JP7136155B2 - エレベータの給電異常監視装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗りかごへの給電を非接触で行うエレベータに適用可能な技術に関する。

従来、乗りかごへの給電は、乗りかごに繋がれた送電ケーブルを介して行われていた。近年、乗りかごへの給電を非接触で行う非接触給電方式のエレベータが提案されている。そのようなエレベータとして、特許文献１には、昇降路内に導体線を敷設し、電磁誘導を利用して導体線から乗りかごへの給電を行うものが開示されている。具体的には、乗りかごに設けられた受電コイルが、電磁誘導によって導体線から電力を受け取り、その電力が、各種変換回路（コンバータやインバータなど）を介して、乗りかごの照明器具や制御装置などに供給される。

特開２００１－３１０８７９号公報

このような非接触給電方式のエレベータでは、導体線と受電コイルとの間に物理的な隔たりがあり、また、送電ケーブルで乗りかごへの給電を行う従来のエレベータよりも給電構造が複雑であるため、給電を担う要素（導体線、受電コイル、各種変換回路など）の何れかに異常が発生すると、その異常が、給電そのものを妨げる給電異常となって現れやすい。

そして、給電に関する様々な異常の中でも、特に、給電を担う要素の１つとして乗りかごに設けられている蓄電装置を充電できない場合や、蓄電装置の性能が著しく低下した場合など、蓄電装置に十分な電力（即ち、正常時であれば蓄積できるはずの電力）を蓄積できない給電異常が発生した場合には、電力不足でかごドアを開くことができなくなり、乗りかご内に利用者を閉じ込めてしまうおそれがある。従って、そのような給電異常が発生した場合には、蓄電装置に対する電力消費が進む前のできるだけ早期に給電異常を検出することが、閉じ込めを防止するという観点からは重要である。

給電異常を検出する手段として、例えば、給電を担う要素を全て監視し、何れかの要素で異常が発生したときに、それを給電異常として検出することが考えられる。しかし、給電を担う全ての要素を監視したのでは、監視のためのシステム構成が複雑になってしまう。

そこで本発明の目的は、非接触給電方式のエレベータにおいて、システム構成の複雑化を招くことなく給電異常の検出を可能にすることである。

本発明に係る給電異常監視装置は、乗りかごに設けられている蓄電装置を当該乗りかごへの非接触給電により充電するエレベータにおいて、蓄電装置の残量に応じて変化する当該蓄電装置の電圧を監視し、監視している電圧が閾値以下になった場合に、給電異常が発生したと判断する。

上記給電異常監視装置によれば、閾値が、正常時における蓄電装置の電圧より小さくなるように設定されることにより、蓄電装置の電圧が閾値以下になったことを以て、蓄電装置に十分な電力（即ち、正常時であれば蓄積できるはずの電力）を蓄積できなくなるような異常を、給電異常として検出することが可能になる。また、そのような給電異常の検出が、蓄電装置の電圧を監視するといった簡易な処理で実行されるため、システム構成の複雑化を招くことがない。

上記給電異常監視装置は、給電が正常であっても蓄電装置の電力が消費される状況下では、閾値を、そのときの電力消費によって蓄電装置の電圧が低下して達する値よりも小さくなるように緩和し、緩和後の閾値を用いて給電異常が発生したか否かを判断してもよい。このような閾値の緩和によれば、蓄電装置における電圧の低下が正常であるにも拘らず当該電圧が閾値に達してしまうといった不具合が防止され、その結果として、給電異常の誤検出が防止される。従って、給電異常を精度良く検出することが可能になる。

上記給電異常監視装置は、給電が正常であっても蓄電装置の電力が消費される状況下では、監視している電圧が閾値以下になった場合でも、それを無視するといった処理を行ってもよい。このような処理によれば、蓄電装置における電圧の低下が正常であるにも拘らず当該電圧が閾値に達したことを給電異常として誤検出してしまうといった不具合が防止される。

上記給電異常監視装置において、閾値は、蓄電装置の電圧が低下して当該閾値に達した場合でも、最寄階への乗りかごの緊急停止を待ってかごドアを開くという動作に必要な電力が蓄電装置に残るように設定されてもよい。このような閾値の設定によれば、給電異常が発生した場合でも、乗りかごから利用者を降車させるために必要な電力が蓄電装置に残るため、乗りかご内への利用者の閉じ込めが防止される。

本発明によれば、システム構成の複雑化を招くことなく給電異常の検出が可能になる。

非接触給電方式のエレベータを例示した概念図である。 乗りかごに構築される電気系統を示した概念図である。 給電異常監視装置の監視動作を視覚化した図である。 給電異常監視装置の監視動作を視覚化した図である。

［１］実施形態
図１は、非接触給電方式のエレベータを例示した概念図である。本実施形態における非接触給電方式のエレベータは、常時、磁界結合（電磁誘導や磁界共鳴など）を利用して乗りかごＫへの給電を行うものであり、図１に示されるように、導体線１と、受電コイル２と、を備える。

導体線１は、給電用の磁界（交番磁界）を発生させる導体線である。本実施形態では、導体線１は、昇降路内において下方へＵ字状に垂らされた状態で配されている。尚、導体線１は、Ｕ字状に垂らされた状態で配されたものに限らず、給電用の磁界を発生させることが可能な他の状態で配されたものに適宜変更されてもよい。

受電コイル２は、磁界結合によって導体線１から電力を受け取るコイルであり、乗りかごＫに設けられる。図１の例では、受電コイル２は、乗りかごＫの天面において、導体線１と対向する位置に設けられている。尚、受電コイル２の設置位置は、乗りかごＫの天面に限らず、導体線１との磁界結合が可能な他の位置（乗りかごＫの側面や底面など）に適宜変更されてもよい。

図２は、乗りかごＫに構築される電気系統を示した概念図である。図２に示されるように、乗りかごＫには、ドアモータ３０の駆動を制御してかごドアを開閉させるモータ駆動装置３１、乗りかごＫ内を照らす照明器具３２、行先階ボタンやタッチパネルなどを含んだ操作盤３３、各種情報（行先階など）を表示する表示装置３４、乗りかごＫ内の空調を行う空調機３５、及び、これらの装置を統括する乗りかご制御装置３６など、電力の供給が必要な様々な装置（即ち、電力を消費する負荷）が設けられている。

また、乗りかごＫには、上述した各種装置への電力供給が可能となるように、コンバータ４１と、蓄電装置４２と、インバータ４３と、が設けられている。具体的には、導体線１との磁界結合で受電コイル２に発生した交流電圧が、コンバータ４１によって直流電圧に変換され、当該直流電圧が、蓄電装置４２の充電に用いられると共に、インバータ４３によって所望の交流電圧（例えば、商用周波数の交流電圧）に変換されて各種装置に印加される。ここで、蓄電装置４２は、充電可能な二次電池として機能するバッテリやコンデンサなどである。

このような給電構造によれば、例えばかごドアの開閉がなく、負荷が比較的小さい場合（即ち、電力消費量が比較的小さい場合）には、そのときに必要な電力を、蓄電装置４２の電力を殆ど消費せずに、受電コイル２が導体線１から受け取った電力だけで賄うことができる。一方、例えばかごドアの開閉のためにドアモータ３０の駆動が必要となり、負荷が比較的大きくなった場合（即ち、電力消費量が比較的大きくなった場合）には、受電コイル２が導体線１から受け取った電力だけでは必要な電力を賄うことができず、蓄電装置４２に蓄積されている電力を消費しなければならなくなる。

このような非接触給電方式のエレベータでは、導体線１と受電コイル２との間に物理的な隔たりがあり、また、送電ケーブルで乗りかごＫへの給電を行う従来のエレベータよりも給電構造が複雑であるため、給電を担う要素（導体線１、受電コイル２、各種変換回路など）の何れかに異常が発生すると、その異常が、給電そのものを妨げる給電異常となって現れやすい。ここで、給電を担う要素に発生し得る異常として、例えば、導体線１や受電コイル２の破損（断線など）、コンバータ４１やインバータ４３の故障、蓄電装置４２の性能低下などが考えられる。

そして、給電に関する様々な異常の中でも、特に、蓄電装置４２を充電できない場合や、蓄電装置４２の性能が著しく低下した場合など、蓄電装置４２に十分な電力（即ち、正常時であれば蓄積できるはずの電力）を蓄積できない給電異常が発生した場合には、電力不足でかごドアを開くことができなくなり、乗りかごＫ内に利用者を閉じ込めてしまうおそれがある。従って、そのような給電異常が発生した場合には、蓄電装置４２に対する電力消費が進む前のできるだけ早期に給電異常を検出することが、閉じ込めを防止するという観点からは重要である。

給電異常を検出する手段として、例えば、給電を担う要素を全て監視し、何れかの要素で異常が発生したときに、それを給電異常として検出することが考えられる。しかし、給電を担う全ての要素を監視したのでは、監視のためのシステム構成が複雑になってしまう。

そこで本実施形態では、上述した非接触給電方式のエレベータにおいて、システム構成の複雑化を招くことなく給電異常の検出を可能にすべく、給電異常監視装置５により、蓄電装置４２の残量に応じて変化する当該蓄電装置４２の電圧Ｖを監視する。図２の例では、給電異常監視装置５は、乗りかごＫの電気系統内に設けられている。以下、給電異常監視装置５の詳細について説明する。

図３及び図４は、給電異常監視装置５の監視動作を視覚化した図である。図３に示されるように、給電異常監視装置５は、監視している蓄電装置４２の電圧Ｖが閾値Ｖｈ以下になった場合に、給電異常が発生したと判断する。ここで、閾値Ｖｈは、以下のように設定される。尚、図３では、給電異常の発生時点が時間ｔ０で示され、電圧Ｖが閾値Ｖｈに達した時点が時間ｔ１で示されている。

先ず、正常時において負荷が比較的小さい状況（即ち、正常時であれば、蓄電装置４２の電力が消費されない状況）下では、上述したように蓄電装置４２の電力が殆ど消費されないため、蓄電装置４２の電圧Ｖは、満充電時の電圧Ｖ０又はそれに近い電圧で維持される。そこで、負荷が比較的小さい状況下（図３参照）では、給電異常監視装置５は、正常時における蓄電装置４２の満充電時の電圧Ｖ０の直下に閾値Ｖｈ１を設定し（Ｖｈ＝Ｖｈ１）、その閾値Ｖｈ１を用いて給電異常が発生したか否かを判断する。これにより、給電異常が発生して蓄電装置４２の電圧Ｖが低下した場合には、それを即座に検出することが可能になる。

このように、閾値Ｖｈが、正常時における蓄電装置４２の電圧Ｖより小さくなるように設定されることにより、給電異常監視装置５は、蓄電装置４２の電圧Ｖが閾値Ｖｈ以下になったことを以て、蓄電装置４２に十分な電力（即ち、正常時であれば蓄積できるはずの電力）を蓄積できなくなるような異常を、給電異常として検出することが可能になる。また、そのような給電異常の検出が、蓄電装置４２の電圧Ｖを監視するといった簡易な処理で実行されるため、システム構成の複雑化を招くことがない。

一方、負荷が比較的大きい状況（即ち、給電が正常であっても蓄電装置４２の電力が消費される状況。図４参照）下では、正常時であっても蓄電装置４２の電力が消費されて当該蓄電装置４２の電圧Ｖが低下する。このため、閾値Ｖｈ１をそのまま用いて給電異常の検出を行っていたのでは、そのときの電圧Ｖの低下が正常な変化であるにも拘らず、給電異常監視装置５は、電圧Ｖが閾値Ｖｈ１に達したときに、それを給電異常として誤検出してしまう。そこで、負荷が比較的大きい状況下（図４参照）では、給電異常監視装置５は、閾値Ｖｈを、そのときの電力消費によって蓄電装置４２の電圧Ｖが一時的に低下して達する値（正常低下時の電圧Ｖｃ）よりも小さくなるように緩和する。図４の例では、正常低下時の電圧Ｖｃの直下に閾値Ｖｈ２が設定されることにより閾値Ｖｈが緩和される場合（Ｖｈ＝Ｖｈ２）が示されている。そして、給電異常監視装置５は、緩和後の閾値Ｖｈ２を用いて給電異常が発生したか否かを判断する。

また、給電が正常である場合には、図４にて期間Ｔｍにおける電圧Ｖの変化が示しているように、比較的大きい負荷が発生して蓄電装置４２の電圧Ｖが一時的に低下した後、負荷がなくなったときには、電圧Ｖが満充電時の電圧Ｖ０まで回復する。そこで、給電異常監視装置５は、蓄電装置４２の電圧Ｖが満充電時の電圧Ｖ０まで回復した場合、閾値Ｖｈを閾値Ｖｈ１に戻す。

このような閾値Ｖｈの緩和によれば、蓄電装置４２における電圧Ｖの低下が正常であるにも拘らず当該電圧Ｖが閾値Ｖｈに達してしまうといった不具合が防止され、その結果として、給電異常の誤検出が防止される。従って、給電異常を精度良く検出することが可能になる。また、負荷が比較的大きくて蓄電装置４２の電圧Ｖが低下する状況下であっても、閾値Ｖｈの緩和によって正常低下時の電圧Ｖｃの直下に閾値Ｖｈ２が設定されることにより、給電異常が発生して蓄電装置４２の電圧Ｖが正常時よりも低下した場合には、それを即座に検出することが可能になる。

更に、給電異常が発生した場合には、乗りかごＫ内への利用者の閉じ込めを防止すべく、乗りかごＫを最寄階に緊急停止させて利用者を降車させる必要がある。従って、閾値Ｖｈは、給電異常が発生することによって蓄電装置４２の電圧Ｖが低下して当該閾値Ｖｈに達した場合でも、最寄階への乗りかごＫの緊急停止を待ってかごドアを開くという動作に必要な電力が蓄電装置４２に残るように設定されることが好ましい。

一方、給電異常が発生したときに蓄電装置４２に十分な電力を残すだけであれば、蓄電装置４２の容量を大きくすればよいが、容量を大きくすると蓄電装置４２の重量やコストが増大することになる。従って、重量やコストを制限する必要がある場合には、蓄電装置４２の容量も制限されることになる。そのような状況において必要な電力を確保するためには、給電異常が発生した場合にそれを即座に検出することが重要であり、従って、閾値Ｖｈは、上述したように正常時における蓄電装置４２の電圧Ｖ（Ｖ０やＶｃ）の直下に設定されることが好ましい。即ち、閾値Ｖｈは、正常時における蓄電装置４２の電圧Ｖの値に、誤検出が発生しない範囲でできるだけ近づけられることが好ましい。これにより、蓄電装置４２の容量が比較的小さい場合であっても、給電異常が発生した場合には、蓄電装置４２に対する電力消費が進む前のできるだけ早期にその給電異常が検出され、その結果として閉じ込めを防止することが可能になる。

そして、給電異常監視装置５は、給電異常を検出した場合（即ち、給電異常が発生したと判断した場合）、そのことを、乗りかごＫの昇降を制御するエレベータ制御装置（不図示）に、直接又は乗りかご制御装置３６を介して通知する。これにより、最寄階への乗りかごＫの緊急停止がエレベータ制御装置によって実行され、緊急停止の完了後、乗りかご制御装置３６の制御により、蓄電装置４２の電力を用いてかごドアが開かれる。その結果として、乗りかごＫからの降車が可能となり、乗りかごＫ内への利用者の閉じ込めが防止される。

［２］変形例
［２－１］第１変形例
負荷が比較的大きい状況下（図４参照）において、給電異常監視装置５は、閾値Ｖｈを緩和することに代えて、監視している蓄電装置４２の電圧Ｖが閾値Ｖｈ（＝Ｖｈ１）以下になった場合でも、それを無視するといった処理を行ってもよい。このような処理によれば、蓄電装置４２における電圧Ｖの低下が正常であるにも拘らず当該電圧Ｖが閾値Ｖｈに達したことを給電異常として誤検出してしまうといった不具合が防止される。

［２－２］第２変形例
上述した給電異常監視装置５は、負荷の大きさに応じて閾値Ｖｈを変化させることに代えて、負荷の大きさに拘らず、閾値Ｖｈとして閾値Ｖｈ２を用いてもよい。

また、重量やコストに対する制限が緩やかであり、蓄電装置４２の容量に対する制限も比較的緩やかである場合には、閾値Ｖｈは、正常時における蓄電装置４２の電圧Ｖの直下に設定されていなくてもよく、蓄電装置４２の電圧Ｖが当該閾値Ｖｈに達した場合であっても必要な電力が蓄電装置４２に残る範囲内で、正常時における蓄電装置４２の電圧Ｖより小さくなるように設定されてもよい。

［２－３］他の変形例
上述した給電異常監視装置５は、乗りかごＫに構築される場合に限らず、エレベータ制御装置など、エレベータにおける他の箇所に構築されてもよい。

また、給電異常監視装置５は、導体線１との磁界結合によって乗りかごＫへの給電を常時行うエレベータに限らず、各階への停止時にのみ乗りかごＫへの給電を行う非接触給電方式のエレベータにも適用できる。この場合、乗りかごＫの移動時においては、乗りかごＫへの給電がないため、蓄電装置４２の電力が消費されて当該蓄電装置４２の電圧Ｖが低下する。従って、そのような場合の給電異常の検出に用いられる閾値Ｖｈは、誤検出が生じないように、乗りかごＫの移動時における電圧Ｖの低下を考慮して設定されることが好ましい。

上述の実施形態及び変形例の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態又は変形例ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 導体線
２ 受電コイル
５ 給電異常監視装置
Ｋ 乗りかご
Ｖ 電圧
３０ ドアモータ
３１ モータ駆動装置
３２ 照明器具
３３ 操作盤
３４ 表示装置
３５ 空調機
３６ 乗りかご制御装置
４１ コンバータ
４２ 蓄電装置
４３ インバータ
ｔ０、ｔ１ 時間
Ｔｍ 期間
Ｖ０ 満充電時の電圧
Ｖｃ 正常低下時の電圧
Ｖｈ、Ｖｈ１、Ｖｈ２ 閾値

Claims (2)

1. 乗りかごに設けられている蓄電装置を当該乗りかごへの非接触給電により充電するエレベータにおいて、前記蓄電装置の残量に応じて変化する当該蓄電装置の電圧を監視し、監視している前記電圧が閾値以下になった場合に、給電異常が発生したと判断する、給電異常監視装置であって、
   かごドアの開閉時においては、監視している前記蓄電装置の電圧が前記閾値以下になった場合でも、それを無視することにより、前記かごドアの開閉による電力消費によって前記蓄電装置の電圧が低下して当該電圧が前記閾値に到達したことを給電異常として誤検出することを防止する、エレベータの給電異常監視装置。
2. 前記閾値は、前記蓄電装置の電圧が低下して当該閾値に達した場合でも、最寄階への前記乗りかごの緊急停止を待ってかごドアを開くという動作に必要な電力が前記蓄電装置に残るように設定される、請求項１に記載のエレベータの給電異常監視装置。
   

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