにより、リレーＰＣＨの励磁コイルへの励磁電圧の印加がなくなって、第１接点ｐｃｈ１及び第２接点ｐｃｈ２が開くとともに、第３接点ｐｃｈ３が閉じる。したがって、ＵＰＳ５０から、制御電源装置６０及びインバータ３０に、ＵＰＳ５０の供給可能時間ＴＰの間、交流電力が供給される。そのため、インバータ３０内部の直流段のコンデンサ３２が充電され、直流段（コンデンサ３２）の電圧が制御可能閾値電圧以下に低下することが抑制される。したがって、減速制御を適切に完了することができる。

（実施の形態についてのまとめ）
（１）実施の形態１のエスカレータ１（乗客コンベアの一例）は、
無端状に連結された踏段１１と、
踏段１１を駆動するモータ２０と、
交流電源から交流電力を入力し、モータ２０に駆動用の電力を供給するインバータ３０と、
交流電源から交流電力を入力して蓄電するＵＰＳ５０（蓄電装置の一例）と、
制御装置４０と、を備え、
制御装置４０は、
踏段１１の下降運転中に交流電源ＰＳの停電を検知したときは、モータ２０で発生する回生電力によりインバータ３０にモータ２０を所定減速率で減速させ、
停電時におけるインバータ３０の負荷が所定低負荷以下であるときは、インバータ３０にＵＰＳ５０から交流電力を入力させる。

実施の形態１のエスカレータ１によれば、踏段１１の下降運転中に交流電源ＰＳの停電が発生し、かつ停電時におけるインバータ３０の負荷が所定低負荷以下である場合、インバータ３０にＵＰＳ５０から交流電力が入力される。そのため、下降運転中の停電発生時に回生電力の発生が少ない状況でも適切に減速制御を行うことができる。

（２）実施の形態１のエスカレータ１において、
所定低負荷は、当該エスカレータ１の乗込率が１０％のときに対応する負荷である。

これによれば、エスカレータ１の乗込率が１０％以下のときに、インバータ３０にＵＰＳ５０から交流電力を入力させることができる。

（３）実施の形態１のエスカレータ１において、
蓄電装置は、交流電源から交流電力を入力して直流電圧に変換して蓄電池に蓄電し、停電時に蓄電池から直流電力を取り出して交流電力に変換して出力するＵＰＳ５０（無停電電源装置）である。

これによれば、蓄電装置を、一般的な無停電電源装置を利用して構成できる。

（その他の実施の形態）
（Ａ）
前記実施の形態のエスカレータ１は、本発明の乗客コンベアの一例である。本発明において、乗客コンベアは、一の階床において水平あるいは斜めに配置されたいわゆる動く歩道等の乗客コンベアであってもよい。

（Ｂ）
実施の形態１では、蓄電装置としてＵＰＳ５０を例示した。しかし、本発明において、蓄電装置は、例えばコンデンサであってもよい。これによれば、簡単な構成で蓄電装置を構成できる。

（Ｃ）
実施の形態１では、インバータ３０の入力側に蓄電装置としてＵＰＳ５０を設けた。しかし、さらに、インバータ３０のコンデンサ３２と並列に例えば外付けでコンデンサを接続してもよい。これによっても、コンデンサ３２だけのときよりも、停電時における中間直流段の電圧の低下を緩やかにさせることができる。

１ エスカレータ
５ 乗降口
６ 乗降口
１０ エスカレータ本体
１１ 踏段
１２ ハンドレール
２０ モータ
３０ インバータ
３１ コンバータ部
３２ コンデンサ
３３ インバータ部
３４ 制動トランジスタ
３５ 制動抵抗器
３６ コントローラ
４０ 制御装置
５０ ＵＰＳ
６０ 制御電源装置
７０ 電源電圧監視装置
ＰＣＨ リレー
ｐｃｈ１ 第１接点
ｐｃｈ２ 第２接点
ｐｃｈ３ 第３接点
Ｆ１ 階床
Ｆ２ 階床

Claims (3)

1. 無端状に連結された踏段を備えた乗客コンベアであって、
   前記踏段を駆動するモータと、
   交流電源から交流電力を入力し、前記モータに駆動用の電力を供給するインバータと、
   交流電源から交流電力を入力して蓄電する蓄電装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記踏段の下降運転中に前記交流電源の停電を検知したときは、前記モータで発生する回生電力により前記インバータに前記モータを所定減速率で減速させ、
   停電時における前記インバータの負荷が所定低負荷以下であるときは、前記インバータに前記蓄電装置から交流電力を入力させ、
   前記所定低負荷は、当該乗客コンベアの乗込率が１０％のときに対応する負荷である、
   乗客コンベア。
2. 前記蓄電装置は、交流電源から交流電力を入力して直流電圧に変換して蓄電池に蓄電し、停電時に蓄電池から直流電力を取り出して交流電力に変換して出力する無停電電源装置である、
   請求項１に記載の乗客コンベア。
3. 前記蓄電装置は、コンデンサである、
   請求項１に記載の乗客コンベア。

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