JPWO2013128564A1 - エレベータ装置 - Google Patents

Abstract

エレベータ装置においては、回生電力を蓄電する蓄電装置として、コンデンサ型の蓄電装置が用いられている。巻上機の力行運転時には、蓄電装置に蓄電された電力が巻上機に供給される。また、蓄電装置に蓄電された電力は、巻上機以外の少なくとも１つの電力消費機器にも供給される。蓄電電力供給制御部は、巻上機の運転状態と蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置に蓄電された電力の電力消費機器への供給を制御する。

Description

この発明は、巻上機の回生運転時に回生電力が蓄電装置に蓄電され、蓄電された電力が力行運転時に巻上機に供給されるエレベータ装置及びその制御方法に関するものである。

従来のエレベータ装置では、三相交流の商用電源から出力される交流電力がコンバータにより直流電力に変換され、コンバータで変換された直流電力がインバータにより可変電圧可変周波数の交流電力に変換され、インバータからの交流電力が巻上機に供給される。

また、一般に、かご負荷が無負荷の状態でかごを下降させるとき、及びかご負荷が定格負荷の状態でかごを上昇させるとき、巻上機の運転状態は、電力を消費しながら運転する力行運転となる。逆に、かご負荷が無負荷の状態でかごを上昇させるとき、及びかご負荷が定格負荷の状態でかごを下降させるとき、巻上機の運転状態は、速度エネルギーを電力に戻す回生運転となる。

このような回生電力を有効に利用するため、従来のエレベータの制御装置では、回生運転時に、コンバータとインバータとの間の平滑回路部からの直流電力が蓄電装置に蓄電される。そして、蓄積された直流電力が、力行運転時に平滑回路部に供給される。また、蓄電装置としては、例えばニッケル水素蓄電池が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、蓄電装置として電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）を用いるエレベータの制御装置が提案されている。ＥＤＬＣは、リチウムイオン電池等の二次電池と比較して、寿命が長く、急速な充放電が可能である。

通常、ＥＤＬＣは、複数個のキャパシタセルを直列に接続した直列体として使用される。そして、充放電時の各キャパシタセルの電圧を均等にするため、それぞれのキャパシタセルにバランス抵抗が並列に接続されている。このため、バランス抵抗での電力消費が大きくなり、見かけ上の自己放電電力が大きくなる。

さらに、電気二重層キャパシタの寿命は両端電圧に依存しており、両端電圧が上がると寿命が短くなる。これに対して、従来の他のエレベータの制御装置では、運転閑散時間帯に、電気二重層キャパシタの電力が回生抵抗に放電される（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２―１４５５４３号公報 特開２０１１−２１３４２２号公報

上記のようなＥＤＬＣを用いた従来のエレベータの制御装置では、蓄電電力とＥＤＬＣ電圧とがほぼ比例関係となるため、回生運転が連続して電力が多く蓄電されると、高い電圧が維持され、劣化による容量低下が進行し、交換周期が早くなる。また、蓄電された電力を運転閑散時間帯に回生抵抗に放電すると、回生電力の一部が無駄となり、省エネルギー効果が薄れる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサ型の蓄電装置の長寿命化を図りつつ、回生電力をより有効に利用して、省エネルギー性を向上させることができるエレベータ装置及びその制御方法を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータ装置は、かご、かごを昇降させる巻上機、巻上機の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を巻上機の力行運転時に巻上機に供給するコンデンサ型の蓄電装置、巻上機以外の機器であり、電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器、及び巻上機の運転状態と蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置の電力の電力消費機器への供給を制御する蓄電電力供給制御部を備えている。
また、この発明に係るエレベータ装置は、かご、かごを昇降させる巻上機、巻上機の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を巻上機の力行運転時に巻上機に供給するコンデンサ型の蓄電装置、巻上機以外の機器であり、電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器、蓄電装置と巻上機との間に設けられている第１の電圧変換部、蓄電装置と電力消費機器との間に設けられ、変換効率が第１の電圧変換部と同等である第２の電圧変換部、及び蓄電装置の残存蓄電電力に応じて、蓄電装置の電力の電力消費機器への供給を制御する蓄電電力供給制御部を備え、蓄電電力供給制御部には、蓄電装置の電圧の閾値が設定されており、蓄電電力供給制御部は、蓄電装置の電圧が閾値以上になると、蓄電装置の電力の電力消費機器への供給を許可する。
さらに、この発明に係るエレベータ装置の制御方法は、回生運転時に回生電力がコンデンサ型の蓄電装置に蓄電されるとともに、蓄電された電力が力行運転時に巻上機に供給されるエレベータ装置の制御方法であって、蓄電装置に蓄電された電力を、巻上機の運転状態と蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、巻上機以外で電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器にも供給する。

この発明のエレベータ装置及びその制御方法は、蓄電装置に蓄電された電力が、巻上機だけではなく、蓄電装置の残存蓄電電力に応じて、巻上機以外の電力消費機器にも供給されるので、コンデンサ型の蓄電装置の長寿命化を図りつつ、回生電力をより有効に利用して、省エネルギー性を向上させることができる。

この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。 図１の放電決定部に設定された蓄電電力のエレベータ制御装置への供給条件を示す説明図である。 図１の巻上機が一時停止状態から休止状態に移行する際の巻上機の電力、蓄電装置の電圧、及び第２の電圧変換部の駆動状態の時間変化を示すグラフである。 図１の巻上機の運転状態が一時停止、回生運転、一時停止、力行運転、一時停止の順に移行する場合の巻上機の電力、蓄電装置の電圧、及び第２の電圧変換部の駆動状態の時間変化を示すグラフである。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、かご１及び釣合おもり２は、懸架体３により昇降路内に吊り下げられており、巻上機４により昇降路内を昇降される。懸架体３としては、複数本のロープ又は複数本のベルトが用いられている。釣合おもり２の重量は、例えば、かご負荷が定格負荷（Full Load）の半分（Half Load）のときにかご１と釣り合うように設定されている。

巻上機４は、懸架体３が巻き掛けられた駆動シーブ５と、駆動シーブ５を回転させる巻上機モータ６と、駆動シーブ５の回転を制動する巻上機ブレーキ（図示せず）とを有している。

巻上機モータ６は、コンバータ部７、平滑回路部８及びインバータ部９を介して、動力用の商用電源１０に接続されている。コンバータ部７は、商用電源１０から出力される交流電力を直流電力に変換する。平滑回路部８は、平滑コンデンサ８ａを有し、コンバータ部７で変換された直流電力を平滑化する。インバータ部９は、平滑回路部８により得られた直流電力を巻上機モータ６の駆動用の三相交流電力に変換する。

インバータ部９は、エレベータ制御装置１１により制御される。エレベータ制御装置１１は、巻上機４の運転を制御する。また、エレベータ制御装置１１には、制御用の商用電源１２からの電力が供給される。即ち、エレベータ制御装置１１は、巻上機４以外の機器で、電力を消費する電力消費機器である。

この例では、コンバータ部７、平滑回路部８、インバータ部９及びエレベータ制御装置１１は、共通の制御盤１３に設けられている。

平滑回路部８には、回生電力処理装置１４が接続されている。回生電力処理装置１４には、蓄電装置１５、第１の電圧変換部１６、第２の電圧変換部１７、蓄電電力供給制御部１８及び母線コンデンサ１９が設けられている。

蓄電装置１５は、巻上機４の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を巻上機４の力行運転時に巻上機４に供給する。また、蓄電装置１５としては、コンデンサ型のものが用いられている。この例では、蓄電装置１５の蓄電素子として電気二重層キャパシタ（ＥＤＬＣ）が用いられている。

第１の電圧変換部１６は、蓄電装置１５と平滑回路部８との間に設けられている。即ち、蓄電装置１５は、第１の電圧変換部１６を介して平滑回路部８に接続されている。第１の電圧変換部１６としては、例えば双方向ＤＣ−ＤＣコンバータが用いられている。

母線コンデンサ１９は、第１の電圧変換部１６と平滑回路部８との間に設けられている。蓄電装置１５の電圧は、母線コンデンサ１９の電圧よりも低くなっている。第１の電圧変換部１６は、蓄電装置１５からの電力を巻上機４に供給する際、その電圧をモータ電源に適した電圧に昇圧させる。

蓄電装置１５に蓄電された電力は、第２の電圧変換部１７を介してエレベータ制御装置１１にも供給される。第２の電圧変換部１７は、蓄電装置１５に蓄電された電力をエレベータ制御装置１１に供給する際、その電圧を商用電源１２の電圧よりも少し高い電圧に変換する。これにより、蓄電装置１５からの電力が、商用電源１２からの電力に優先してエレベータ制御装置１１に供給される。この例では、第１の電圧変換部１６の変換効率が第２の電圧変換部１７の効率よりも高い。

蓄電電力供給制御部１８には、制御用の商用電源１２からの電力が供給される。即ち、蓄電電力供給制御部１８は、巻上機４以外の機器で、電力を消費する電力消費機器である。また、蓄電装置１５に蓄電された電力をエレベータ制御装置１１に供給する際には、その電力の一部が蓄電電力供給制御部１８に供給される。

蓄電電力供給制御部１８は、第１の電圧検出部２０、第２の電圧検出部２１及び放電決定部２２を有している。第１の電圧検出部２０は、蓄電装置１５の電圧を検出する。第２の電圧検出部２１は、平滑回路部８の電圧を検出する。

放電決定部２２には、第１及び第２の電圧検出部２０，２１からの検出信号が入力される。また、放電決定部２２には、エレベータ制御装置１１から巻上機４の運転状態（エレベータ装置の運転状態）に関する情報、ここではエレベータ起動信号が入力される。

放電決定部２２は、エレベータ制御装置１１からエレベータ起動信号を受信することにより、巻上機４が運転中か休止中かを判断する。また、放電決定部２２は、巻上機４の運転中に、第２の電圧変換部１７により測定される平滑回路部８の電圧が、かご１の停止時の電圧よりも上昇している場合には回生運転中と判断し、かご１の停止時の電圧よりも低下している場合には力行運転中と判断する。

放電決定部２２は、回生運転時に巻上機４から平滑回路部８へ流れ込む電力を蓄電装置１５に充電するとともに、蓄電装置１５に蓄電された電力を力行運転時に平滑回路部８に放電するように第１の電圧変換部１６を制御する。

また、放電決定部２２は、巻上機４の運転状態と蓄電装置１５の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置１５に蓄電された電力をエレベータ制御装置１１及び蓄電電力供給制御部１８自身に供給するかどうかを決定し、第２の電圧変換部１７の駆動・停止を制御する。即ち、放電決定部２２は、巻上機４の運転状態と蓄電装置１５の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置１５に蓄電された電力のエレベータ制御装置１１及び蓄電電力供給制御部１８自身への供給を制御する。さらに、放電決定部２２は、ＣＰＵ及びメモリを有するコンピュータにより構成することができる。

図２は図１の放電決定部２２に設定された蓄電電力のエレベータ制御装置１１への供給条件を示す説明図である。蓄電装置１５に蓄えられた電力は、放電決定部２２からの制御指令により第２の電圧変換部１７を駆動することにより、エレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４自身に供給される。

また、放電決定部２２は、巻上機４の運転状態が休止、一時停止、回生運転、力行運転のいずれであるかを判定する。さらに、放電決定部２２は、蓄電装置１５の電圧に基づいて蓄電装置１５の残存蓄電電力を判定する。これは、ＥＤＬＣに蓄電された電力が下式のとおり電圧の二乗に比例し、蓄電された電力Ｅが多いほど、キャパシタ電圧Ｖが高くなるためである。なお、Ｃは静電容量である。
Ｅ＝ＣＶ²／２

放電決定部２２には、上記の４つの運転状態毎に、蓄電装置１５の電圧の閾値が設定されている。即ち、休止、一時停止、回生運転及び力行運転にそれぞれ対応して、第１ないし第４の閾値が設定されている。そして、放電決定部２２は、蓄電装置１５の電圧がそのときの巻上機４の運転状態に対応する閾値以上になると、蓄電装置１５からエレベータ制御装置１１及び蓄電電力供給制御部１８への放電を許可、即ち第２の電圧変換部１７を駆動する。

具体的には、放電決定部２２は、巻上機４の休止時（エレベータ装置の運転休止時）には、蓄電装置１５の電圧が第１の閾値以上の場合に第２の電圧変換部１７を駆動し、第１の閾値未満の場合に第２の電圧変換部１７を停止する。第１の閾値は、蓄電装置１５の電流上限値を考慮して、力行運転時に発生する回生電力を十分に受け入れられる最低電圧とするのが好適である。

また、放電決定部２２は、巻上機４の一時停止時（例えばドア開閉時等）には、蓄電装置１５の電圧が第２の閾値以上の場合に第２の電圧変換部１７を駆動し、第２の閾値未満の場合に第２の電圧変換部１７を停止する。第２の閾値は、第１の閾値以上とするとともに、蓄電装置１５の寿命の設計値を満たす電圧以下とするのが好適である。

さらに、放電決定部２２は、回生運転時には、蓄電装置１５の電圧が第３の閾値以上の場合に第２の電圧変換部１７を駆動し、第３の閾値未満の場合に第２の電圧変換部１７を停止する。第３の閾値は、第１の閾値以上とするとともに、可能な限り多くの回生電力を受け入れるために低く設定するのが好適である。

さらにまた、放電決定部２２は、力行運転時には、蓄電装置１５の電圧が第４の閾値以上の場合に第２の電圧変換部１７を駆動し、第４の閾値未満の場合に第２の電圧変換部１７を停止する。第４の閾値は、第１の閾値以上とするのが好適である。また、第４の閾値は、変換効率の高い第１の電圧変換部１６で積極的に放電させるために、高く設定するのが好適である。但し、蓄電装置１５の寿命の設計値を満たす電圧以下とするのが望ましい。

また、力行運転時の電力ピークカットを図りたい場合には、第２の閾値及び第４の閾値において、蓄電装置１５の寿命の設計値を満たす電圧以下の電圧とするのが好適である。

図３は図１の巻上機４が一時停止状態から休止状態に移行する際の巻上機４の電力（上段）、蓄電装置１５の電圧（中段）、及び第２の電圧変換部１７の駆動状態（下段）の時間変化を示すグラフである。なお、図３において、かご１は停止したままであるため、巻上機４の電力は全時間帯で０のままである。

時刻ｔ１までの時間帯は、かご１が一時停止中であり、蓄電装置１５の電圧（ＥＤＬＣ電圧）は第２の閾値以上である。このため、第２の電圧変換部１７が駆動され、蓄電装置１５の電力がエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４に放電される。これにより、蓄電装置１５の電圧は時間とともに低下する。

時刻ｔ２になると、巻上機４は一時停止中のままで、蓄電装置１５の電圧が第２の閾値未満となる。このため、第２の電圧変換部１７が停止され、蓄電装置１５の電力のエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４への放電が停止される。

但し、時刻ｔ２以降の蓄電装置１５の電圧は、図では短時間のため一定値に見えるが、蓄電装置１５の自己放電により徐々に低下している。また、エレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４には、商用電源１２からの電力が供給されている。

この後、時刻ｔ２では、巻上機４が休止状態となる。そして、蓄電装置１５の電圧が第１の閾値以上であるため、第２の電圧変換部１７が再び駆動され、蓄電装置１５の電力がエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４に放電される。これにより、蓄電装置１５の電圧は時間とともに低下する。

時刻ｔ３になると、巻上機４は休止中のままで、蓄電装置１５の電圧が第１の閾値未満となる。このため、第２の電圧変換部１７が停止され、蓄電装置１５の電力のエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４への放電が停止され、蓄電装置１５の電圧の低下が抑制される。

図４は図１の巻上機４の運転状態が一時停止、回生運転、一時停止、力行運転、一時停止の順に移行する場合の巻上機４の電力（上段）、蓄電装置１５の電圧（中段）、及び第２の電圧変換部１７の駆動状態（下段）の時間変化を示すグラフである。なお、巻上機４の電力は、負の値が回生電力、正の値が力行電力を示している。

時刻ｔ４までの時間帯は、かご１が一時停止中であり、蓄電装置１５の電圧は第２の閾値未満である。このため、第２の電圧変換部１７が停止され、蓄電装置１５の電力のエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４への放電が停止されている。

時刻ｔ４になると、巻上機４が回生運転を開始するが、蓄電装置１５の電圧が第３の閾値未満であるため、第２の電圧変換部１７は停止されたままである。このため、回生電力が第１の電圧変換部１６により蓄電装置１５に蓄電され、蓄電装置１５の電圧が上昇する。

時刻ｔ５になると、蓄電装置１５の電圧が第３の閾値以上となるため、第２の電圧変換部１７が駆動される。これにより、回生電力が蓄電装置１５に蓄電されながら、蓄電装置１５の電力がエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４に放電される。このため、蓄電装置１５の電圧の上昇率は、時刻ｔ５の前の時間帯よりも小さくなる。

時刻ｔ６で巻上機４が一時停止されると、蓄電装置１５の電圧が第２の閾値以上であるため、第２の電圧変換部１７の駆動が継続され、蓄電装置１５の電圧が低下する。

時刻ｔ７では、巻上機４が力行運転を開始する。このとき、蓄電装置１５の電圧は第４の閾値以上であるため、第２の電圧変換部１７の駆動が継続される。この状態では、第１及び第２の電圧変換部１６，１７の両方により蓄電装置１５の電力が放電されるため、蓄電装置１５の電圧が急激に低下する。

しかし、時刻ｔ８で蓄電装置１５の電圧が第４の閾値未満となると、第２の電圧変換部１７が停止され、第１の電圧変換部１６のみが放電動作となるため、蓄電装置１５の電圧の低下率は時刻ｔ８の前よりも小さくなる。

この後、時刻ｔ９で巻上機４が一時停止されると、蓄電装置１５の電圧が第２の閾値未満であるため、第２の電圧変換部１７は停止したままとなる。

ここで、ＥＤＬＣは、電解コンデンサと同様に、アレニウス則に従って静電容量が低下する。つまり、電圧Ｖが高いほど、静電容量Ｃの低下率が増加する。静電容量が低下すると、力行運転時に回生電力の利用率が低下する。このような静電容量の低下を防ぐためには、ＥＤＬＣの電圧を低く維持することが有効である。

アレニウス則を用いて、設定した製品寿命を満たすようにＥＤＬＣの寿命を考慮した上限電圧を逆算することができる。一般には、寿命を考慮した上限電圧は、定格電圧以下となる。

ＥＤＬＣには、理論的には無限大の電流を流すことが可能である。しかし、実際には、ＥＤＬＣを接続するケーブルや、ＥＤＬＣを制御する機器において、流せる上限電流が決定される。つまり、ＥＤＬＣは、上限電流とＥＤＬＣ電圧との積で決定されるエネルギーを充電可能である。

ＥＤＬＣの下限電圧は、エレベータ装置の最大回生電力を充電できるように決定される。そして、充放電は、下限電圧から定格電圧の間で実施される。ＥＤＬＣの下限電圧が十分でない場合は、エレベータの回生運転時の電力を全て充電することができず、力行運転時に回生電力の利用率が低下する。

実施の形態１のエレベータ装置では、回生運転時に、第１の電圧変換部１６を介して回生電力が蓄電装置１５に充電され、力行運転時に、第１の電圧変換部１６を介して蓄電装置１５の電力がインバータ部９へ放電される。また、ＥＤＬＣの充放電可能電圧（第１の電圧変換部１６により充放電可能な電圧範囲）は、下限電圧以上であり、かつ定格電圧未満とされる。

加えて、蓄電装置１５の電圧が閾値以上の場合に、第２の電圧変換部１７が駆動され、蓄電装置１５に蓄電された電力が制御電源として放電される。閾値は、上記の下限電圧以上であり、かつ寿命を考慮した上限電圧以下に設定されている。

上記のように、第２の電圧変換部１７の変換効率が、第１の電圧変換部１６の変換効率よりも低い場合、巻上機４の運転状態に応じて異なる閾値が設定される。即ち、第２の電圧変換部１７の効率＜第１の電圧変換部１６の効率の場合、下限電圧≦第１の閾値＜第３の閾値＜第２の閾値＜第４の閾値≦寿命を考慮した上限電圧となる。

このような蓄電電力供給制御部１８を用いることにより、巻上機４の休止時には、蓄電装置１５に蓄電された電力が第２の電圧変換部１７により積極的に放電される。

また、回生運転時には、巻上機４からの回生電力が、第１の電圧変換部１７を介して蓄電装置１５に充電される。このとき、第２の電圧変換部１７により積極的に放電することにより、回生運転時のＥＤＬＣ電圧の上昇率が抑制される。また、第２の電圧変換部１７で放電することにより、かご１の１回の走行で発生する回生電力のうちの充電可能量が増えるため、回生電力の利用率を増加させることができる。

さらに、一時停止時には、直後に力行運転が開始される可能性もあり、その場合には、第１の電圧変換部１６による放電が第２の電圧変換部１７による放電よりも効率的である（第１の電圧変換部１６の効率が第２の電圧変換部１７の効率よりも高い場合）。このため、一時停止時の第２の電圧変換部１７による放電は、下限電圧よりも高い電圧までとされており、これにより、力行運転が開始された場合に、第１の電圧変換部１６により放電するための電力を残すことができる。

さらにまた、力行運転時には、第１の電圧変換部１６による放電が第２の電圧変換部１７による放電よりも効率的である（第１の電圧変換部１６の効率が第２の電圧変換部１７の効率よりも高い場合）。このため、第２の電圧変換部１７による放電は、寿命を考慮した上限電圧以上の場合とされている。これにより、蓄電装置１５の長寿命化を図りつつ、回生電力をより効率的に利用することができる。

このようなエレベータ装置では、巻上機４の運転状態と蓄電装置１５の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置１５の電力をエレベータ制御装置１１及び蓄電電力供給制御部１８に供給するので、コンデンサ型の蓄電装置１５の長寿命化を図りつつ、回生電力をより有効に利用して、省エネルギー性を向上させることができる。

具体的には、巻上機４の休止時に、蓄電装置１５の蓄電電力が制御電源として積極的に放電されるので、自己放電で失われる前に蓄電電力を有効利用することができる。また、回生運転時にも、蓄電装置１５の蓄電電力が制御電源として積極的に放電されるので、蓄電電力を制御電源として有効利用できるとともに、蓄電装置１５の容量に上限がある場合にも、放電により充電可能容量が増加するため、より多くの回生電力を充電することが可能となり、トータルの省エネルギー性が向上する。

また、蓄電装置１５の残存蓄電電力に応じて、第２の電圧変換部１７の駆動、停止を決定することで、ＥＤＬＣの蓄電電力に対する劣化特性を考慮してＥＤＬＣの残存蓄電電力を制御することができ、ＥＤＬＣの長寿命化を図ることができる。

さらに、蓄電装置１５の蓄電素子としてＥＤＬＣを用いることで、寿命や急速充放電の特性を向上させることができる。

さらにまた、巻上機４の休止状態の閾値（第１の閾値）は、自己放電で失われる電力を積極的に制御電源に利用するように決定し、巻上機４の休止状態以外の閾値は、ＥＤＬＣの長寿命化のために蓄電電力を制御するように決定する。これにより、ＥＤＬＣの自己放電対策による省エネルギー効果の向上、及びＥＤＬＣの長寿命化が図れる。

また、回生運転時の閾値（第３の閾値）は、より多くの回生電力を蓄電できるように決定し、力行運転時の閾値（第４の閾値）は、第２の電圧変換部１７の効率が第１の電圧変換部１６の効率よりも低い場合、第１の電圧変換部１６による放電を優先させるように決定する。これにより、ＥＤＬＣの長寿命化とともに、回生電力の蓄電量の増加、及び高効率な放電による省エネルギー効果のさらなる向上が図れる。

さらに、エレベータ制御装置１１は、巻上機４に比べて消費電力は小さいものの、巻上機４の運転状態によらず安定的に電力を消費しているため、電力消費機器としてエレベータ制御装置１１を選択することにより、蓄電装置１５の蓄電電力を放電したい場合に、蓄電装置１５からの放電を安定して許容することができる。

さらにまた、蓄電電力供給制御部１８自身にも蓄電装置１５からの電力を供給するようにしたので、省エネルギー性をさらに向上させることができる。

なお、上記の例では、第１の電圧変換部１６の変換効率が第２の電圧変換部１７の変換効率よりも高く設定されているが、第２の電圧変換部１７の変換効率を第１の電圧変換部１６の変換効率よりも高くして、蓄電された回生電力を巻上機４以外で積極的に消費するようにしてもよい。この場合、下限電圧≦第４の閾値＜第２の閾値＜第３の閾値＜第１の閾値≦寿命を考慮した上限電圧と設定することができる。

また、第２の電圧変換部１７の変換効率と、第１の電圧変換部１６の変換効率とが同等である（同じか又は近い）場合には、巻上機４の運転状態によらず１つの閾値を設定してもよい。即ち、第２の電圧変換部１７の効率＝第１の電圧変換部１６の効率の場合、下限電圧＝第１の閾値＝第２の閾値＝第３の閾値＝第４の閾値＜寿命を考慮した上限電圧となる。

このように、変換効率が同等であれば、蓄電電力を巻上機４及びエレベータ制御装置１１のどちらに放電しても変換によるロスは同等であるため、運転状態によらず、蓄電装置１５の電圧が閾値に達したらエレベータ制御装置１１への放電を行うことができ、蓄電装置１５の長寿命化を図りつつ、省エネルギー性を向上させることができる。

また、蓄電装置１５の蓄電素子はＥＤＬＣに限定されるものではなく、他のコンデンサ型の素子であってもよい。
さらに、上記の例では、残存蓄電電力として蓄電装置１５の電圧を検出したが、電流の時間積分から残存蓄電電力を検出してもよい。

さらにまた、蓄電装置１５の蓄電電力を放電する巻上機４以外の電力消費機器は、エレベータ制御装置１１及び蓄電電力供給制御部１８に限定されるものではなく、例えば、かご内照明装置、かご内空調装置、乗場及びかご１内の操作盤、又は乗場及びかご１内の案内表示装置等であってもよい。
また、上記の例では、蓄電電力を巻上機４側及びエレベータ制御装置１１側の２系統に振り分けて放電したが、３系統以上に分けて放電してもよい。この場合、系統毎に設けられた３つ以上の電圧変換部を蓄電電力供給制御部で制御するようにしてもよい。
さらに、上記の例では、蓄電電力供給制御部１８がエレベータ制御装置１１から独立しているが、エレベータ制御装置１１の内部に蓄電電力供給制御部を設けてもよい。

さらにまた、釣合おもり２の重量の設定は、上記の例に限定されるものではなく、例えばかご負荷が定格負荷の半分よりも小さいときにかご１と釣り合うように設定してもよい。
また、この発明が適用されるエレベータ装置のタイプは、図１のタイプに限定されるものではない。例えば、機械室レスエレベータ、２：１ローピング方式のエレベータ装置、ワンシャフトマルチカー方式のエレベータ装置、又はダブルデッキエレベータ等にも、この発明は適用できる。

この発明は、巻上機の回生運転時に回生電力が蓄電装置に蓄電され、蓄電された電力が力行運転時に巻上機に供給されるエレベータ装置に関するものである。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、コンデンサ型の蓄電装置の長寿命化を図りつつ、回生電力をより有効に利用して、省エネルギー性を向上させることができるエレベータ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るエレベータ装置は、かご、かごを昇降させる巻上機、巻上機の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を巻上機の力行運転時に巻上機に供給するコンデンサ型の蓄電装置、巻上機以外の機器であり、電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器、巻上機の運転状態と蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、蓄電装置の電力の電力消費機器への供給を制御する蓄電電力供給制御部、蓄電装置と巻上機との間に設けられている第１の電圧変換部、及び蓄電装置と電力消費機器との間に設けられ、第１の電圧変換部よりも変換効率の低い第２の電圧変換部を備え、蓄電電力供給制御部には、巻上機の複数の運転状態毎に、蓄電装置の残存蓄電電力の閾値が設定されており、閾値には、巻上機の運転状態である休止、一時停止、回生運転及び力行運転にそれぞれ対応する第１ないし第４の閾値が含まれており、第４の閾値は第２の閾値よりも高く、第２の閾値は第３の閾値よりも高く、第３の閾値は第１の閾値よりも高く設定されており、蓄電電力供給制御部は、蓄電装置の残存蓄電電力がそのときの巻上機の運転状態に対応する閾値以上になると、蓄電装置に蓄電された電力の電力消費機器への供給を許可する。

この発明のエレベータ装置は、蓄電装置に蓄電された電力が、巻上機だけではなく、蓄電装置の残存蓄電電力に応じて、巻上機以外の電力消費機器にも供給されるので、コンデンサ型の蓄電装置の長寿命化を図りつつ、回生電力をより有効に利用して、省エネルギー性を向上させることができる。

具体的には、放電決定部２２は、巻上機４の休止時（エレベータ装置の運転休止時）には、蓄電装置１５の電圧が第１の閾値以上の場合に第２の電圧変換部１７を駆動し、第１の閾値未満の場合に第２の電圧変換部１７を停止する。第１の閾値は、蓄電装置１５の電流上限値を考慮して、回生運転時に発生する回生電力を十分に受け入れられる最低電圧とするのが好適である。

時刻ｔ１になると、巻上機４は一時停止中のままで、蓄電装置１５の電圧が第２の閾値未満となる。このため、第２の電圧変換部１７が停止され、蓄電装置１５の電力のエレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４への放電が停止される。

但し、時刻ｔ１以降の蓄電装置１５の電圧は、図では短時間のため一定値に見えるが、蓄電装置１５の自己放電により徐々に低下している。また、エレベータ制御装置１１及び回生電力処理装置１４には、商用電源１２からの電力が供給されている。

Claims (10)

1. かご、
   前記かごを昇降させる巻上機、
   前記巻上機の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を前記巻上機の力行運転時に前記巻上機に供給するコンデンサ型の蓄電装置、
   前記巻上機以外の機器であり、電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器、及び
   前記巻上機の運転状態と前記蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、前記蓄電装置に蓄電された電力の前記電力消費機器への供給を制御する蓄電電力供給制御部
   を備えているエレベータ装置。
2. 前記蓄電電力供給制御部には、前記巻上機の複数の運転状態毎に、前記蓄電装置の残存蓄電電力の閾値が設定されており、
   前記蓄電電力供給制御部は、前記蓄電装置の残存蓄電電力がそのときの前記巻上機の運転状態に対応する閾値以上になると、前記蓄電装置に蓄電された電力の前記電力消費機器への供給を許可する請求項１記載のエレベータ装置。
3. 前記閾値は、前記巻上機が休止状態であるかどうかに応じて異なる値に設定されている請求項２記載のエレベータ装置。
4. 前記閾値には、前記巻上機の運転状態である休止、一時停止、回生運転及び力行運転にそれぞれ対応する第１ないし第４の閾値が含まれている請求項２記載のエレベータ装置。
5. 前記蓄電装置と前記巻上機との間に設けられている第１の電圧変換部、及び
   前記蓄電装置と前記電力消費機器との間に設けられ、前記第１の電圧変換部よりも変換効率の低い第２の電圧変換部
   をさらに備え、
   前記第４の閾値は前記第２の閾値よりも高く、前記第２の閾値は前記第３の閾値よりも高く、前記第３の閾値は前記第１の閾値よりも高く設定されている請求項４記載のエレベータ装置。
6. かご、
   前記かごを昇降させる巻上機、
   前記巻上機の回生運転時に回生電力を蓄電するとともに、蓄電された電力を前記巻上機の力行運転時に前記巻上機に供給するコンデンサ型の蓄電装置、
   前記巻上機以外の機器であり、電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器、
   前記蓄電装置と前記巻上機との間に設けられている第１の電圧変換部、
   前記蓄電装置と前記電力消費機器との間に設けられ、変換効率が前記第１の電圧変換部と同等である第２の電圧変換部、及び
   前記蓄電装置の残存蓄電電力に応じて、前記蓄電装置に蓄電された電力の前記電力消費機器への供給を制御する蓄電電力供給制御部
   を備え、
   前記蓄電電力供給制御部には、前記蓄電装置の電圧の閾値が設定されており、
   前記蓄電電力供給制御部は、前記蓄電装置の電圧が前記閾値以上になると、前記蓄電装置に蓄電された電力の前記電力消費機器への供給を許可するエレベータ装置。
7. 前記電力消費機器には、前記巻上機の運転を制御するエレベータ制御装置が含まれている請求項１又は請求項６に記載のエレベータ装置。
8. 前記電力消費機器には、前記蓄電電力供給制御部が含まれている請求項７記載のエレベータ装置。
9. 前記蓄電装置には、蓄電素子として電気二重層キャパシタが用いられている請求項１又は請求項６に記載のエレベータ装置。
10. 回生運転時に回生電力がコンデンサ型の蓄電装置に蓄電されるとともに、蓄電された電力が力行運転時に巻上機に供給されるエレベータ装置の制御方法であって、
    前記蓄電装置に蓄電された電力を、前記巻上機の運転状態と前記蓄電装置の残存蓄電電力とに応じて、前記巻上機以外で電力を消費する少なくとも１つの電力消費機器にも供給するエレベータ装置の制御方法。

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