JP7055843B2

JP7055843B2 - エレベータ制御システム

Info

Publication number: JP7055843B2
Application number: JP2020128595A
Authority: JP
Inventors: 祥平鶴田
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2020-07-29
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2022-04-18
Anticipated expiration: 2040-07-29
Also published as: JP2022025647A

Description

本発明の実施形態は、エレベータ制御システムに関する。

近年、無線給電方式（ワイヤレス電力伝送方式）のエレベータの研究開発が進められている。無線給電方式のエレベータとは、例えば、かごに設置された送電側コイルに電力を供給した状態で、各階床（エレベータホール）側に設置された受電側コイルに送電側コイルが近接すると、受電側コイルに誘導起電力が発生し、非接触で電力を供給できるようにしたものである。

また、ホール呼び釦の入力によりかごを各階床に配車するためには、入力されたホール呼び釦の階床を判別する必要があるため、各階床のホール制御装置に対して階床情報を登録する必要がある。従来の階床登録方法では、ホール制御装置を専用モードに切替え、作業員が各階床のホール呼び釦を階床順に押すことで各階床のホール制御装置に階床情報を登録している。

特開２０１７－５７０５４号公報特開２０１５－１５７６６４号公報

しかしながら、従来技術の階床登録方法では、作業員が各階床に赴き、ホール呼び釦を押す必要があるため、階数が多いと作業時間が多くかかってしまうので、改善の余地がある。

そこで、本発明の実施形態の課題は、エレベータの階床登録時の作業員の負担を軽減することができるエレベータ制御システムを提供することである。

実施形態のエレベータ制御システムは、エレベータのかごに設けられ、無線で電力を送信する無線送電手段と、各階床に設けられ、前記無線送電手段から電力を受け取る無線受電手段と、各階床に設けられ、前記無線受電手段が出力する電力を検出する受電検出手段と、各階床に設けられ、受信した階床情報を記憶可能な前記階床記憶手段と、前記かごが昇降動作している場合に、前記無線送電手段が設けられた前記かごがいずれかの前記階床を通過するときに当該階床の前記受電検出手段によって検出される電力の大きさに基づいて予め設定された所定の電力閾値以上の電力を検出した前記受電検出手段に対応する前記階床記憶手段に対して階床情報を登録する階床登録手段と、を備える。

図１は、実施形態のエレベータ制御システムを含むエレベータの一例の構成を示す模式図である。図２は、実施形態のエレベータ制御システムの機能を示すブロック図である。図３Ａは、実施形態における無線給電に関する説明図である。図３Ｂは、実施形態における無線給電に関する説明図である。図４は、実施形態における階床登録に関する説明図である。図５は、実施形態における階床登録処理を示す一例のフローチャートである。

以下に、実施形態のエレベータ制御システムについて図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施形態における各構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれ、以下の実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態のエレベータ制御システム１０１（図２）を含むエレベータ１００の一例の構成を示す模式図（一部断面図）である。図２は、実施形態のエレベータ制御システム１０１の機能を示すブロック図である。

図１に示すように、エレベータ１００は、以下のように構成されている。かご２とカウンターウェイト３を繋ぐロープ４が、かご２を移動させるための駆動手段１に掛けられている。また、制御装置５の運転制御手段６は駆動手段１を制御する。つまり、駆動手段１は、運転制御手段６から入力される操作信号に応じて駆動する。これにより、かご２が昇降路７を昇降する。つまり、エレベータ１００は、いわゆる「つるべ式エレベータ」として構成されている。

昇降路７の上部に設置されている上昇方向制限手段８と下部に設置されている下降方向制限手段９は、例えば、光電式のセンサであり、かご２が近傍を通過すると検知信号を運転制御手段６に送信する。そうすると、運転制御手段６は駆動手段１を停止する。

かご２の外部に設置されている無線送電手段１０は、無線で電力を送信する。具体的には、無線送電手段１０は、例えば、導線を螺旋状に巻いた構造であり、有線で接続された電力貯蔵手段１１から電力が供給される。また、各階床において昇降路７の内部に面して設置されている無線受電手段１２は、無線送電手段１０から電力を受け取る。具体的には、無線受電手段１２は、例えば、無線送電手段１０と同様の構造であり、かご２がフロアレベル（高さ）に着床した状態で無線送電手段１０と対向する位置に設置されている。

無線送電手段１０は、電力貯蔵手段１１によって通電されると、周囲に磁界を発生させる。そうすると、無線送電手段１０の近傍に位置する無線受電手段１２は、電磁誘導によって誘導起電力を発生させる。こうして、無線送電手段１０から無線受電手段１２へ無線で電力が供給される。そして、無線受電手段１２で発生する誘電起電力は、無線送電手段１０と無線受電手段１２の距離が近いほど大きい。

電力貯蔵手段１１は、例えば、正負の電極板と電解液等から構成され、酸化還元反応により電子が電解液を介して電極間を移動することで電力を発生させる。そして、電力貯蔵手段１１によって発生させた電力を、無線送電手段１０を介して無線受電手段１２に供給することが可能となる。

最上階ホールに設置されているオペレーション開始手段１３は、例えば、つまみ状の操作レバーを一方向に倒すことで電気回路を切り替える構造のスイッチである。そして、操作者がオペレーション開始手段１３をＯＮすることにより、階床登録オペレーションが開始する。

受電検出手段１４は、無線受電手段１２が出力する電力を検出する。具体的には、受電検出手段１４は、例えば、抵抗素子や集積回路等から構成される基板である。受電検出手段１４は、対応する無線受電手段１２に無線送電手段１０が近接している場合、その無線受電手段１２が発生させる誘導起電力によって生じた電力の電圧を検出する。

階床記憶手段１５は、例えば、半導体素子や集積回路等から構成される基板で、信号を送受信したり、実装するＲＯＭ（Read Only Memory）に階床情報を記憶したりすることが可能である。階床記憶手段１５は、有線にて受電検出手段１４と接続されており、予め設定する閾値以上の電圧を受電検出手段１４が検出した場合に、階床情報を記憶するための通信を階床登録手段１６と行うことが可能である。

階床登録手段１６は、例えば、半導体素子や集積回路等から構成される基板で、信号を送受信したり、実装するＣＰＵ（Central Processing Unit）によって演算処理を実行したりすることが可能である。階床登録手段１６は、各階床の階床記憶手段１５と有線で接続されており、各階床の階床記憶手段１５に対して階床を登録する。

例えば、階床登録手段１６は、かご２が昇降動作している場合に、無線送電手段１０が設けられたかご２がいずれかの階床に来たときに当該階床の受電検出手段１４によって検出される電力の大きさに基づいて予め設定された所定の電力閾値以上の電力を検出した受電検出手段１４に対応する階床記憶手段１５に対して階床情報を登録する。

より具体的には、例えば、階床登録手段１６は、オペレーション開始手段１３がＯＮされると一斉同報にて受電検出手段１４が閾値以上の電圧を検出している階床の階床記憶手段１５に対して階床情報を登録する。

また、受電検出手段１４、階床記憶手段１５などを収容する収容部２１は、例えば、ＨＩＢ（Hall Indicator Box）であればよいが、これに限定されない。

図３Ａは、実施形態における無線給電に関する説明図である。図３Ａを用いて、受電検出手段１４が検出する電圧Ｖ２は無線送電手段１０と無線受電手段１２の位置関係により変動することを説明する。なお、図３Ａの（α）の列では無線送電手段１０と無線受電手段１２の垂直方向（鉛直方向）の位置関係を示し、（β）の列では電力貯蔵手段１１を交流電源、受電検出手段１４を電圧計、無線送電手段１０を巻き数Ｎ_１のコイル、無線受電手段１２を巻き数Ｎ_２のコイルと見立てた等価回路モデルを示す。

例えば、かご２が昇降路７を下降する場合、無線送電手段１０と無線受電手段１２の位置関係は時系列に（Ａ）→（Ｂ）→（Ｃ）と変化する。無線送電手段１０と無線受電手段１２の中心（等価回路における各コイルの軸の位置。以下同様）が一致している（Ｂ）の位置では、無線送電手段１０に接続する電力貯蔵手段１１の電圧Ｖ_１と電流Ｉ_１により無線送電手段１０と無線受電手段１２を貫く磁束Φ_Ｂが発生し、磁束Φ_Ｂにより無線受電手段１２の電圧Ｖ_２＿Ｂと電流Ｉ_２＿Ｂが発生し、受電検出手段１４が無線受電手段１２の電圧Ｖ_２＿Ｂを検出する。

また、（Ａ）の位置では、無線送電手段１０と無線受電手段１２の中心が一致しないため、漏れ磁束Φ_Ｌ＿Ａが発生し、無線送電手段１０と無線受電手段１２を貫く磁束Φ_Ａが磁束Φ_Ｂよりも小さい。したがって、受電検出手段１４が検出する無線受電手段１２の電圧Ｖ_２＿Ａは、電圧Ｖ_２＿Ｂよりも小さい。

（Ｃ）の位置でも、（Ａ）の位置と同様に、磁束Φ_Ｃが磁束Φ_Ｂよりも小さい。したがって、受電検出手段１４が検出する無線受電手段１２の電圧Ｖ_２＿Ｃは、電圧Ｖ_２＿Ｂよりも小さい。

図３Ｂは、実施形態における無線給電に関する説明図である。図３Ｂでは、縦軸は受電検出手段１４が検出する電圧Ｖ_２で、横軸はかご２の垂直方向（鉛直方向）の位置ｘである。ここでは、かご２の床レベルが任意階のフロアレベルと一致する状態をｘ＝０として、かご２が任意の位置ｘにあるときの電圧Ｖ_２を示している。

かご位置ｘについてフロアレベルに対して上方向を正の数、下方向を負の数としたとき、曲線Ｃ_Ｖ２は、かご２を昇降路７で下降させ任意階のフロアレベルを通過する過程で受電検出手段１４が検出する電圧Ｖ_２を連続的にプロットした曲線である。（Ｂ）の位置では、かご２の床レベルがフロアレベルにあるため、無線送電手段１０と無線受電手段１２の中心が一致し、電圧Ｖ_２（＝Ｖ_２＿Ｂ）は最大値となる。（Ａ）および（Ｃ）の位置（範囲）では、かご２の床レベルがフロアレベルから離れるにつれて漏れ磁束Φ_Ｌ＿Ａ、Φ_Ｌ＿Ｃが増加し、無線受電手段１２を貫く磁束Φ_Ａ、Φ_Ｃが減少することから、受電検出手段１４が検出する電圧Ｖ_２（＝Ｖ_２＿Ａ、Ｖ_２＿Ｃ）は減少する。

図４は、実施形態における階床登録に関する説明図である。図４を用いて、階床登録手段１６が階床記憶手段１５に対して階床情報を登録する方法について説明する。階床登録手段１６と任意階ｘ_１～ｘ_３の階床記憶手段１５は有線にて接続しており、互いに通信可能である。

任意階ｘ_１の受電検出手段１４が検出する電圧をＶ_２＿ｘ１とし、同様に、任意階ｘ_２での検出電圧をＶ_２＿ｘ２、任意階ｘ_３での検出電圧をＶ_２＿ｘ３とする。任意階ｘ_１～ｘ_３の受電検出手段１４は、予め共通の閾値電圧Ｖ_２＿ｔｈを設定されており、検出電圧と比較する。

かご２が昇降路７を昇降し任意階を通過する場合、無線送電手段１０と任意階の無線受電手段１２が対向する位置において受電検出手段１４が検出する電圧Ｖ_２は閾値電圧Ｖ_２＿ｔｈを超過する。

例えば、かご２が任意階ｘ_１を通過している場合、任意階ｘ_１の受電検出手段１４の検出電圧Ｖ_２＿ｘ１はＶ_２＿ｔｈ以上であり、任意階ｘ_２、ｘ_３の検出電圧Ｖ_２＿ｘ２、Ｖ_２＿ｘ３はＶ_２＿ｔｈ未満となる。階床登録手段１６は一斉同報にて階床情報を発信し、閾値電圧Ｖ_２＿ｔｈを超える電圧Ｖ_２＿ｘ１を検出する任意階ｘ_１の階床記憶手段１５が応答することで、かご２が通過している任意階ｘ_１の階床記憶手段１５に対して階床情報を登録することが可能となる。

図５は、実施形態における階床登録処理を示す一例のフローチャートである。オペレーション開始手段１３がＯＮされると（Ｓ１）、階床登録処理（オペレーション）が開始し、階床登録手段１６は次に登録する階床情報をＫ（最上階の階数）とする（Ｓ２）。

次に、運転制御手段６は上昇方向制限手段８の信号を判定する（Ｓ３）。上昇方向制限手段８がＯＮされていない場合（Ｓ３でＮｏ）、運転制御手段６は駆動手段１に対して上昇運転信号を出力し、上昇方向制限手段８がＯＮされるまでかご２を上昇運転させる（Ｓ４）。上昇方向制限手段８がＯＮされている場合（Ｓ３でＹｅｓ）、運転制御手段６は駆動手段１に対して下降運転信号を出力し、かご２を下降運転させる（Ｓ５）。

次に、階床登録手段１６は各階床の受電検出手段１４と通信して、閾値電圧Ｖ_２＿ｔｈ以上の電圧を検出している受電検出手段１４があるか否かを判定し（Ｓ６）、Ｙｅｓの場合はＳ７に進み、Ｎｏの場合はＳ５に戻る。

Ｓ７において、階床登録手段１６は、閾値電圧Ｖ_２＿ｔｈ以上の電圧を検出している受電検出手段１４に対応する階床記憶手段１５に対して階床情報Ｋを登録し、次に登録する階床情報をＫ－１とする。次に、階床登録手段１６は、下降方向制限手段９がＯＮされているか否かを判定し（Ｓ８）、Ｙｅｓの場合はＳ９に進み、Ｎｏの場合はＳ５に戻る。

その後、すべての階床について階床情報の登録が終わり、Ｓ８でＹｅｓとなると、階床登録手段１６は、階床登録オペレーションを終了する（Ｓ９）。

このようにして、本実施形態のエレベータ制御システム１０１によれば、かご２が昇降動作している場合に、所定量以上の電力を検出した受電検出手段１４に対応する階床記憶手段１５に対して階床登録手段１６が階床情報を登録することで、階床登録時の作業員の負担を軽減することができる。

また、無線送電を、上述のように、無線送電手段１０と無線受電手段１２を用いた電磁誘導方式によって実現できる。ただし、採用可能な無線送電の方式は、この電磁誘導方式に限定されず、磁気共鳴方式やマイクロ波方式などの他の方式であってもよい。

以上、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同様に、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ものである。

１…駆動手段、２…かご、３…カウンターウェイト、４…ロープ、５…制御装置、６…運転制御手段、７…昇降路、８…上昇方向制限手段、９…下降方向制限手段、１０…無線送電手段、１１…電力貯蔵手段、１２…無線受電手段、１３…オペレーション開始手段、１４…受電検出手段、１５…階床記憶手段、１６…階床登録手段、２１…収容部、１００…エレベータ

Claims

エレベータのかごに設けられ、無線で電力を送信する無線送電手段と、
各階床に設けられ、前記無線送電手段から電力を受け取る無線受電手段と、
各階床に設けられ、前記無線受電手段が出力する電力を検出する受電検出手段と、
各階床に設けられ、受信した階床情報を記憶可能な階床記憶手段と、
前記かごが昇降動作している場合に、前記無線送電手段が設けられた前記かごがいずれかの前記階床を通過するときに当該階床の前記受電検出手段によって検出される電力の大きさに基づいて予め設定された所定の電力閾値以上の電力を検出した前記受電検出手段に対応する前記階床記憶手段に対して階床情報を登録する階床登録手段と、を備えるエレベータ制御システム。
前記無線送電手段は、電力供給を受けると周囲に磁界を発生させ、
前記無線受電手段は、前記無線送電手段が近接すると当該無線送電手段が発生させた磁界に基づいて電磁誘導による誘導起電力を発生させる、請求項１に記載のエレベータ制御システム。