JP7082330B1 - エレベータ、調速機及び釣合錘 - Google Patents

Abstract

【課題】 昇降路内が浸水した状態の非常運転時でも、ロープに必要な重量を付与することができるエレベータを提供する。【解決手段】 エレベータは、上下方向に走行するかごと、ロープに張力を付与するために、ロープに吊り下げられる張力付与装置と、昇降路内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部と、水位検出部が水位を検出しない場合に、かごの走行を正常運転にし、水位検出部が水位を検出した場合に、かごの走行を非常運転にする処理部と、を備え、張力付与装置の質量は、非常運転時でも、ロープに必要な重量を付与することができる質量である。【選択図】 図１

Description

本出願は、エレベータ、調速機及び釣合錘に関する。

従来、例えば、エレベータは、かごと、昇降路内の水位が所定の高さに達することを検出する水位検出部と、かごの走行を制御する処理部とを備えている（例えば、特許文献１）。そして、水位検出部が水位を検出した場合に、処理部は、正常運転から、基準高さよりも高い範囲でかごの走行を可能とする非常運転へ切り替えている。

また、エレベータは、ロープに張力を付与するために、ロープに吊り下げられる張力付与装置を備えている。例えば、張力付与装置として、かごロープに張力を付与するために、かごロープに吊り下げられる釣合錘や、ガバナロープに張力を付与するために、ガバナロープに吊り下げられる張り車装置等が挙げられる。

ところで、張力付与装置は、自身の重量によって、ロープに張力を付与している。したがって、昇降路内が浸水し、張力付与装置が水没した場合に、張力付与装置に浮力が働くため、張力付与装置の適正な重量をロープに付与できず、ロープに必要な張力が付与されない虞がある。これにより、張力付与装置が水没したり、その可能性があったりする状態で、かごの走行を許可することができない。

特開昭５１－１０２８５２号公報

そこで、課題は、昇降路内が浸水した状態の非常運転時でも、ロープに適正な重量を付与することができるエレベータ、調速機及び釣合錘を提供することである。

エレベータは、上下方向に走行するかごと、前記かごの速度を検出する調速機と、昇降路内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部と、前記水位検出部が水位を検出しない場合に、前記かごの走行を正常運転にし、前記水位検出部が水位を検出した場合に、前記かごの走行を非常運転にする処理部と、を備え、前記調速機は、前記かごに接続される無端環状のガバナロープと、前記かごの速度を検出するために、前記ガバナロープが巻き掛けられるガバナ車と、前記ガバナロープに張力を付与するために、前記ガバナロープに吊り下げられる張り車装置と、を備え、前記張り車装置は、前記ガバナロープが巻き掛けられる張り車と、前記張り車に接続される錘体と、を備え、前記張り車装置の質量は、以下の２つの式を満たす。

ここで、ｍ_１は、前記ガバナ車の質量であり、ｍ_２は、前記張り車の質量であり、ｍ_ａは、前記ガバナロープのうち、前記かごと接続される部分から前記ガバナ車までの第１ロープ部の質量であり、ｋ_ａは、前記第１ロープ部のバネ定数であり、ｍ_ｂは、前記ガバナロープのうち、前記ガバナ車から前記張り車までの第２ロープ部の質量であり、ｋ_ｂは、前記第２ロープ部のバネ定数であり、ｍ_ｃは、前記ガバナロープのうち、前記かごと接続される部分から前記張り車までの第３ロープ部の質量であり、ｋ_ｃは、前記第３ロープ部のバネ定数であり、α_１は、前記かごの正常運転時の加速度であり、α_２は、前記かごの非常運転時の加速度であり、ｇは、重力加速度である。

また、エレベータにおいては、前記張り車装置の質量は、以下の２つの式をさらに満たす、という構成でもよい。

また、エレベータにおいては、前記張り車装置の質量は、(張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)≧(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、

をさらに満たし、(張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)＜(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、

をさらに満たす、という構成でもよい。
ここで、張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１及び張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２は、それぞれ以下の式である。

また、エレベータは、上下方向に走行するかごと、前記かごに接続されるかごロープと、前記かごロープに張力を付与するために、前記かごロープに吊り下げられるように接続される釣合錘と、昇降路内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部と、前記水位検出部が水位を検出しない場合に、前記かごの走行を正常運転にし、前記水位検出部が水位を検出した場合に、前記かごの走行を非常運転にする処理部と、を備え、前記釣合錘の質量は、以下の式を満たす。

また、調速機は、前記のエレベータに用いられる。

また、釣合錘は、前記のエレベータに用いられる。

図１は、一実施形態に係るエレベータの概要図である。 図２は、同実施形態に係る釣合錘の全体正面図である。 図３は、同実施形態に係る張り車装置の全体図であって、（ａ）は、正面図、（ｂ）は、カバー体が取り外された状態を示す正面図である。 図４は、同実施形態に係る張り車装置の全体図であって、（ａ）は、側面図、（ｂ）は、カバー体が取り外された状態を示す側面図である。 図５は、同実施形態に係る張り車装置の全体図であって、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、カバー体が取り外された状態を示す平面図である。 図６は、同実施形態に係る張り車装置の位置を説明する図である。 図７は、同実施形態に係る調速機の概略図である。 図８は、同実施形態に係る時間と張り車装置の位置との関係を示すグラフである。

以下、エレベータにおける一実施形態について、図１～図８を参照しながら説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致しておらず、また、各図面の間での寸法比も、必ずしも一致していない。

図１に示すように、エレベータ１は、例えば、人が乗るためのかご２と、かご２に接続されるかごロープ３と、かごロープ３に接続される釣合錘４と、かごロープ３を駆動してかご２を走行させる巻上機５とを備えていてもよい。また、エレベータ１は、例えば、かご２を案内するかごレール６と、釣合錘４を案内する錘レール７と、かご２の走行速度を検出する調速機８と、エレベータ１の各部を制御する処理部９とを備えていてもよい。

本実施形態に係るエレベータ１においては、巻上機５は、昇降路Ｘ１内に配置されている、という構成であるが、斯かる構成に限られない。例えば、巻上機５は、昇降路Ｘ１の上部に設けられる機械室の内部に配置されている、という構成でもよい。

また、本実施形態においては、かごロープ３の両端がそれぞれ昇降路Ｘ１の上部又は下部に固定され、かごロープ３がかご２のシーブ２ａ及び釣合錘４のシーブ４ａにそれぞれ巻き掛けられることによって、かごロープ３がかご２及び釣合錘４にそれぞれ接続されている、という構成であるが、斯かる構成に限られない。例えば、かごロープ３の一端がかご２に固定され、かごロープ３の他端が釣合錘４に固定されている、という構成でもよい。

巻上機５は、例えば、かごロープ３が巻き掛けられる綱車５ａと、綱車５ａを回転させる駆動源５ｂと、綱車５ａを制動する制動部５ｃとを備えていてもよい。また、かご２は、例えば、かごレール６を挟むことによってかご２を停止させる停止部２ｂと、調速機８の動作を停止部２ｂへ伝達する伝達部２ｃとを備えていてもよい。

調速機８は、かご２に接続される無端環状のガバナロープ２０と、かご２の速度を検出するために、ガバナロープ２０が巻き掛けられる回転可能なガバナ車２１と、ガバナロープ２０に張力を付与するために、ガバナロープ２０に吊り下げられる張り車装置２２とを備えている。なお、ガバナロープ２０は、例えば、かご２の伝達部２ｃに接続されるロープ接続部２３と、環状となるように各端部がロープ接続部２３に接続させる紐状のロープ体２４とを備えていてもよい。

また、調速機８は、例えば、張り車装置２２をガイドするガイド部８ａと、ガバナロープ２０を把持する把持部８ｂとを備えていてもよい。そして、例えば、かご２の速度が設定速度を超えた場合に、把持部８ｂがガバナロープ２０を把持し、ガバナロープ２０の走行が停止されることによって、かご２の停止部２ｂは、作動する、という構成でもよい。

また、エレベータ１は、例えば、昇降路Ｘ１内の水位が第１水高さに達することを検出する第１水位検出部１０と、昇降路Ｘ１内の水位が第１水高さよりも低い第２水高さに達することを検出する第２水位検出部１１とを備えていることが好ましい。各水位検出部１０，１１の構成は、昇降路Ｘ１内の水位を検出できれば、特に限定されず、各水位検出部１０，１１は、例えば、フロート式センサでもよく、また、例えば、電極棒式センサでもよい。

処理部９は、例えば、巻上機５を制御することによって、かご２の走行を制御してもよい。そして、処理部９は、例えば、ソフトシーケンス（例えば、プログラマブルロジックコントローラによるプログラム制御）の回路を備えていてもよく、また、例えば、ハードシーケンス（リレー等の有接点機器による実配線制御）の回路を備えていてもよい。

処理部９は、例えば、水位検出部１０，１１の検出に基づいて、かご２の走行を制御してもよい。具体的には、処理部９は、例えば、第１及び第２水位検出部１０，１１が水位を検出していない場合には、正常運転を行い、第２水位検出部１１のみが水位を検出した場合には、非常運転を行い、さらに、第１水位検出部１０も水位を検出した場合には、かご２の走行を休止させる、という構成でもよい。

ここで、処理部９の制御の一例について説明する。なお、処理部９の制御は、以下の説明に限定されない。

＜正常運転＞
第２水位検出部１１が水位を検出していない正常時、即ち、昇降路Ｘ１内に水が流れ込んでいない正常時には、処理部９は、正常運転を行う。このとき、処理部９は、操作盤（例えば、乗場に配置される乗場操作盤、かご２内に配置されるかご操作盤等）に入力された情報に基づいて、かご２の走行を制御する。なお、正常運転の走行範囲は、最下階から最上階までの範囲である。

＜非常運転＞
昇降路Ｘ１内に水が流れ込み、水位が第２水高さまで達し、第２水位検出部１１が水位を検出した非常時に、処理部９は、非常運転を行う。そして、非常運転においては、処理部９は、第１水高さよりも高い非常時走行範囲で、かご２の走行を可能とする。例えば、非常運転の走行範囲は、第１水高さよりも高い階から最上階までの範囲とすることができる。

なお、処理部９は、非常運転時のかご２の最高速度を、正常運転時のかご２の最高速度よりも遅くする、という構成が好ましい。特に限定されないが、例えば、非常運転時のかご２の最高速度は、正常運転時のかご２の最高速度の５０％以下としてもよい。

また、処理部９は、例えば、非常運転時のかご２の最高加速度を、正常運転時のかご２の最高加速度よりも遅くする、という構成が好ましい。なお、処理部９は、例えば、非常運転時のかご２の最高加速度を、正常運転時のかご２の最高加速度と同じにする、という構成でもよい。

また、第２水位検出部１１が水位を検出した場合に、処理部９は、例えば、走行中のかご２を最寄り階に停止させて、かご２の走行を休止させてもよい。そして、手動操作による入力部（例えば、セレクトスイッチ等）に、走行許可の指示が入力された場合に、処理部９は、非常運転を可能とする、という構成でもよい。また、第２水位検出部１１が水位を検出した場合に、処理部９は、正常運転から非常運転に自動的に切り替える、という構成でもよい。

＜走行停止＞
万が一、昇降路Ｘ１内に水がさらに流れ込むことによって、昇降路Ｘ１内が浸水し、水位が第１水高さまで達し、第１水位検出部１０が水位を検出した場合には、処理部９は、例えば、走行中のかご２を最寄りの階に停止させて、かご２の走行を休止させる。これにより、昇降路Ｘ１内が浸水した場合に、かご２が水中に突入することを防止することができる。このように、昇降路Ｘ１内の水位が第１水高さに達するまで、かご２を走行させることができる。

本明細書において、「停止」とは、例えば、走行中のかご２が止まることをいい、「休止」とは、例えば、停止した上で、操作盤に情報が入力された場合でも、かご２が走行しないことをいう。そして、かご２の走行が休止された場合に、非常状態が解消されても、自動復旧することなく、例えば、非常状態が解消されて且つ所定の手動操作を行うことによって、かご２の走行が再び可能となる、という構成としてもよい。

ところで、第１水高さは、上下方向Ｄ３に移動可能な釣合錘４の最下位置よりも、高くなっている。即ち、第１水高さは、かご２が最上階に停止したときの釣合錘４の位置よりも、高くなっている。また、第１水高さは、上下方向Ｄ３に移動可能な張り車装置２２の最下位置よりも、高くなっている。

これにより、非常運転時に、釣合錘４は、位置によっては、水没した状態となり、また、張り車装置２２は、水没した状態となる。そこで、釣合錘４及び張り車装置２２は、水没した状態でも対応できる構成となっている。なお、釣合錘４及び張り車装置２２は、ロープ３，２０に張力を付与するために、ロープ３，２０に吊り下げられる装置であるため、張力付与装置ともいう。

特に限定されないが、第１水高さは、例えば、巻上機５の高さよりも、低いことが好ましい。また、第２水高さは、例えば、釣合錘４の最下位置よりも高くてもよく、また、例えば、釣合錘４の最下位置よりも低くてもよい。また、第２水高さは、例えば、張り車装置２２の最下位置よりも高くてもよく、また、例えば、張り車装置２２の最下位置よりも低くてもよい。

ここで、釣合錘４の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２に示すように、釣合錘４は、例えば、錘レール７（図１参照）にガイドされる錘ガイド部４ｂと、シーブ４ａ及び錘ガイド部４ｂが固定される錘本体部４ｃと、錘本体部４ｃに固定される錘体４ｄとを備えていてもよい。特に限定されないが、錘体４ｄは、例えば、本実施形態のように、上下方向Ｄ３に積まれる複数の錘片４ｅを備えていてもよく、また、例えば、一体的に形成されていてもよい。

ところで、、釣合錘４の質量（単位はｋｇであり、以下同じ）は、錘体４ｄの質量によって、調整されている。そして、エレベータ１が非常運転を行い、釣合錘４が水没した状態となった場合でも、かごロープ３に釣合錘４の適正な重量を付与する必要がある。そこで、釣合錘４の質量は、以下の式（１）を満たすことが好ましい。なお、体積の単位は、ｍ^３であり（以下同じ）、比重の単位は、ｋｇ／ｍ^３である（以下同じ）。

これにより、釣合錘４が水没して、釣合錘４に浮力が働いた場合でも、かごロープ３に付与する釣合錘４の重量を十分に確保することができる。したがって、昇降路Ｘ１内が浸水した状態でも、釣合錘４の適正な重量をかごロープ３に付与することができるため、かごロープ３に適正な張力が付与される。

なお、釣合錘４の標準質量は、正常運転時の適正な質量である。例えば、駆動源５ｂが必要とする最大駆動力は、内部の積載質量を含めたかご２の総質量と釣合錘４の質量との最大差に比例する。これにより、駆動源５ｂの最大駆動力を小さくするために、かご２の総質量と釣合錘４の質量との最大差を小さくすることが好ましい。したがって、釣合錘４の質量は、積載質量が最大積載質量の５０％であるかご２の総質量と同じであることが好ましい。

一方で、駆動源５ｂが駆動するための消費エネルギー（消費電力）は、かご２の総質量と釣合錘４の質量との差に比例する。これにより、駆動源５ｂでの消費エネルギーを小さくするために、通常使用されるかご２の総質量と釣合錘４の質量との差を小さくすることが好ましい。そして、かご２の積載質量が最大積載質量になることは、殆どない。

したがって、駆動源５ｂの最大駆動力と消費エネルギーとの観点から、釣合錘４の標準質量は、以下の式（２）を満たすことが好ましい。

そして、上記の式（１）及び式（２）より、釣合錘４の質量は、以下の式（３）を満たすことが好ましい。

なお、特に限定されないが、釣合錘４の質量は、以下の式（４）をさらに満たすことが好ましい。

次に、張り車装置２２の構成について、図３～図７を参照しながら説明する。

図３～図５に示すように、張り車装置２２は、ガバナロープ２０が巻き掛けられる回転可能な張り車２５と、張り車２５に接続される錘体２６とを備えている。また、張り車装置２２は、例えば、本実施形態のように、張り車２５と錘体２６とを接続する錘接続部２７と、ガイド部８ａにガイドされる被ガイド部２８と、張り車２５を覆うカバー体２９とを備えていてもよい。

張り車２５は、例えば、本実施形態のように、軸部２５ａと、ガバナロープ２０が巻き掛けられる凹状の外周部２５ｂとを備えていてもよい。また、例えば、本実施形態のように、錘体２６は、上面部に、円弧状に凹む凹部２６ａを備えており、錘体２６の凹部２６ａは、張り車２５の外周部２５ｂに沿って配置されている、という構成でもよい。なお、錘体２６は、例えば、本実施形態のように、一体的に形成されていてもよく、また、例えば、上下方向Ｄ３に積まれる複数の錘片を備えていてもよい。

錘接続部２７は、例えば、本実施形態のように、張り車２５から錘体２６まで延びる板材２７ａと、板材２７ａと錘体２６とを固定する固定具２７ｂと、張り車２５の軸部２５ａを回転可能に支持する軸支材２７ｃとを備えていてもよい。また、例えば、本実施形態のように、被ガイド部２８は、上下方向Ｄ３へ延びる一対の板材２８ａ，２８ａを備え、板状のガイド部８ａが一対の板材２８ａ，２８ａの間に挿入されることによって、被ガイド部２８は、ガイド部８ａにガイドされる、という構成でもよい。

カバー体２９は、例えば、本実施形態のように、張り車２５の軸方向である第１横方向Ｄ１から張り車２５を覆う一対の第１横カバー部２９ａ，２９ａと、第１横方向Ｄ１と直交する第２横方向Ｄ２から張り車２５を覆う一対の第２横カバー部２９ｂ，２９ｂと、上方から張り車２５を覆う上カバー部２９ｃとを備えていることが好ましい。また、錘体２６は、下方から張り車２５を覆っていることが好ましい。

これにより、張り車装置２２が水没したときに、異物が水中を移動して張り車２５へ侵入することを抑制することができるため、例えば、張り車２５に異物が噛み込むことによって、張り車２５が円滑に回転できなくなることを抑制することができる。したがって、例えば、不具合（例えば、調速機８がかご２の速度を適正に検出できない不具合や、かご２の停止部２ｂが起動してかご２が停止する不具合等）が発生することを抑制することができる。

なお、第１横カバー部２９ａは、例えば、張り車２５と錘体２６との隙間も覆うために、第１横方向Ｄ１視において、張り車２５及び錘体２６に跨って配置されていることが好ましい。また、第２横カバー部２９ｂは、例えば、張り車２５と錘体２６との隙間も覆うために、第２横方向Ｄ２視において、張り車２５及び錘体２６に跨って配置されていることが好ましい。

ところで、、張り車装置２２の質量は、錘体２６の質量によって、調整されている。そして、エレベータ１が非常運転を行い、張り車装置２２が水没した状態となった場合でも、ガバナロープ２０に張り車装置２２の適正な重量を付与する必要がある。そこで、張り車装置２２の質量は、以下の式（５．１）及び式（５．２）を満たすことが好ましい。

これにより、正常運転時に、張り車装置２２の適正な重量をガバナロープ２０に付与することができる。しかも、張り車装置２２が水没して、張り車装置２２に浮力が働いた場合でも、張り車装置２２の重量を十分に確保することができる。したがって、昇降路Ｘ１内が浸水した状態の非常運転時でも、張り車装置２２の適正な重量をガバナロープ２０に付与することができるため、ガバナロープ２０に適正な張力が付与される。

なお、張り車装置２２の各標準質量Ｍ_１，Ｍ_２は、張り車装置２２に浮力が働いていない場合の適正な質量である。そして、調速機８がかご２の速度を正確に検出するためには、かご２の走行に伴ってガバナロープ２０が走行した場合でも、ガバナロープ２０に張力が付与される必要がある。そこで、以下に、張り車装置２２の標準質量Ｍ（以下、各標準質量Ｍ_１，Ｍ_２を区別しない場合には、Ｍを使用する）について、図６～図８を参照しながら説明する。

図６（ａ）に示すように、ガバナロープ２０が伸びた状態で且つガバナロープ２０に張力が付与されていない状態である場合に、張り車装置２２の上下方向Ｄ３の位置Ｘを原点位置Ｘ_０（Ｘ＝０）とし、当該位置Ｘ_０は、「張力ゼロ時位置」という。特に限定されないが、図６においては、張り車装置２２の位置Ｘは、張り車２５の回転中心の位置としている。

そして、図６（ｂ）に示すように、かご２が停止している場合には、ガバナロープ２０は、張り車装置２２の自重によって伸びるため、張り車装置２２の位置Ｘは、張力ゼロ時位置Ｘ_０よりも下方となり、当該位置Ｘ（０）は、「停止時位置」という。なお、停止時位置Ｘ（０）は、張力ゼロ時位置Ｘ_０よりも下方であるため、０より小さくなる（Ｘ（０）＜０）。

また、図６（ｃ）に示すように、かご２が加速度αで走行した場合には、張り車装置２２の位置Ｘは、停止時位置Ｘ（０）から浮き上がるため、停止時位置Ｘ（０）よりも上方となり、当該位置Ｘ（α）は、「走行時位置」という。なお、走行時位置Ｘ（α）は、停止時位置Ｘ（０）よりも上方となるため、Ｘ（０）よりも大きくなる（Ｘ（α）＞Ｘ（０））。

そして、走行時位置Ｘ（α）が張力ゼロ時位置Ｘ_０よりも下方である場合に、張り車装置２２は、ガバナロープ２０に張力を付与できる。これにより、かご２が加速度αで走行しているときに、張り車装置２２がガバナロープ２０に張力を付与するために、かご走行位置Ｘ（α）は、以下の式（６）を満たすことが好ましい。

ここで、図７に示すようなガバナロープ２０のモデルを用いて、停止時位置Ｘ（０）及び走行時位置Ｘ（α）を算出する。まず、ガバナロープ２０のロープ体２４は、ロープ接続部２３からガバナ車２１までの第１ロープ部２４ａと、ガバナ車２１から張り車２５までの第２ロープ部２４ｂと、ガバナ車２１からロープ接続部２３までの第３ロープ部２４ｃとを含んでいる。

Ｘは、張り車装置２２の上下方向Ｄ３の変位（単位はｍであり、以下同じ）、即ち、張力ゼロ時位置Ｘ_０（Ｘ＝０）に対する位置である。ｍ_１は、ガバナ車２１の質量であり、ｘ_１は、ガバナ車２１の回転方向の変位であり、ｍ_２は、張り車２５の質量であり、ｘ_２は、張り車２５の回転方向の変位である。

ｍ_ａは、第１ロープ部２４ａの質量であり、ｘ_ａは、第１ロープ部２４ａの上下方向Ｄ３の変位であり、ｍ_ｂは、第２ロープ部２４ｂの質量であり、ｘ_ｂは、第２ロープ部２４ｂの上下方向Ｄ３の変位であり、ｍ_ｃは、第３ロープ部２４ｃの質量であり、ｘ_ｃは、第３ロープ部２４ｃの上下方向Ｄ３の変位であり、ｘ_０は、ロープ接続部２３の上下方向Ｄ３の変位である。Ｔ_ａ１，Ｔ_ａ２，Ｔ_ｂ１，Ｔ_ｂ２，Ｔ_ｃ１，Ｔ_ｃ２は、各ロープ部２４ａ～２４ｃに働く張力である。

なお、ロープ接続部２３がかご２に接続されており、かご２の質量が、ガバナロープ２０，ガバナ車２１及び張り車装置２２等の質量と比較して非常に大きく、ガバナロープ２０等の振動がかご２へ殆ど伝わらない。これにより、ロープ接続部２３は、固定端として扱われ、それにより、ロープ接続部２３の質量は、無視できる。

ｋ_ａは、第１ロープ部２４ａのバネ定数（単位はＮ／ｍであり、以下同じ）であり、ｋ_ｂは、第２ロープ部２４ｂのバネ定数であり、ｋ_ｃは、第３ロープ部２４ｃのバネ定数である。なお、図７のガバナロープ２０のモデルにおいては、各ロープ部２４ａ～２４ｃは、一つの質点と二つのバネ要素とに変換されている。これにより、各ロープ部２４ａ～２４ｃのバネ定数ｋ_ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）は、以下の式（７）となる。なお、バネ要素が二つあるため、式（７）の分母を２で割っている。

ここで、Ｅは、ロープヤング率（Ｎ／ｍｍ^２）であり、Ｓは、ロープ断面積（ｍｍ^２）であり、Ｌ_ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ）は、ロープ長（ｍ）である。

ところで、張り車２５の回転及び上下動に関する運動方程式は、以下の式（８．１）及び式（８．２）となる。

ここで、ｇは、重力加速度（ｍ^２／ｓ）である。

そして、かご２が停止している状態では、張り車２５の回転及び上下動がないため、張り車２５の回転の加速度及び張り車装置２２の上下動の加速度は、ゼロとなる。即ち、上記の式（８．１）の左辺がゼロ（具体的には、ｘ_２の２回微分である張り車２５の回転の加速度がゼロ）となり、上記の式（８．２）の左辺がゼロ（具体的には、Ｘの２回微分である張り車装置２２の上下動の加速度がゼロ）となる。

これにより、第２ロープ部２４ｂの張力Ｔ_ｂ２と第３ロープ部２４ｃの張力Ｔ_ｃ２とは、等しくなり、張り車装置２２の重量Ｍｇの半分の張力となる。したがって、ガバナロープ２０に伸びが発生し、張り車装置２２は、張力ゼロ時位置Ｘ_０よりも下方である停止時位置Ｘ（０）で静止することになる。

一方で、かご２が加速移動すると慣性力が生じ、第２ロープ部２４ｂの張力Ｔ_ｂ２と第３ロープ部２４ｃの張力Ｔ_ｃ２とは、等しくなくなる。具体的には、ロープ接続部２３から図７の点Ｐ１までの経路（第１ロープ部２４ａ→ガバナ車２１→第２ロープ部２４ｂ→点Ｐ１）の慣性が、ロープ接続部２３から図７の点Ｐ２までの経路（第３ロープ部２４ｃ→点Ｐ２）の慣性と、異なるため、第２ロープ部２４ｂの張力Ｔ_ｂ２の増減量は、第３ロープ部２４ｃの張力Ｔ_ｃ２の増減量と、等しくない。

これにより、式（８．２）からも分かるように、第２ロープ部２４ｂの張力Ｔ_ｂ２と第３ロープ部２４ｃの張力Ｔ_ｃ２とが変化することによって、張り車装置２２は、上下方向Ｄ３に移動する加速度が生じることになる。即ち、張り車装置２２は、停止時位置Ｘ（０）から走行時位置Ｘ（α）へ浮き上がることになる。

また、第２ロープ部２４ｂの張力Ｔ_ｂ２と第３ロープ部２４ｃの張力Ｔ_ｃ２との差（慣性力の差）が大きいほど、張り車装置２２の上下方向Ｄ３に発生する加速度も大きくなるため、張り車装置２２の浮き上がり量は、大きくなる。したがって、かご２が最下階付近に位置している場合に、張り車装置２２の浮き上がり量が最も大きくなる。

例えば、最下階に位置しているかご２が上方へ加速移動した場合に、張り車装置２２の浮き上がり量が最も大きくなり得る。また、例えば、下方へ走行しているかご２が、最下階付近で制動して下方へ減速移動した（即ち、上方へ加速移動した）場合に、張り車装置２２の浮き上がり量が最も大きくなり得る。

ここで、図７のガバナロープ２０のモデルの力のつり合い式は、以下の式（９．１）～式（９．６）となる。

式（９．１）～式（９．６）を行列形式で記載すると、以下の式（１０．１）及び式（１０．２）となる。

逆行列を用いて式（１０．１）及び式（１０．２）を解き、各変位ｘ_１，ｘ_２，Ｘ，ｘ_ａ，ｘ_ｂ，ｘ_ｃについて求めると、以下の式（１１．１）及び式（１１．２）となる。

そして、かご２が停止している場合には、式（１１．２）の各車２１，２５、張り車装置２２及び各ロープ部２４ａ～２４ｃの加速度（各変位ｘ_１，ｘ_２，Ｘ，ｘ_ａ，ｘ_ｂ，ｘ_ｃの２回微分）が、全てゼロであるため、式（１１．１）及び式（１１．２）から変位Ｘを抽出することによって、停止時位置Ｘ（０）は、以下の式（１２）となる。

また、かご２が加速度（例えば、最大加速度、定格加速度）αで移動する場合には、式（１１．２）の各車２１，２５の回転及び各ロープ部２４ａ～２４ｃの移動の加速度（各変位ｘ_１，ｘ_２，ｘ_ａ，ｘ_ｂ，ｘ_ｃの２回微分）は、かご２の加速度αとみなすことができる。また、張り車装置２２は、一定量浮き上がって静止するため、張り車装置２２の加速度（変位Ｘの２回微分）は、ゼロとみなすことができる。

これらを式（１１．２）に代入し、式（１１．１）及び式（１１．２）から変位Ｘを抽出することによって、走行時位置Ｘ（α）は、以下の式（１３）となる。

そして、上記の式（６）及び式（１３）より、以下の式（１４）が算出される。

なお、上記式（１４）から、張り車装置２２の各標準質量Ｍ_１，Ｍ_２について求めると、下の式（１５．１）及び式（１５．２）が算出される。

ここで、α_１は、正常運転時のかご２の加速度であり、α_２は、非常運転時のかご２の加速度である。

なお、かご２の各加速度α_１，α_２は、各運転時のかご２の最大加速度を用いる。例えば、かご２の加速度α_１，α_２が一定（同じだけでなく、±１０％の差異を有する略同じも含む）である場合には、加速度α_１，α_２は、各運転時のかご２の定格加速度を用いてもよい。

そして、上記の式（５．１）及び式（１５．１）から以下の式（１６．１）が算出され、上記の式（５．２）及び式（１５．２）から、以下の式（１６．２）が算出される。

したがって、張り車装置２２の質量が上記の式（１６．１）及び式（１６．２）を満たすように、錘体２６の質量が設定されることが好ましい。これにより、かご２が各運転時に加速度α_１，α_２で走行することに伴って、ガバナロープ２０が走行したときに、張り車装置２２が浮き上がって上昇するものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができる。

ところで、上記の式（１３）の走行時位置Ｘ（α）は、かご２が加速度αで移動するときの定常的な上昇による位置、即ち、張り車装置２２が一定量浮き上がって静止する位置である。したがって、上記の式（１３）の走行時位置Ｘ（α）は、張り車装置２２が瞬間的に大きく浮き上がる位置ではない。

そこで、張り車装置２２の浮き上がり量が最も大きくなる場合、即ち、最下階に位置しているかご２が加速度αで上方へ移動した場合について、図８に示すように、シミュレーションを行った。なお、走行時位置Ｘ（α）が、かご２の躍度（加加速度）に大きく影響するため、かご２が瞬間的に加速度αになったとして、かご２の躍度は、∞とした。なお、かご２が下方へ移動しているときに、制動部５ｃが作動してかご２が減速した場合には、かご２の上方への躍度は、実質的に、∞となる。

図８に示すように、かご２が移動を開始して時間ｔ（約０．５秒～０．７秒）が経過したときに、張り車装置２２は、瞬間的に浮き上がる位置（走行時最大上昇位置Ｘ（α）_ｍａｘ）まで浮き上がった。その後、時間が経過することによって、張り車装置２２は、定常的に浮き上がる位置（走行時定常上昇位置Ｘ（α））で静止した。

このように、張り車装置２２の最大浮き上がり量Ｙ（α）_ｍａｘは、張り車装置２２の定常浮き上がり量Ｙ（α）よりも、大きい。例えば、かご２の昇降行程が１０ｍ～５００ｍで且つ張り車装置２２の標準質量Ｍが１０ｋｇ～５０ｋｇの範囲においては、張り車装置２２の最大浮き上がり量Ｙ（α）_ｍａｘは、張り車装置２２の定常浮き上がり量Ｙ（α）の１．６倍～１．９倍となった。

そこで、張り車装置２２の最大浮き上がり量Ｙ（α）_ｍａｘが、張り車装置２２の定常浮き上がり量Ｙ（α）の１．９倍であっても、張り車装置２２がガバナロープ２０に張力を付与するために、以下の式（１７）を満たすことが好ましい。

そして、上記の式（１２）、式（１３）及び式（１７）から、以下の式（１８）が算出される。

なお、上記式（１８）から、張り車装置２２の各標準質量Ｍ_１，Ｍ_２について求めると、下の式（１９．１）及び式（１９．２）が算出される。

そして、上記の式（５．１）及び式（１９．１）から以下の式（２０．１）が算出され、上記の式（５．２）及び式（１９．２）から、以下の式（２０．２）が算出される。

したがって、張り車装置２２の質量が上記の式（２０．１）及び式（２０．２）を満たすように、錘体２６の質量が設定されることが好ましい。これにより、かご２が急加速したときに、張り車装置２２がさらに上昇して浮き上がるものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができる。

一方で、張り車装置２２の質量が大き過ぎると、ガバナロープ２０の摩耗や破断が発生し易くなる。しかしながら、張り車装置２２の最大浮き上がり量Ｙ（α）_ｍａｘが、張り車装置２２の定常浮き上がり量Ｙ（α）の１．９倍を超える可能性もあるため、安全率（３０％）が必要となる。そこで、以下の式（２１）を満たすことが好ましい。

そして、上記の式（１２）、式（１３）及び式（２１）から、以下の式（２２）が算出される。

ところで、上記の式（２２）が上記の式（１８）に対して安全率を考慮したものであるため、上記の式（２０．１）を満たす張り車装置２２の質量の範囲で最小の質量（正常運転時の最適最小質量）Ｍ_ｍ１と、上記の式（２０．２）を満たす張り車装置２２の質量の範囲で最小の質量（非常運転時の最適最小質量）Ｍ_ｍ２とのうち、重い方の質量に対して、上記式（２２）を満たすことが好ましい。

なお、各最適最小質量Ｍ_ｍ１，Ｍ_ｍ２は、上記式（２０．１）及び上記式（２０．２）より、以下の式（２３．１）及び式（２３．２）となる。

したがって、正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１≧非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２である場合には、正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１に対して安全率を考慮する必要があるため、上記の式（２２）より、以下の式（２４）を満たすことが好ましい。

そして、上記の式（５．１）及び式（２４）から以下の式（２５）が算出される。

したがって、正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１≧非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２である場合には、張り車装置２２の質量が上記の式（２５）を満たすように、錘体２６の質量が設定されることが好ましい。これにより、かご２が急加速したときに、張り車装置２２がさらに上昇して浮き上がるものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができ、しかも、ガバナロープ２０の張力が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

一方で、正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１＜非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２である場合には、非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２に対して安全率を考慮する必要があるため、上記の式（２２）より、以下の式（２６）を満たすことが好ましい。

そして、上記の式（５．２）及び式（２６）から以下の式（２７）が算出される。

したがって、正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１＜非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２である場合には、張り車装置２２の質量が上記の式（２７）を満たすように、錘体２６の質量が設定されることが好ましい。これにより、かご２が急加速したときに、張り車装置２２がさらに上昇して浮き上がるものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができ、しかも、ガバナロープ２０の張力が大きくなり過ぎることを抑制することができる。

また、上記の式（１４）～式（２７）において、各ロープ部２４ａ～２４ｃのバネ定数ｋ_ａ～ｋ_ｃは、張り車装置２２が走行時最大上昇位置Ｘ（α）_ｍａｘに位置する場合の、各ロープ部２４ａ～２４ｃのバネ定数ｋ_ａ～ｋ_ｃを用いる。なお、ロープ部２４の伸び量（例えば、停止時位置Ｘ（０）と張力ゼロ時位置Ｘ_０との距離）が、ロープ部２４の全体の長さに対して非常に小さいため、各ロープ部２４ａ～２４ｃのロープ長Ｌ_ａ～Ｌ_ｃは、例えば、張り車装置２２が張力ゼロ時位置Ｘ_０に位置しているときのロープ長を用いてもよい。

また、上記シミュレーションにおいて、第２ロープ部２４ｂのロープ長Ｌ_ｂに対する第３ロープ部２４ｃのロープ長Ｌ_ｃの比率が０．５％～１．５％であるときに、張り車装置２２は、走行時最大上昇位置Ｘ（α）_ｍａｘに位置していた。したがって、例えば、第２ロープ部２４ｂのロープ長Ｌ_ｂに対する第３ロープ部２４ｃのロープ長Ｌ_ｃの比率が１．０％である場合の、各ロープ部２４ａ～２４ｃのバネ定数ｋ_ａ～ｋ_ｃが用いられてもよい。

以上より、本実施形態のように、エレベータ１は、上下方向Ｄ３に走行するかご２と、前記かご２の速度を検出する調速機８と、昇降路Ｘ１内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部（本実施形態においては、第２水位検出部）１１と、前記水位検出部１１が水位を検出しない場合に、前記かご２の走行を正常運転にし、前記水位検出部１１が水位を検出した場合に、前記かご２の走行を非常運転にする処理部９と、を備え、前記調速機８は、前記かご２に接続される無端環状のガバナロープ２０と、前記かご２の速度を検出するために、前記ガバナロープ２０が巻き掛けられるガバナ車２１と、前記ガバナロープ２０に張力を付与するために、前記ガバナロープ２０に吊り下げられる張り車装置２２と、を備え、前記張り車装置２２は、前記ガバナロープ２０が巻き掛けられる張り車２５と、前記張り車２５に接続される錘体２６と、を備え、前記張り車装置２２の質量は、以下の２つの式を満たす、という構成が好ましい。

ここで、ｍ_１は、前記ガバナ車２１の質量であり、ｍ_２は、前記張り車２５の質量であり、ｍ_ａは、前記ガバナロープ２０のうち、前記かご２と接続される部分２３から前記ガバナ車２１までの第１ロープ部２４ａの質量であり、ｋ_ａは、前記第１ロープ部２４ａのバネ定数であり、ｍ_ｂは、前記ガバナロープ２０のうち、前記ガバナ車２１から前記張り車２５までの第２ロープ部２４ｂの質量であり、ｋ_ｂは、前記第２ロープ部２４ｂのバネ定数であり、ｍ_ｃは、前記ガバナロープ２０のうち、前記かご２と接続される部分２３から前記張り車２５までの第３ロープ部２４ｃの質量であり、ｋ_ｃは、前記第３ロープ部２４ｃのバネ定数であり、α_１は、前記かご２の正常運転時の加速度であり、α_２は、前記かご２の非常運転時の加速度であり、ｇは、重力加速度である。

斯かる構成によれば、正常運転時に、張り車装置２２の適正な重量をガバナロープ２０に付与することができる。しかも、張り車装置２２に浮力が働いた場合でも、張り車装置２２の重量を十分に確保することができるため、昇降路Ｘ１内が浸水した状態の非常運転時でも、張り車装置２２の適正な重量をガバナロープ２０に付与することができる。

また、本実施形態のように、エレベータ１においては、前記張り車装置２２の質量は、以下の２つの式をさらに満たす、という構成が好ましい。

斯かる構成によれば、かご２が急加速したときに、張り車装置２２が上昇して浮き上がるものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができる。これにより、張り車装置２２の質量を適正にすることができる。

また、本実施形態のように、エレベータ１においては、前記張り車装置２２の質量は、(張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)≧(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、

をさらに満たし、(張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)＜(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、

をさらに満たす、という構成が好ましい。
ここで、張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１及び張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２は、それぞれ以下の式である。

斯かる構成によれば、かご２が加速移動したときに、張り車装置２２が浮き上がって上昇するものの、ガバナロープ２０に張力を付与することができる。しかも、ガバナロープ２０の張力が大きくなり過ぎることも抑制することができる。これにより、張り車装置２２の質量をさらに適正にすることができる。

また、本実施形態のように、エレベータ１は、上下方向Ｄ３に走行するかご２と、前記かご２に接続されるかごロープ３と、前記かごロープ３に張力を付与するために、前記かごロープ３に吊り下げられるように接続される釣合錘４と、昇降路Ｘ１内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部（本実施形態においては、第２水位検出部）１１と、前記水位検出部１１が水位を検出しない場合に、前記かご２の走行を正常運転にし、前記水位検出部１１が水位を検出した場合に、前記かご２の走行を非常運転にする処理部９と、を備え、前記釣合錘４の質量は、以下の式を満たす、という構成が好ましい。

斯かる構成によれば、釣合錘４に浮力が働いた場合でも、釣合錘４の重量を十分に確保することができる。したがって、昇降路Ｘ１内が浸水した状態の非常運転時でも、釣合錘４の適正な重量をかごロープ３に付与することができる。

なお、エレベータ１、調速機８及び釣合錘４は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、エレベータ１、調速機８及び釣合錘４は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば、既設のエレベータに対して、非常運転を可能とするエレベータ１に改修されるときに、既設の張力付与装置４，２２に対して、例えば、質量が追加（例えば、錘体４ｄ，２６が増設）されてもよい。特に限定されないが、例えば、追加される質量は、張力付与装置４，２２の体積と水の比重との積に相当する質量であってもよい。

１…エレベータ、２…かご、２ａ…シーブ、２ｂ…停止部、２ｃ…伝達部、３…かごロープ、４…釣合錘（張力付与装置）、４ａ…シーブ、４ｂ…錘ガイド部、４ｃ…錘本体部、４ｄ…錘体、４ｅ…錘片、５…巻上機、５ａ…綱車、５ｂ…駆動源、５ｃ…制動部、６…かごレール、７…錘レール、８…調速機、８ａ…ガイド部、８ｂ…把持部、９…処理部、１０…第１水位検出部、１１…第２水位検出部、２０…ガバナロープ、２１…ガバナ車、２２…張り車装置（張力付与装置）、２３…ロープ接続部、２４…ロープ体、２４ａ…第１ロープ部、２４ｂ…第２ロープ部、２４ｃ…第３ロープ部、２５…張り車、２５ａ…軸部、２５ｂ…外周部、２６…錘体、２６ａ…凹部、２７…錘接続部、２７ａ…板材、２７ｂ…固定具、２７ｃ…軸支材、２８…被ガイド部、２８ａ…板材、２９…カバー体、２９ａ…第１横カバー部、２９ｂ…第２横カバー部、２９ｃ…上カバー部、Ｄ１…第１横方向、Ｄ２…第２横方向、Ｄ３…上下方向、Ｘ１…昇降路

Claims (6)

1. 上下方向に走行するかごと、
   前記かごの速度を検出する調速機と、
   昇降路内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部と、
   前記水位検出部が水位を検出しない場合に、前記かごの走行を正常運転にし、前記水位検出部が水位を検出した場合に、前記かごの走行を非常運転にする処理部と、を備え、
   前記調速機は、前記かごに接続される無端環状のガバナロープと、前記かごの速度を検出するために、前記ガバナロープが巻き掛けられるガバナ車と、前記ガバナロープに張力を付与するために、前記ガバナロープに吊り下げられる張り車装置と、を備え、
   前記張り車装置は、前記ガバナロープが巻き掛けられる張り車と、前記張り車に接続される錘体と、を備え、
   前記張り車装置の質量は、以下の２つの式を満たす、エレベータ。
   
   

   

   
   ここで、ｍ_１は、前記ガバナ車の質量であり、ｍ_２は、前記張り車の質量であり、ｍ_ａは、前記ガバナロープのうち、前記かごと接続される部分から前記ガバナ車までの第１ロープ部の質量であり、ｋ_ａは、前記第１ロープ部のバネ定数であり、ｍ_ｂは、前記ガバナロープのうち、前記ガバナ車から前記張り車までの第２ロープ部の質量であり、ｋ_ｂは、前記第２ロープ部のバネ定数であり、ｍ_ｃは、前記ガバナロープのうち、前記かごと接続される部分から前記張り車までの第３ロープ部の質量であり、ｋ_ｃは、前記第３ロープ部のバネ定数であり、α_１は、前記かごの正常運転時の加速度であり、α_２は、前記かごの非常運転時の加速度であり、ｇは、重力加速度である。
2. 前記張り車装置の質量は、以下の２つの式をさらに満たす、請求項１に記載の調速機。
   
   

   
3. 前記張り車装置の質量は、
   (張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)≧(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、
   
   

   

   
   をさらに満たし、
   (張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１)＜(張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２)である場合に、
   
   

   

   
   をさらに満たす、請求項２に記載の調速機。
   ここで、張り車装置の正常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ１及び張り車装置の非常運転時の最適最小質量Ｍ_ｍ２は、それぞれ以下の式である。
   
   

   
4. 上下方向に走行するかごと、
   前記かごに接続されるかごロープと、
   前記かごロープに張力を付与するために、前記かごロープに吊り下げられるように接続される釣合錘と、
   昇降路内の水位が所定の水位に達することを検出する水位検出部と、
   前記水位検出部が水位を検出しない場合に、前記かごの走行を正常運転にし、前記水位検出部が水位を検出した場合に、前記かごの走行を非常運転にする処理部と、を備え、
   前記釣合錘の質量は、以下の式を満たす、エレベータ。
   
   

   
5. 請求項１～３の何れか１項に記載されるエレベータに用いられる調速機。
6. 請求項４に記載されるエレベータに用いられる釣合錘。
   

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