JP7424414B2 - エレベータ給電システム - Google Patents

Description

本発明は、乗りかごに非接触給電を行うエレベータ給電システムに関する。

従来、エレベータの乗りかごへの給電や通信はトラベリングケーブルを介して行われていた。しかしながら、建物の高層化に伴い、地震時にトラベリングケーブルが揺れて塔内機器に接触する可能性が高まっている。これに対して、乗りかごへの給電を非接触とし、制御盤と乗りかごとの通信を無線通信とした、トラベリングケーブルの無いエレベータが提案されている。

一方、特許文献１には、制御盤と乗りかごとの通信を無線通信とした場合において、エレベータの安全に関わる第１のデータを含むパケットが生成されるとともに、他のエレベータの制御に関わる第２のデータおよびエレベータの制御に関わらない第３のデータは、第１のデータに組み合わされパケットとして伝送される技術が開示されている。これにより、特許文献１に記載されている技術は、安全にかかわるデータを優先的に伝送する安全通信が実現されている。また、一般的なＰＲＯＦＩｓａｆｅ（登録商標）などのプロトコルで安全通信が行われることも考えられる。

特開２００４－０４８４７４

しかしながら、上記のような安全通信を採用するエレベータでは、制御盤と乗りかご制御装置との無線通信が途切れると、上記無線通信を復旧するために、通信の自動復旧モードの実行、または、作業員による安全確認やリセット操作が必要となる。つまり、上記無線通信が一旦途切れてしまうと、上記無線通信を復旧するために一定の時間を要する。

そのため、停電により制御盤側および乗りかご制御装置側のいずれか一方の無線通信装置への給電が途絶えてしまうと、上記無線通信が途切れ、停電時の所定の管制運転（例えば、荷下げ方向に運転し、最寄階停止し、戸開する、等）が遅れる可能性がある。

本発明の一態様は、停電時に、制御盤と乗りかご制御装置との間の無線通信をより長い時間行うことができるエレベータ給電システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るエレベータ給電システムは、エレベータシステムの乗りかごに設けられ、前記エレベータシステム全体の動作を制御するエレベータ制御盤と無線通信を行う乗りかご制御装置と、前記乗りかご制御装置に電力を非接触で給電する非接触給電装置と、停電時に前記エレベータ制御盤に給電する無停電電源装置と、を備え、前記非接触給電装置は、少なくとも前記停電時に、前記無停電電源装置から供給された電力を用いて給電する。

上記構成によれば、停電時において、エレベータ制御盤および乗りかご制御装置が、共通の無停電電源装置から給電される。これにより、停電時にエレベータ制御盤および乗りかご制御装置のどちらか一方が他方に比べて早期にシャットダウンすることを抑制することができる。その結果、停電時において、制御盤と乗りかご制御装置との間の無線通信をより長い時間行うことができるエレベータ給電システムを提供することができる。

本発明の他の態様に係るエレベータ給電システムでは、前記非接触給電装置は、停電時以外は商用電源から給電されていてもよい。

上記構成によれば、停電時以外の通常時においては、非接触給電装置は商用電源から給電されている。これにより、非接触給電装置は通常時には無停電電源装置の容量の影響を受けないので、通常時は大容量の電力を乗りかご制御装置に給電することができる。

本発明の他の態様に係るエレベータ給電システムでは、前記非接触給電装置の電源入力の接続先を切り替える切替部を備え、前記切替部は、前記商用電源による給電の停止を検知すると、前記接続先を前記商用電源から前記無停電電源装置に切り替えてもよい。

上記構成によれば、停電時において、非接触給電装置の電源入力の接続先を商用電源から無停電電源装置に自動的に切り替えることができる。

本発明の他の態様に係るエレベータ給電システムでは、停電時において、前記乗りかご制御装置は、前記乗りかごに設けられている少なくとも１つの電気機器の消費電力を下げる制御を行ってもよい。

上記構成によれば、停電時に、乗りかごにおける消費電力を抑えることができる。これにより、非接触給電装置からの給電量を低減することができるので、無停電電源装置からの給電によるエレベータ制御盤および乗りかご制御装置の稼働可能時間をより長くすることができる。

本発明の他の態様に係るエレベータ給電システムでは、停電時において、前記乗りかご制御装置は、前記乗りかごの内部を照明する照明装置、前記乗りかごの内部の空調を行う空調装置、前記乗りかご内の換気を行うファン、および、アクティブローラガイド、の少なくともいずれか１つの消費電力を下げる制御を行ってもよい。

上記構成によれば、停電時において、緊急時には必要性の低い電気機器の消費電力を下げることができるので、安全性を損なうことなく、無停電電源装置の充電消費量をより少なくすることができる。

本発明の一態様によれば、停電時に、制御盤と乗りかご制御装置との間の無線通信をより長い時間行うことができるエレベータ給電システムを提供することができる。

本発明の実施形態に係るエレベータ給電システムの機能ブロック図である。 上記エレベータ給電システムの電気的な接続例を示す模式図である。 上記エレベータ給電システムの動作の一例を示すフロー図である。

〔実施形態〕
以下、本発明の一実施形態について詳細に説明する。ただし、以下の説明は本発明に係るエレベータ給電システム１００の一例であり、本発明の技術的範囲は図示例に限定されるものではない。

＜エレベータ給電システム１００＞
エレベータ給電システム１００は、乗りかご２０への給電を非接触とし、エレベータ制御盤１０と乗りかご制御装置２１とが無線通信を行うエレベータシステムに給電を行うシステムである。

図１は、本発明の実施形態に係るエレベータ給電システム１００の機能ブロック図である。図１に示すようにエレベータ給電システム１００は、エレベータ制御盤１０と、乗りかご２０と、無停電電源装置３０と、非接触給電装置４０と、切替部５０と、を備えている。

エレベータ給電システム１００において、各構成の数は特に制限されない。例えば複数の乗りかご２０に対して１つのエレベータ制御盤１０が備えられていてもよく、複数のエレベータ制御盤１０および乗りかご２０に対して、１つの無停電電源装置３０が設けられていてもよい。

なお、当該エレベータ給電システム１００を含むエレベータシステムは、さらに、図示しない構成、例えば、乗りかご２０を昇降させるモータおよび乗場の操作盤等を含む。

（無停電電源装置３０）
無停電電源装置３０（ＵＰＳ：Uninterruptible Power Supply）は、少なくとも停電時にエレベータ制御盤１０および非接触給電装置４０に給電する。無停電電源装置３０は、制御部３１と、停電検知部３２と、給電部３３とを備えている。

停電検知部３２は、停電を検知する。具体的には、停電検知部３２は、商用電源２００による給電の停止を停電として検知する。停電検知部３２は、停電を検知すると、停電が起こったことを示す停電情報を制御部３１に出力する。

給電部３３は、後述する給電制御部３１２の制御に基づき、停電時に、無停電電源装置３０が備えるバッテリーに蓄積された電力により、無停電電源装置３０に接続されている各機器に給電する。

制御部３１は、無停電電源装置３０の各部を統括的に制御する。制御部３１の機能は、記憶部（図示無し）に記憶されたプログラムを、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで実現されてよい。制御部３１は、停電検知部３２によって停電が検知されると、その情報を例えばＬＡＮ（Local Area Network）やＵＳＢ（Universal Serial Bus）などを経由してエレベータ制御盤１０に送信する。また、制御部３１は、給電制御部３１２を備えている。

給電制御部３１２は、無停電電源装置３０が行う給電を制御する。給電制御部３１２は、通常時には、商用電源２００からの電力を受電して、無停電電源装置３０に接続されている各機器に出力（給電）する。給電制御部３１２は、停電検知部３２が停電を検知すると、無停電電源装置３０が備えるバッテリーに蓄積された電力を無停電電源装置３０に接続されている各機器に出力する。

図２は、エレベータ給電システム１００の電気的な接続例を示す模式図である。図２に示すように、無停電電源装置３０の入力側には商用電源２００が接続され、出力側にはエレベータ制御盤１０および切替部５０が接続されている。

（非接触給電装置４０）
非接触給電装置４０は、乗りかご制御装置２１に電力を非接触で給電する。非接触給電装置４０は、非接触送電部４１を備えている。

以下に、非接触給電装置４０による乗りかご２０への非接触給電の一例を示す。例えば、図２に示すように、非接触送電部４１は、乗りかご２０が昇降する塔内に、昇降方向に沿って配置される。非接触送電部４１には非接触給電装置４０により交流電流が流される。乗りかご２０には、乗りかご２０の移動中も含め、非接触受電部２５が非接触送電部４１に常に近接するように設けられ、非接触送電部４１と非接触受電部２５とが近接することで、電磁誘導により非接触受電部２５に起電力が発生する。これにより、非接触給電装置４０は、乗りかご２０に非接触で給電を行う。

非接触給電装置４０は、停電時以外は商用電源２００から給電されている。また、非接触給電装置４０は、少なくとも停電時に、無停電電源装置３０から供給された電力を用いて乗りかご制御装置２１に給電する。

停電時は、切替部５０により、非接触給電装置４０の電源入力の接続先が商用電源２００から無停電電源装置３０に切り替えられる。そのため、停電時は無停電電源装置３０から非接触給電装置４０に電力が供給される。これにより、非接触給電装置４０は、少なくとも停電時に、無停電電源装置３０から供給された電力を用いて乗りかご制御装置２１に給電することができる。

切替部５０による非接触給電装置４０の電源入力の接続先の切り替えについて、詳しく説明する。

（切替部５０）
切替部５０は、非接触給電装置４０の電源入力の接続先を切り替える。切替部５０は、停電検知部５１と、スイッチ５２と、を備えている。

停電検知部５１は、停電を検知する。具体的には、停電検知部５１は、商用電源２００による給電の停止を停電として検知する。停電検知部５１は、停電を検知すると、停電情報をスイッチ５２に出力する。

スイッチ５２は、停電検知部５１が商用電源２００による給電の停止を検知すると、非接触給電装置４０の電源入力の接続先を商用電源２００から無停電電源装置３０に切り替える。

図２に示すように、スイッチ５２は、スイッチ５２ａおよびスイッチ５２ｂを有する。スイッチ５２ａがＯＮされると、商用電源２００と非接触給電装置４０の入力側とが接続され、スイッチ５２ａがＯＦＦされると、商用電源２００と非接触給電装置４０の入力側とが切り離される。スイッチ５２ｂがＯＮされると、無停電電源装置３０の出力側と非接触給電装置４０の入力側とが接続され、スイッチ５２ｂがＯＦＦされると、無停電電源装置３０の出力側と非接触給電装置４０の入力側とが切り離される。

通常時は、図２に示すように、スイッチ５２ａがＯＮされ、スイッチ５２ｂがＯＦＦされている。そのため、通常時は、商用電源２００と非接触給電装置４０の入力側とが接続され、非接触給電装置４０は商用電源２００から給電される。これにより、通常時は、非接触給電装置４０への給電は無停電電源装置３０の容量の影響を受けないため、非接触給電装置４０は大容量の電力を乗りかご制御装置２１に給電することができる。

一方、停電検知部５１が停電を検知した場合、スイッチ５２ａがＯＦＦされ、スイッチ５２ｂがＯＮされる。そのため、停電時は、無停電電源装置３０の出力側と非接触給電装置４０の入力側とが接続され、非接触給電装置４０は無停電電源装置３０から給電される。すなわち、停電時は、エレベータ制御盤１０および乗りかご制御装置２１が、共通の無停電電源装置３０から給電される。

なお、図２では切替部５０は単独でエレベータ給電システム１００に設けられているが、上記に限らない。例えば、切替部５０はエレベータ制御盤１０内に設けられていてもよい。

（エレベータ制御盤１０）
エレベータ制御盤１０は、エレベータシステム全体の動作を制御する。エレベータ制御盤１０は制御部１１と、記憶部１２と、無線通信部１３と、受電部１４と、を備えている。

記憶部１２は、エレベータ制御盤１０が実行する各種のプログラム、およびプログラムによって使用されるデータを格納する。無線通信部１３は、通信制御部１１３の制御に基づき、乗りかご２０の無線通信部２４と無線により各情報の送受信を行う。受電部１４は、無停電電源装置３０から電力を受電する。エレベータ制御盤１０において、無停電電源装置３０から受電した電力は、受電部１４を介してエレベータ制御盤１０の各構成に供給される。

（制御部１１）
制御部１１はエレベータ制御盤１０の各部を統括的に制御する。制御部１１の機能は、記憶部１２に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することで実現されてよい。制御部１１は、情報取得部１１１と、運行制御部１１２と、通信制御部１１３と、を備えている。

情報取得部１１１は、乗りかご２０の運行情報を取得する。乗りかご２０の運行情報は、乗りかご２０の現在位置階情報および現在運転方向情報等を含む。

情報取得部１１１は、無停電電源装置３０により停電が検知されると、停電情報を無停電電源装置３０から取得する。

なお、切替部５０がエレベータ制御盤１０内に設けられている場合、情報取得部１１１は、停電検知部５１により停電が検知されると、停電情報を切替部５０から取得する。

運行制御部１１２は、乗りかご２０の運行を制御する。運行制御部１１２は、例えば、利用者により呼び登録がされている場合、乗りかご２０の運行情報および利用者の呼び登録に基づき、乗りかご２０を利用者の乗車階から行先階まで運行するよう乗りかご２０を制御する。

また、運行制御部１１２は、情報取得部１１１が停電情報を取得した場合、所定の管制運転を行うように乗りかご２０の運行を制御する。所定の管制運転では、運行制御部１１２は、例えば、乗りかご２０を荷下げ方向に運転し、最寄階に停止させ、戸開する等の運転を行う。

また、運行制御部１１２は、情報取得部１１１が停電情報を取得した場合、その旨を停電発生情報として、無線通信部１３を介して乗りかご制御装置２１に送信するように通信制御部１１３を制御する。

通信制御部１１３は、エレベータ制御盤１０の通信を制御する。具体的には、通信制御部１１３は、乗りかご制御装置２１とエレベータ制御盤１０とが無線通信を行うように無線通信部１３を制御する。通信制御部１１３は、例えば、乗りかご２０の運行状態情報や、停電発生情報を送受信するよう無線通信部１３を制御する。ここで、乗りかご２０の運行状態情報は、乗りかご２０の位置情報や移動状態情報（移動方向または停止状態）等を含む。

なお、図示にはないが、エレベータ制御盤１０は瞬停回避部を備えている。瞬停回避部は、供給される電力に瞬間的な電圧変動が生じても影響を受けずに連続動作が可能な程度のバッテリーまたはキャパシタを備えている。当該瞬停回避部は、例えば、エレベータ制御盤１０内に組み込まれていてもよい。

（乗りかご２０）
乗りかご２０は、エレベータ給電システム１００を有するエレベータシステムにおいて例えば、利用者を乗せて塔内を昇降する筐体である。乗りかご２０は、乗りかご制御装置２１と、電気機器２６と、を備えている。

電気機器２６は、図１に示すように、乗りかご２０の内部を照明する照明装置２６１、乗りかご２０の内部の空調を行う空調装置２６２、乗りかご２０内の換気を行うファン２６３、および、乗りかご２０を水平方向に変位させることで乗りかご２０の振動を抑えるアクティブローラガイド２６４等を含む。

（乗りかご制御装置２１）
乗りかご制御装置２１は、エレベータ給電システム１００を有するエレベータシステムの乗りかご２０に設けられ、エレベータ制御盤１０と無線通信を行い、乗りかご２０全体の動作を制御する。乗りかご制御装置２１は、制御部２２と、記憶部２３と、無線通信部２４と、非接触受電部２５と、を備えている。

記憶部２３は、乗りかご制御装置２１が実行する各種のプログラム、およびプログラムによって使用されるデータを格納する。無線通信部２４は、通信制御部２２３の制御に基づき、エレベータ制御盤１０の無線通信部１３と無線により各情報の送受信を行う。非接触受電部２５は、非接触給電装置４０から電力を非接触で受電する。乗りかご制御装置２１において、非接触給電装置４０から受電した電力は、非接触受電部２５を介して電気機器２６を含む乗りかご２０の各構成に供給される。

（制御部２２）
制御部２２は乗りかご２０の各部を統括的に制御する。制御部２２の機能は、記憶部２３に記憶されたプログラムを、ＣＰＵが実行することで実現されてよい。制御部２２は、情報取得部２２１と、機器制御部２２２と、通信制御部２２３と、を備えている。

情報取得部２２１は、エレベータ制御盤１０からの乗りかご２０の運行状態情報を取得する。制御部２２は、取得した運行状態情報により、運行状態に応じた扉の開閉動作、運行状態の乗りかご２０内での表示や音声出力などを制御する。また、情報取得部２２１は、エレベータ制御盤１０より無線通信部２４を介して停電発生情報を取得する。

機器制御部２２２は、記憶部２３に予め記憶された設定に基づいて電気機器２６を制御する。また、機器制御部２２２は、停電時において、乗りかご２０に設けられている電気機器２６である、照明装置２６１、空調装置２６２、ファン２６３、および、アクティブローラガイド２６４、の少なくともいずれか１つの消費電力を下げる制御を行う。

具体的には、機器制御部２２２は、停電時において、照明装置２６１の照度を下げる、空調装置２６２およびファン２６３を停止する、アクティブローラガイド２６４の機能を停止する、等の制御を行い、電気機器２６の消費電力を下げる。

これにより、停電時に、乗りかご２０における消費電力を抑えることができるので、非接触給電装置４０からの給電量を低減することができる。その結果、無停電電源装置３０からの給電によるエレベータ制御盤１０および乗りかご制御装置２１の稼働可能時間をより長くすることができる。

上記のように停電時において、緊急時には必要性の低い電気機器２６の消費電力を下げることにより乗りかご２０の消費電力を下げることができるので、安全性を損なうことなく、無停電電源装置３０の充電消費量をより少なくすることができる。

また、無停電電源装置３０の充電消費量をより少なくすることで、無停電電源装置３０の必要容量を抑えることができる。さらに、乗りかご２０への給電は、通常時には三相で行われるが、上記のように停電時に消費電力を下げることにより、単相での給電でも十分に動作できるようになる。すなわち、無停電電源装置３０の入力を三相ではなく単相とすることも可能となるので、無停電電源装置３０自体のコストを下げることができる。

なお、停電時において消費電力を下げる電気機器２６は上記に限らず、適宜設定することができる。また、乗りかご２０は、瞬停回避部２７を備えている。瞬停回避部２７は、供給される電力に瞬間的な電圧変動が生じても影響を受けずに連続動作が可能な程度のバッテリーまたはキャパシタを備えている。

通信制御部２２３は、乗りかご制御装置２１の通信を制御する。具体的には、通信制御部２２３は、乗りかご制御装置２１とエレベータ制御盤１０とが無線通信を行うように無線通信部２４を制御する。通信制御部２２３は、例えば、乗りかご２０の運行状態情報および停電発生情報などの各種情報を送受信するよう無線通信部２４を制御する。

＜エレベータ給電システムの動作の一例＞
図３は、エレベータ給電システム１００の動作の一例を示すフロー図である。図３に基づき、エレベータ給電システム１００の動作の一例について説明する。

まず、スイッチ５２ａがＯＮされ、スイッチ５２ｂがＯＦＦされた状態で、エレベータシステムが稼働する（Ｓ０１）。これにより、商用電源２００から非接触給電装置４０に給電される（Ｓ０２）。

次に、切替部５０は、停電が発生した場合に停電を検知する（Ｓ０３）。切替部５０が停電を検知した場合（Ｓ０３でＹＥＳ）、切替部５０は非接触給電装置４０の電源入力の接続先を切り替え、非接触給電装置４０は無停電電源装置３０から給電される（Ｓ０４）。

その後、乗りかご制御装置２１が乗りかご２０の所定の電気機器２６の消費電力を下げ（Ｓ０５）、エレベータ制御盤１０により乗りかご２０が所定の管制運転を行うように制御される（Ｓ０６）。

なお、切替部５０が停電を検知していない場合（Ｓ０３でＮＯ）、切替部５０は停電の検知を継続する。

（効果）
エレベータ給電システム１００では、停電時において、エレベータ制御盤１０および乗りかご制御装置２１が、共通の無停電電源装置３０から給電される。これにより、停電時にエレベータ制御盤１０および乗りかご制御装置２１のどちらか一方が他方に比べて早期にシャットダウンすることを抑制することができる。その結果、停電時において、エレベータ制御盤１０と乗りかご制御装置２１との間の無線通信をより長い時間行うことができるので、停電時における乗りかご２０の所定の管制運転を確実に実行することが可能となる。

また、このような効果は、災害時における建物内での被害を抑えることにつながり、例えば、国連が提唱する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標１１の「包摂的で安全かつ強靭で持続可能な都市および人間居住を実現する」等の達成にも貢献するものである。

また、エレベータ制御盤１０および乗りかご制御装置２１それぞれに対して無停電電源装置３０を設置する場合と比較して、設置コストを抑制することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ エレベータ制御盤
２１ 乗りかご制御装置
２６ 電気機器
３０ 無停電電源装置
４０ 非接触給電装置
５０ 切替部
５２、５２ａ、５２ｂ スイッチ
１００ エレベータ給電システム
２００ 商用電源
２６１ 照明装置
２６２ 空調装置
２６３ ファン
２６４ アクティブローラガイド

Claims (6)

1. エレベータシステムの乗りかごに設けられ、前記エレベータシステム全体の動作を制御するエレベータ制御盤と無線通信を行う乗りかご制御装置と、
   前記乗りかご制御装置に電力を非接触で給電する非接触給電装置と、
   停電時に前記エレベータ制御盤に給電する無停電電源装置と、を備え、
   前記非接触給電装置は、前記乗りかごが昇降する塔内に、昇降方向に沿って配置される非接触送電部を有し、
   前記乗りかご制御装置は、前記非接触送電部と近接することで、前記非接触送電部から給電される非接触受電部を有し、
   前記非接触送電部と前記非接触受電部とは、前記乗りかごが前記塔内を移動中において常に近接するように設けられ、
   前記無線通信は、前記乗りかご制御装置が有する無線通信部を介して行われ、前記無線通信部は前記乗りかご制御装置から電力を供給され、
   前記非接触給電装置は、少なくとも前記停電時に、前記無停電電源装置から供給された電力を用いて給電する、
   エレベータ給電システム。
2. 前記非接触給電装置は、停電時以外は商用電源から給電されている、
   請求項１に記載のエレベータ給電システム。
3. 前記非接触給電装置の電源入力の接続先を切り替える切替部を備え、
   前記切替部は、前記商用電源による給電の停止を検知すると、前記接続先を前記商用電源から前記無停電電源装置に切り替える、
   請求項２に記載のエレベータ給電システム。
4. 停電時において、前記乗りかご制御装置は、前記乗りかごに設けられている少なくとも１つの電気機器の消費電力を下げる制御を行う、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のエレベータ給電システム。
5. 停電時において、前記乗りかご制御装置は、前記乗りかごの内部を照明する照明装置、前記乗りかごの内部の空調を行う空調装置、前記乗りかご内の換気を行うファン、および、アクティブローラガイド、の少なくともいずれか１つの消費電力を下げる制御を行う、請求項４に記載のエレベータ給電システム。
6. 前記無停電電源装置は、通常時には、商用電源からの電力を受電して前記エレベータ制御盤に給電し、停電時には前記無停電電源装置が備えるバッテリーに蓄積された電力を前記エレベータ制御盤に給電し、
   前記非接触給電装置は、少なくとも前記停電時に、前記無停電電源装置が備えるバッテリーから供給された電力を用いて給電する、請求項３に記載のエレベータ給電システム。

Images