JP7213959B2 - エレベータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータ装置に関する。

エレベータ装置の乗りかごには、乗りかごドア駆動装置、照明機器、必要に応じて空調機等の電気機器が設置されている。

従来のエレベータ装置においては、乗りかごに電力を供給するため、給電用の電線ケーブルとしてテールコード（移動ケーブル、トラベリングケーブル等とも呼ばれる。）が乗りかごに付設されている。

このテールコードは、高層ビルのエレベータでは数百ｍ以上にも達するものであり、その質量が大きいことが問題になっている。また、震度の非常に強い地震等では、その揺れによってテールコードが昇降路内の器材に引っかかることも懸念される。

このため、テールコードを用いないで乗りかご側に蓄電池を設置し、その蓄電池から乗りかごに設置された乗りかごドア駆動装置、照明機器等の電気機器に電力を供給するテールコードレスエレベータが検討されている。

特許文献１には、テールコードを用いないエレベーター装置であって、送電部が配置された停止階床に乗りかごが停止する際に、その停止前の乗りかごが移動中に非接触給電を開始させ、受電部が乗りかごの停止前から受電を行うようにしたものが開示されている。

特開２０１９－１５９９号公報

テールコードレスエレベータは、非接触給電装置を用いたエレベータ装置である。このようなエレベータ装置においては、乗りかご内で消費する電力は、乗りかごに設置されている蓄電池等で賄う必要がある。よって、この蓄電池等の容量は、従来のエレベータ装置で行われていた停電時非常着床のように非常時に一時的に使用される電力量を賄うだけでは不十分である。すなわち、蓄電池等の容量は、給電階で停止して充電するまでの間に、通常の運転においてドアの開閉、乗りかご内の照明機器等に使用される電力量を賄うものでなければならない。

しかしながら、蓄電池等は、乗りかごに設置するため、その質量に限度を有するものである。よって、蓄電池等は、頻繁に充放電を行うことが求められる。そして、このことが蓄電池等の劣化を促進する要因の一つとなる。

また、給電階に停止したとしても、満充電に至る前に運転を再開しなければならない場合も多い。このため、満充電までの充電量をそれぞれの充電の際に検知することができず、蓄電池等の劣化の程度を実測することは困難である。さらに、エレベータ装置の使用条件によっては、運転の頻度が低く、満充電の状態が長時間継続する場合もあり、この状態も蓄電池の劣化に影響するという問題もある。

特許文献１を含め、テールコードレスエレベータの乗りかごに設置する蓄電池等に特有の使用条件が蓄電池等の劣化に及ぼす影響について考慮した公知技術は見当たらない。

本発明の目的は、エレベータ装置の動作から蓄電池の劣化を推定して、蓄電池の寿命を検知し、蓄電池の交換を促すことにある。

本発明のエレベータ装置は、乗りかごと、非接触給電用の送電コイルを有する送電部と、制御部と、を備え、乗りかごは、蓄電池を有する蓄電装置と、非接触給電用の受電コイルを有する受電部と、ドアと、を有し、制御部は、蓄電池の充電のサイクル数、蓄電池の前回の充電後の運転時間若しくは経過時間、ドアの開閉動作の回数及び乗りかご内の機器の電力消費量のうちの少なくとも一つを用いて、蓄電池の劣化を推定し、蓄電池の寿命を検知する。

本発明によれば、エレベータ装置の動作から蓄電池の劣化を推定して、蓄電池の寿命を検知し、蓄電池の交換を促すことができる。

本発明のエレベータ装置の一例を示す全体構成図である。 実施例１の蓄電池の寿命を検知する方法を示すフロー図である。 実施例２の蓄電池の寿命を検知する方法を示すフロー図である。

本発明は、テールコードレスエレベータに係り、特に、一次側コアと二次側コアとが互いに非接触状態にある給電トランスを用いて乗りかごの蓄電装置に給電するテールコードレスエレベータに関する。また、本発明は、非接触給電装置を用いたエレベータ装置における蓄電池（バッテリー）の劣化を検知する手段及び方法を提供するものである。これにより、劣化した蓄電池の交換時期をエレベータ装置の管理者に自動的に通報することができる。

なお、本明細書においては、蓄電池の種類は限定されない。蓄電池の例としては、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等が挙げられる。また、いわゆる蓄電池の代わりに、キャパシター等を用いてもよい。本明細書の説明においては、蓄電池、キャパシター等を含む用語として「蓄電池等」を用いている。また、請求の範囲においては、「蓄電池」と記載しているが、これは、本明細書における「蓄電池等」を意味する。

一般に、乗りかごにおける電力消費量は、乗りかごに空調機器が設置されていない場合は、ドアの開閉を行うドア駆動装置が最大である。

以下、図面を用いて説明する。

図１は、本発明のエレベータ装置の全体構成を示したものである。

本図において、エレベータ装置は、乗りかご１００と、制御盤２と、電動機３と、シーブ４と、ロープ５と、カウンタウェイト７と、を備えている。制御盤２には、電源１から電力が供給される。制御盤２は、電動機３の回転を制御する。電動機３の回転軸は、シーブ４の回転軸に連結されている。シーブ４には、ロープ５が巻き回してあり、ロープ５によって、乗りかご１００とカウンタウェイト７とがつるべ状に昇降するように駆動される。

また、乗りかご１００には、ガバナロープ１１が接続されている。ガバナロープ１１が移動すると、それに連動してガバナ１２が回転するようになっている。ガバナ１２には、その回転に連動して回転するパルス発生器１３が設けられている。パルス発生器１３は、ガバナ１２の回転に連動したパルスを出力する。パルス発生器１３が出力するパルスは、昇降位置検出部１４に送信される。昇降位置検出部１４は、パルス発生器１３からのパルス数をカウントすることにより、乗りかご１００の昇降路内の位置を検出する。

乗りかご１００の下面には、着床位置検出部１１７が設置されている。着床位置検出部１１７は、階床１０Ａ、１０Ｂとの相対的な位置を、光センサ等を使用して検出し、正しい着床位置であるか否かの判定をするものである。

乗りかご１００には、図示していないドアが設けられている。ドアは、乗りかごドア駆動装置（ドア駆動装置）を有し、開く動作の際及び開いた状態を維持する際に、電力を消費する。ドアは自閉力を有するため、閉じる動作の際及び閉じた状態を維持する際に消費する電力は、開く動作の際や開いた状態を維持する際に消費する電力に比べ少ない。

次に、乗りかご１００に給電する構成について説明する。

本図に示すエレベータ装置は、テールコードを用いないものであり、乗りかご１００に非接触給電を行う。この非接触給電のため、昇降路内の停止階床側には、送電部８Ａ、８Ｂが設置されている。それぞれの送電部８Ａ、８Ｂは、非接触給電を行うための送電コイル９Ａ、９Ｂを備えている。それぞれの送電コイル９Ａ、９Ｂには、電源１から電力が供給される。

なお、本図においては、二つの階床１０Ａ、１０Ｂに送電部８Ａ、８Ｂを配置しているが、送電部８Ａ等を配置する数は、二つに限定されない。すなわち、送電部は少なくとも一つの乗りかご１００の停止階床にあればよいし、逆に、乗りかご１００が停止する全ての停止階床に送電部を配置するようにしてもよい。ここで、送電部が設けられている階を「給電階」と呼ぶ。ただし、通常は、設置コスト等も問題となるため、例えば１０階建てのビルであれば、３か所程度に送電部を設ける。高層ビルの場合は、例えば５階ごと又は１０階ごとに送電部を設けてもよい。したがって、乗りかご１００が停止する階に常に送電部が設けられているとは限らない。

乗りかご１００には、受電部１０１及び蓄電装置１０３が設置されている。受電部１０１は、非接触給電を受けるための受電コイル１０２を備えている。受電コイル１０２は、乗りかご１００が送電部８Ａ又は８Ｂが設置された階床１０Ａ又は１０Ｂ（給電階）に停止したとき、送電部８Ａ又は８Ｂに取り付けられた送電コイル９Ａ又は９Ｂと近接する。受電コイル１０２がいずれかの送電コイル９Ａ又は９Ｂと近接することで、その近接した送電コイル９Ａ又は９Ｂから発生した磁束が受電コイル１０２を鎖交し、受電コイル１０２を有する受電部１０１で受電される。

受電部１０１で得た電力は、蓄電装置１０３内の蓄電池が充電される。ここで、蓄電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、大容量コンデンサ等が用いられる。蓄電装置１０３に充電された電力は、乗りかご１００内の機器に供給される。機器は、例えば、照明機器、空調機器、監視機器等である。機器には、ドア開閉装置（ドア駆動装置）や演算部１１０も含まれる。

演算部１１０は、蓄電装置１０３内の蓄電池の充放電電流、電池電圧、充放電状態等を検知するとともに、種々の計算を行い、制御盤２との送受信も行う。

図２は、図１の蓄電装置１０３内の蓄電池の寿命を検知するためのプロセスの一例を示したものである。なお、以下の説明においては、次の図３の説明も含め、エレベータ装置の構成に関しては、図１に記載した符号も用いる。

図２においては、蓄電池の劣化が充放電の繰り返しにより進行することを考慮し、寿命サイクル数に達したか否かで判定する。ここで、寿命サイクル数とは、蓄電池の劣化が蓄電池の交換をすべき状態になるまでの充放電の繰り返し回数をいう。この回数は、製品としての蓄電池の劣化がどのように進行するかをあらかじめ把握して設定した値である。この回数は、経験的・実験的に算出することが望ましいが、理論的に設定してもよい。

まず、乗りかご１００が走行中（移動中）であるか否かを検知する（Ｓ１１）。走行中の場合は、寿命検知の処理を終了する。走行中でない場合（停止中である場合）は、給電階か否かを検知する（Ｓ１２）。給電階でない場合は、寿命検知の処理を終了する。

給電階の場合は、一定時間経過したか否かを検知する（Ｓ１３）。ここで、一定時間の経過を判別する理由は、給電階に所定時間停止すると充電が開始され、所定の充電時間が経過すると寿命に影響する実質的な充電となるからである。一定時間経過していない場合は、寿命検知の処理を終了する。一定時間経過した場合は、充電のサイクル数を１回加算する（Ｓ１４）。そして、寿命サイクル数に達したか否かを判別する（Ｓ１５）。

寿命サイクル数に達した場合には、蓄電池の劣化が所定の状態になったとみなし、蓄電池の交換をすべきことを通知する（Ｓ１６）。寿命サイクル数に達していない場合には、蓄電池の交換をしないで放置し、エレベータ装置の運転を継続する。

本実施例によれば、充放電の繰り返しと蓄電池の劣化との関係を利用して、蓄電池の寿命を推定することができる。これにより、給電階において充電したとしても満充電に至らない使用条件となる蓄電池の寿命を検知し、適切な時期に蓄電池の交換を行うことができる。

図３は、図１の蓄電装置１０３内の蓄電池の寿命を検知するためのプロセスの他の例を示したものである。

給電階において蓄電池に充電した後に次の充電が行われるまでの間にドア開閉動作により消費される電力量によっては、蓄電池の残量が少ない状態が長時間継続する場合や、満充電の状態が長時間継続する場合がある。

図３においては、上記の場合を考慮し、前回の充電後の運転時間、及び乗りかご１００のドアを開閉する動作の回数から判定する。蓄電池の残量が少ない状態や満充電の状態は、長時間継続すると、蓄電池の劣化に影響するからである。

まず、乗りかご１００が給電階から出発した時から運転時間をタイマにより計測する（Ｓ２１）。本明細書においては、この運転時間を「前回の充電後の運転時間」と呼ぶ。この運転時間は、エレベータ装置の休止時間を含む経過時間であってもよい。休止時間にも蓄電池の劣化が進行する場合があるからである。

その後、乗りかご１００は、走行（Ｓ２２）、着床（Ｓ２３）及びドア開閉（Ｓ２４）を繰り返す。この間、ドア開閉動作の回数を数え、記録する（Ｓ２５）。

そして、更にドア開閉動作があったか否かを検知する（Ｓ２６）。更なるドア開閉動作があった場合は、工程Ｓ２４に戻り、ドア開閉動作の回数を１回加算し、記録する（Ｓ２５）。

更なるドア開閉動作がなかった場合は、給電階か否かを判別する（Ｓ２７）。給電階でない場合は、工程Ｓ２２に戻る。

給電階である場合は、運転時間及びドア開閉動作の回数から、積算された蓄電池の電力消費量（放電量）の予測値を推算し、制御部等に蓄積されているこれまでのデータと比較して、蓄電池の電力消費量が適切な範囲（妥当）か否かを判別する（Ｓ２８）。妥当でない場合（適切な範囲でない場合）は、蓄電池の劣化が所定の状態になったとみなし、蓄電池の交換をすべきことを通知する（Ｓ２９）。妥当である場合は、運転時間及びドア開閉動作の回数をクリアし、それぞれの値を零（０）とする（Ｓ３０）。

その後、給電階に移動し、停止する。

このように、通常運転時の蓄電池の消費量を学習させることにより、蓄電池の消費量が多くなってきている兆候を捉えることが可能となる。

本実施例によれば、前回の充電後の運転時間及びドア開閉動作の回数を利用して、蓄電池の寿命を推定することができる。これにより、給電階において充電したとしても満充電に至らない使用条件となる蓄電池の寿命を検知し、適切な時期に蓄電池の交換を行うことができる。

なお、本実施例においては、運転時間及びドア開閉動作の回数から蓄電池の電力消費量を推定しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、乗りかご１００の空調機器、照明機器等が消費する電力量を計測し、この電力量に基いて蓄電池の電力消費量を推定してもよい。また、空調機器、照明機器等の電力消費量とドア開閉動作による電力消費量の推定値とを合わせて、蓄電池の電力消費量を推定してもよい。また、空調機器、照明機器、ドア開閉装置等のそれぞれの電力消費量を計測し、蓄積して、蓄電池の電力消費量を算出してもよい。空調機器、照明機器、ドア開閉装置等の乗りかご１００内の機器のうち、電力消費量が多いものがあらかじめ把握されている場合は、そのなかで電力消費量が最も多いもの一つまたは二つ以上を選択し、電力消費量を計測し、蓄積して、蓄電池の電力消費量を推定してもよい。

さらに、実施例１及び２を組み合わせて、蓄電池の劣化を推定し、蓄電池の寿命を検知してもよい。

図２及び３に示すプロセスは、制御盤２にて行うことが望ましいが、演算部１１０にて行ってもよい。また、制御盤２と演算部１１０とで、連携して計算を行ってもよいし、計算結果等のデータを共有してもよい。よって、本明細書において「制御部」は、制御盤２及び演算部１１０を含む分散型のものであってもよい。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、蓄電池の温度条件等も、蓄電池の劣化に影響する場合もあるため、蓄電池の温度、周囲温度等を加味したプロセスも、寿命の精度を高める観点から望ましいと考えられる。また、エレベータ装置の構成は、図１に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。

１：電源、２：制御盤、３：電動機、４：シーブ、５：ロープ、７：カウンタウェイト、８Ａ、８Ｂ：送電部、９Ａ、９Ｂ：送電コイル、１０Ａ、１０Ｂ：階床、１１：ガバナロープ、１２：ガバナ、１３：パルス発生器、１４：昇降位置検出部、１００：乗りかご、１０１：受電部、１０２：受電コイル、１０３：蓄電装置、１１０：演算部、１１７：着床位置検出部。

Claims (2)

1. 乗りかごと、
   非接触給電用の送電コイルを有する送電部と、
   制御部と、を備え、
   前記乗りかごは、蓄電池を有する蓄電装置と、非接触給電用の受電コイルを有する受電部と、ドアと、を有し、
   前記制御部は、前記蓄電池の充電のサイクル数を用いて、前記蓄電池の劣化を推定するものであり、
   前記乗りかごが給電階に停止している状態で、前記蓄電池の前記充電の前記サイクル数を計測し、前記蓄電池が寿命サイクル数に達したか否かを判別し、前記乗りかごが給電階に停止している状態で一定時間が経過したことを検出し、その後、前記蓄電池の前記充電の前記サイクル数を計測し、前記蓄電池の寿命を検知する、エレベータ装置。
2. 前記制御部は、前記蓄電池が寿命サイクル数に達したと判定した場合には、前記蓄電池の交換をすべきことを通知する、請求項１記載のエレベータ装置。

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