JPWO2012172589A1 - エレベータの制御装置 - Google Patents

Abstract

かご（２）と釣合い錘（５）とがつるべ式に形成すると共に、かご（２）を昇降させるモータ（１１）を有しており、交流電源（２０）を回生機能付きのコンバータ（３２）により整流してインバータ（３６）によりモータ（１１）を駆動すると共に、モータ（１１）から発生した回生電力をインバータ（３６）、回生機能付きのコンバータ（３２）を介して交流電源（２０）に変換するエレベータの制御装置において、停電の際に、コンバータ（３２）を交流電源（２０）からスイッチ（２２）により電気的に開放後、かご（２）の走行によって生じる回生電力によりコンバータ（３２）と電気的に接続された揚水ポンプ（２００）を駆動する制御部（５０）を備えたものである。

Description

本発明は、エレベータの制御装置に関するものである。

従来のエレベータの制御装置は、下記特許文献１に示すように、回生用コンバータを用いた制御装置が知られている。
この制御装置は、力行用のコンバータ及び回生用コンバータを有する可変電圧可変周波数のインバータ、非常用発電機を備えたエレベータ制御装置において、上記インバータの直流側に回生電力消費回路を設け、非常用発電機によるエレベータの運転時、回生用コンバータをブロックして回生電力消費回路を作動状態にして回生電力を消費させるようにしている。

上記制御装置によれば、正常電源によるエレベータの運転時は、回生電力は電源側に返還されるので、電力消費量が小さくなる。 非常用電源によるエレベータの運転時は、回生電力を直流側で消費させるようにしたので、非常用発電機にとって処理の厄介な回生電力が流れ込もことがなく、電圧ノツチも発生しないので、非常用発電機の容量を小さくできる。

特開昭５９−１４９７８１号公報

しかしながら、上記エレベータの制御装置では、モータから発生した回生電力を回生コンバータを用いて電源に返還するのに留まっていた。これに対して発明者は、停電の際に、エレベータから発生する回生電力が電力供給源として機能を有していなかったことに鑑み、停電の際に、エレベータを臨時に、発電設備として機能させて上記回生電力を利用して電力供給源として用い、エレベータ外の電機機器を駆動することを見出したものである。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、停電の際に、上記回生電力を利用して電力供給源として機能を有するエレベータの制御装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係るエレベータの制御装置は、かごと釣合い錘とがつるべ式に形成すると共に、前記かごを昇降させるモータを有しており、交流電源を整流手段により整流してインバータにより前記モータを駆動すると共に、前記モータから発生した回生電力を前記インバータ、回生手段を介して前記交流電源に変換するエレベータの制御装置において、停電の際に、前記回生手段、前記整流手段を前記交流電源から開閉手段により電気的に開放した後、前記かごの走行によって生じる回生電力により前記回生手段と電気的に接続された電気機器を駆動する、ものである。
かかるエレベータの制御装置によれば、停電の際に、開閉手段が回生手段、整流手段を交流電源から電気的に開放した後、かごの走行によって生じる回生電力により回生手段と電気的に接続された電気機器を駆動する。したがって、停電の際にエレベータが電力供給源として機能して電気機器を駆動できる。

第２の発明に係るエレベータの制御装置は、かご内の負荷を検知する負荷検知手段と、電気機器の消費電力値を設定する消費電力設定手段と、検知された負荷と電気機器の消費電力値とに基づいて、モータを駆動するインバータの速度指令を調整する速度調整手段とを、備えることが好ましい。
これにより、速度調整手段は、検知された負荷と電気機器の消費電力値とに基づいて、モータを駆動するインバータの速度指令を調整する。したがって、電気機器の消費電力、かご内の負荷に応じてかごの速度を調整してエレベータから発生できる発生電力を調整できる。電気機器の消費電力と発生電力とを調整できるので、電気機器に供給する電源の電圧変動を抑制できる。

第３の発明に係るエレベータの制御装置は、電気機器に供給される回生電力を検知する電力検知手段と、電気機器の消費電力値を設定する消費電力設定手段と、検知された前記回生電力と前記電気機器の消費電力値とに基づいて、前記モータを駆動する前記インバータの速度指令を調整する速度調整手段とを、備えることが好ましい。
これにより、速度調整手段は、検知された回生電力と電気機器の消費電力値とに基づいて、モータを駆動するインバータの速度指令を調整してエレベータから発生できる発生電力を調整できる。電気機器の消費電力と発生電力とを調整できるので、電気機器に供給する電源の電圧変動を抑制できる。

第４の発明に係るエレベータの制御装置は、整流手段の直流側に電力を貯蔵可能に設けられた蓄電手段を備え、制御手段は、かごの走行によって生じる回生電力を前記蓄電手段に蓄えた後、該蓄電手段からの電力に基づいて回生手段を介して電気機器を駆動する、ことが好ましい。
これにより、制御手段は、かごの走行によって生じる回生電力を蓄電手段に蓄えた後、該蓄電手段からの電力に基づいて回生手段を介して電気機器を駆動するので、かごの負荷、走行状態に依存することなく、電気機器に電力を供給できる。

第５の発明に係るエレベータの制御装置は、回生電力値と、前記回生電力の持続時間とを表示する表示手段を、備えることが好ましい。
これにより、停電時に、エレベータを非常用電源装置として使う際の電力供給能力が表示されるので、上記非常用電源装置の使い易さが向上し得る。

第６の発明に係るエレベータの制御装置は、エレベータを複数有しており、前記エレベータ毎の回生電力を電気機器に供給する制御手段を、備えることが好ましい。
これにより、複数のエレベータから生じる回生電力に基づいて電気機器を駆動できるので、駆動できる電気機器の容量を拡大できる。

本発明によれば、停電の際に、エレベータを電力供給源として機能させてエレベータから発生した回生電力を利用して電気機器を駆動できる、エレベータの制御装置を得ることができる。

本発明の一実施の形態を示すエレベータの制御装置の全体図である。 図１のエレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。 図１のエレベータの制御装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の他の実施の形態によるエレベータの制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施の形態によるエレベータの制御装置の動作を示すタイムチャートである。

２ かご、５ 釣合い錘、１１ モータ、１３ 負荷検出器、２０ 三相交流電源、２２ スイッチ、３２ 回生機能付きコンバータ、３６ インバータ、５０ 制御部、６０ 電源監視部、８０ 表示器、２００ 揚水ポンプ。

実施の形態１．
本発明の一実施の形態を図１によって説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すエレベータの制御装置の全体図である。
図１において、三相の交流電源２０には、電気的に開閉可能な開閉手段としてのスイッチ２２を介して第１のエレベータ１が接続されている。同様に、水道水を建物の屋上に貯留するために汲み上げる電気機器としての揚水ポンプ２００と、第１のエレベータ１と同様に形成されている第２のエレベータ１００とがスイッチ２２を介して交流電源２０に接続されている。

エレベータ１は、かご２にロープ３を介して釣合い錘５がつるべ式に形成されており、ロープ３を巻き上げてかご２を昇降させる巻上機７を有している。巻上機７には、ブレーキ９とモータ１１とが搭載されている。
エレベータの制御装置には、かご２内の乗車負荷を検知する負荷検知手段としての負荷検出器１３を有しており、交流電源２０を整流して直流電力を得て、この直流電力を交流電力に変換する電力変換器３０により可変電圧可変周波数の電圧によりモータ１１を可変速駆動している。電力変換器３０の直流母線３４には、電力を蓄えると共に、放出する蓄電手段としての電力蓄積器４０を有している。

さらに、制御装置には、電力変換器３０を制御する指令信号を発生すると共に、負荷検出器１３からの負荷検知信号を受ける制御部５０を有している。制御部５０は、停電を検知する電力検知手段としての電源監視器６０からの停電検知信号を受けると共に、停電時にエレベータ１を発電機として機能させる際の発生すべき電力を設定する消費電力設定器７０からの電力指令信号を受けるように形成されている。制御部５０は、表示器８０に電力値などを表示する信号を送るように形成されていると共に、制御手段及び速度調整手段としての機能を有している。

電力変換器３０には、交流電源２０を整流すると共に、直流電力を交流電力に変換して揚水ポンプ２００に電力を供給する整流手段及び回生手段としての回生機能付きのコンバータ３２と、コンバータ３２の脈動した出力電圧を平滑にするコンデンサ３３と、を有している。
さらに、電力変換器３０には、コンバータ３２の出力となる直流母線３４を介して、モータ１１を可変速駆動するインバータ３６と、モータ１１から発生した回生電力をトランジスタにより制御して抵抗により消費する回生抵抗回路３８とを有している。

電力蓄積器４０には、鉛蓄電池やニッケル水素電池から成る電力を貯蔵する電力貯蔵部４１と、電力貯蔵部４１の充放電を制御すると共に、電力貯蔵部４１の電圧を昇圧可能なＤＣ−ＤＣコンバータ等から成る充放電部４３とを有している。
なお、制御部５０、電源監視部６０、負荷検出器１３など停電時に動作させなければならない機器などは、図示しない蓄電池により停電時の電源が確保されている。

次に、上記のように構成されたエレベータの制御装置の通常運転における動作を説明する。
＜通常運転時＞
いま、図１において、スイッチ２２が閉成状態において、かご２に乗客がほぼ定格に近い状態で乗車して上昇運転を開始すると、モータ１１は電力を消費しながら運転する力行となる。この時、制御部５０はエレベータ１の起動により充放電部４３を制御して電力蓄積部４１から放電を開始し、直流母線３４の電圧を規定電圧に制御する。
一方、エレベータ１の電力が電力蓄積部４１からの放電電力で不足する場合は、電力蓄積部４１からの電力とコンバータ３２から出力される商用電源から供給される電力の両方でまかなう。このように、回生電力を電力蓄積器４０に蓄積し電力を再利用することにより、省エネルギーが実現される。

次に、スイッチ２２が閉成状態において、かご２が無負荷で上昇運転を開始すると、かご２の速度エネルギーを電力に戻す回生運転となり、直流母線３４の電圧がこの回生電力により上昇する。例えば、制御部５０は直流母線３４の電圧の上昇がある規定電圧まで達すると、充放電部４３を制御して回生電力を電力蓄積部４１に充電する。他の制御手段として回生電力を監視しながら充放電部４３を制御して回生電力を電力蓄積部４１に充電することがある。

次に、上記のように構成されたエレベータの制御装置の停電時運転動作を説明する。
＜停電時＞
図１に示すように、停電などで交流電源２０から電力が供給できない場合に、揚水ポンプ２００やエレベータ１００を一時的に動かしたいことがある。例えば、停電中に集合住宅の上層階で水道水を使う必要があり、揚水ポンプ２００を短時間だけ動かしたいケースがある。
また、車椅子利用者が上層階で避難を待っている場合などには、エレベータ１を一時的に運転して車椅子利用者を避難させる必要がある。このような場合に、非常用発電機を臨時に別の場所から運んできて利用する手段もあるが、直ぐに電力を供給したい場合には対応が難しい。そこで、エレベータ１の発電機能を利用して揚水ポンプ２００に電力を以下のようにして供給する。
なお、エレベータ１の発電機能を利用して駆動する電気機器は揚水ポンプ２００のように、ある程度の電圧変動に耐え得ることが好ましい。

まず、図２に示すように、利用者はスイッチ２２を開放して交流電源２０からエレベータ１等を切り離し（ステップＳ１０１）、揚水ポンプ２００を稼働するための消費電力値を消費電力設定器７０に設定する（ステップＳ１０３）。制御部５０は、設定された消費電力値に基づいて、かご２の走行速度を設定する。
この際、走行速度は、概ね上記消費電力値をかご２と釣合錘３の質量差で除すことにより求められる。この消費電力は、設定された消費電力に昇降のための機械ロスとモータ１１や電力変換器３０の電気ロスを加味したものを用いる。なお、通常はかご２に人が存在しない無乗車状態を想定しているが、かご２内に荷物などが載っている場合には、負荷検出器１３で検出したかご２内負荷を補正してかご２側と釣合い錘５側の質量差を求める必要がある。

次に、制御部５０は、モータ１１を発電機として起動する（ステップＳ１０５）。設定された速度に基づいて回生運転方向にかご２を走行すると、図３（ａ）のようにかご２の速度が除々に上昇してモータ１１は発電機として作用し、図３(ｂ)のように回生電力ＰRを発生する。制御部５０は、電源監視部６０により検出した電力を表示器８０に表示する（ステップＳ１０７）。利用者は、電源監視部６０により検出した電力が設定された値に達したか否かを確認する（ステップＳ１０９）。これは図３(d)に示すように、設定された電力に達しない点線部分については揚水ポンプ２００を利用できないから、設定電力に達することを確認する。そして、回生電力が設定電力値に達すると、制御部５０は電力変換器３０のコンバータ３２を動作して揚水ポンプ２００に電力を供給して稼動し（ステップＳ１１１）、やがて、かご２が終端階に近づくと、かご２を減速する。これに伴い、モータ１１からの発電電力が低下したことを電源監視部６０が検知する（ステップＳ１１３）。制御部５０は、この検知を受けて揚水ポンプ２００の稼動を終了する。
なお、ステップＳ１０９において、電源監視部６０により検出した電力が設定された値に達していない図３（ｄ）に示す点線の電力は、回生抵抗回路３８の抵抗にて消費されている。
また、除々に電圧が上昇しても駆動可能な電機機器では、図３（ｄ）に示す点線の電力も加えて駆動することができる。

上記実施の形態のエレベータの制御装置は、かご２と釣合い錘５とがつるべ式に形成すると共に、かご２を昇降させるモータ１１を有しており、三相の交流電源２０を回生機能付きのコンバータ３２により整流してインバータ３６によりモータ１１を駆動すると共に、モータ１１から発生した回生電力をインバータ３６、回生機能付きのコンバータ３２を介して交流電源２０に変換するエレベータの制御装置において、停電の際に、コンバータ３２を交流電源２０からスイッチ２２により電気的に開放した後、かご２の走行によって生じる回生電力によりコンバータ３２と電気的に接続された揚水ポンプ２００を駆動する制御部５０を備えるものである。

エレベータの制御装置によれば、停電の際に、スイッチ２２がコンバータ３２を交流電源２０から電気的に開放した後、かご２の走行によって生じる回生電力によりコンバータ３２と電気的に接続された揚水ポンプ２００を駆動する。したがって、停電の際にエレベータ１が電力供給源として機能して揚水ポンプ２００を駆動できる。

上記実施の形態のエレベータの制御装置のように、かご２内の負荷を検知する負荷検知器１３と、検知された負荷と揚水ポンプ２００の消費電力値とに基づいて、モータ１１を駆動するインバータ３６の速度指令を調整する速度調整手段としての制御部５０とを、備えることが好ましい。
これにより、制御部５０は、負荷検知器１３により検知された負荷と揚水ポンプ２００の消費電力値とに基づいて、モータ１１を駆動するインバータ３６の速度指令を調整する。したがって、揚水ポンプ２００の消費電力、かご２内の負荷に応じてかご２の速度を調整してエレベータ１から発生できる発生電力を調整できる。したがって、揚水ポンプ２００の消費電力に応じてエレベータ１からの発生電力を調整できるので、揚水ポンプ２００に供給する電源の電圧変動を抑制できる。

上記実施の形態のエレベータの制御装置のように、揚水ポンプ２００に供給される回生電力を検知する電源監視部６０と、検知された回生電力と揚水ポンプ２００の消費電力値とに基づいて、モータ１１を駆動するインバータ３６の速度指令を調整する制御部５０と、を備えることが好ましい。
これにより、制御部５０は、検知された回生電力と揚水ポンプ２００の消費電力値とに基づいて、モータ１１を駆動するインバータ３６の速度指令を調整してエレベータ１から発生できる発生電力を調整できる。したがって、揚水ポンプ２００の消費電力に応じてエレベータ１からの発生電力を調整できる。

実施の形態２．
上記実施の形態1では、停電の際にモータ１１から発生した回生電力を用いて揚水ポンプ２００を直接駆動したが、本実施の形態では、モータ１１から発生した回生電力を一旦、電力蓄積器４０に蓄積した後、電力蓄積器４０の蓄積電力により揚水ポンプ２００を駆動するものである。

本発明の他の実施の形態に係るエレベータの制御装置は、実施の形態１の構成と同様で、その動作を図４及び図５によって説明する。図４中、図２と同一符号は、同一の動作を示し、説明を省略する。
上記エレベータの制御装置を実施形態の１と同じように、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５を実行する。そして、ステップＳ１０５においてエレベータを起動した後、図５(a)〜(c)に示すようにモータ１１から発生した回生電力をインバータ３６を介して電力蓄積器４０に蓄積する（ステップＳ２０９）。制御部５０は速度検出器１２によりかご２の走行が停止したか否かを判断し（ステップＳ２１１）、かご２が停止したと判断すると、制御部５０は、図５(d)に示すように、電力蓄積器４０から回生付きのコンバータ３２を介して揚水ポンプ２００を稼動し（ステップＳ２１３）、やがて揚水ポンプ２００の稼動を終了する。

さらに、制御部５０は揚水ポンプ２００の起動による消費電力を電源監視部６０で監視しながら、適正な発電電力Ｐ_Ｏとなるように電力蓄積器４０の充放電部４３とコンバータ３２とを制御することもできる。これにより、利用者が消費電力設定器７０に消費電力を設定したり、表示器８０でエレベータ1からの発生電力を確認したりしなくとも、安定して電力を揚水ポンプ２００に供給することができる。

また、表示器８０にかご２が一走行の際に、例えば、かご２が無負荷で最下階から最上階に走行に当たり、発生できる回生電力量、又はかご２が走行中に発生する電力と持続時間を表示することもできる。
また、電力蓄積器４０に蓄えられた電力量から上記電力と持続時間とを算出して表示することもできる。この場合、エレベータ１を非常用電源装置として使う際の電力供給能力が分かるので、使いやすさが向上する。

また、複数のエレベータ１，１００を連携して回生運転をし、これらの合計を発電電力として利用して揚水ポンプ２００を稼動することもできる。この場合、１台のエレベータよりも、大きな電力を供給することが可能となり、停電時でも大電力を必要とする揚水ポンプ２００などを一時的に稼働することができる。

上記実施形態のエレベータの制御装置は、回生付きのコンバータ３２の直流側に電力を貯蔵可能に設けられた電力蓄積器４０を備え、制御部５０は、かご２の走行によって生じる回生電力を電力蓄積器４０に蓄えた後、電力蓄積器４０からの電力に基づいて回生付きコンバータ３２を介して揚水ポンプ２００を駆動する、ことが好ましい。
これにより、制御部５０は、かご２の走行によって生じる回生電力を電力蓄積器４０に蓄えた後、電力蓄積器４０からの電力に基づいて回生付きコンバータ３２を介して揚水ポンプ２００を駆動するので、かご２の負荷、走行状態に依存することなく、揚水ポンプ２００に電力を安定供給できる。

本発明は、エレベータの制御装置に適用できる。

Claims (6)

1. かごと釣合い錘とがつるべ式に形成すると共に、前記かごを昇降させるモータを有しており、
   交流電源を整流手段により整流してインバータにより前記モータを駆動すると共に、前記モータから発生した回生電力を前記インバータ、回生手段を介して前記交流電源に変換するエレベータの制御装置において、
   停電の際に、前記回生手段、前記整流手段を前記交流電源から開閉手段により電気的に開放した後、前記かごの走行によって生じる回生電力により前記回生手段と電気的に接続された電気機器を駆動する制御手段、
   を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
2. 前記かご内の負荷を検知する負荷検知手段と、
   前記電気機器の消費電力値を設定する消費電力設定手段と、
   検知された前記負荷と前記消費電力値とに基づいて、前記モータを駆動する前記インバータの速度指令を調整する速度調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
3. 前記電気機器に供給される回生電力を検知する電力検知手段と、
   前記電気機器の消費電力値を設定する消費電力設定手段と、
   検知された前記回生電力と前記消費電力値とに基づいて、前記モータを駆動する前記インバータの速度指令を調整する速度調整手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの制御装置。
4. 前記整流手段の直流側に電力を貯蔵可能に設けられた蓄電手段を備え、
   前記制御手段は、前記かごの走行によって生じる回生電力を前記蓄電手段に蓄えた後、該蓄電手段からの電力に基づいて前記回生手段を介して前記電気機器を駆動する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のエレベータの制御装置。
5. 前記回生電力値と、前記回生電力の持続時間とを表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエレベータの制御装置。
6. 前記エレベータを複数有しており、
   前記エレベータ毎の回生電力を前記電気機器に供給する制御手段を、
   備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のエレベータの制御装置。

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