KR100778829B1 - 소동력 엘리베이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소동력 엘리베이터에 관한 것으로, 상세하게는 건물의 승강로에 설치되는 엘리베이터에 있어서, 사람 또는 화물을 운반하며, 탑승자나 탑재된 화물의 무게를 측정하는 전자저울이 바닥에 내장되어 있는 승강기와; 상기 승강기와 연결되고, 승강기의 무게에 따라 중량물을 가감하여 승강기의 움직임과는 반대로 움직이는 균형추와; 상기 균형추에 중량물을 공급하는 중량물 공급수단과; 상기 승강기의 무게에 따라 상기 중량물 공급수단으로부터 균형추로 중량물을 공급하거나 상기 균형추로부터 중량물 공급수단으로 중량물을 배출시키는 것을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지되, 상기 승강기의 상승시에는 승강기 내의 탑승자나 탑재된 화물의 전체무게를 측정하여, 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 무겁도록 균형추에 중량물을 공급하여 승강기를 상승시키고, 승강기의 하강시에는 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 가볍도록 균형추에서 중량물을 배출하여 승강기의 자체중력에 의해 하강시키는 것을 특징으로 하는 것으로서, 전력수요를 감소시켜 수용가의 전기기본 요금과 사용량 요금 등 전력요금의 경감의 효과가 있다.

엘리베이터, 균형추, 중량물, 이송스크류, 전자저울

Description

소동력 엘리베이터{SMALL POWER ELEVATOR}

도 1은 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터를 나타낸 사시도

도 2는 본 발명에 따른 균형추를 개략적으로 나타낸 측면도

도 3은 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터의 측면도

도 4는 본 발명에 따른 이송스크류장치를 개략적으로 도시한 측면도

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 승강기가 최하층, 균형추가 최상층에 도달한 경우의 예시도

도 6은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 승강기가 최상층, 균형추가 최하층에 도달한 경우의 예시도

도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 소동력 엘리베이터를 나타낸 사시도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1. 중량물 2. 권상기

3. 조속기 4. 주로프

5. 이동케이블 10. 승강기

20. 균형추 30. 중량물 공급수단

40. 제어수단 110. 전자저울

120. 그래픽 모니터 210. 함체

212. 중량물 인입구 214. 중량물 배출구

220. 전자저울 310. 제1 중량물 저장호퍼

312. 중량물 저장통 314. 여닫이 문

316. 중량물 공급공 318. 이동식 파이프

320. 제2 중량물 저장호퍼 322. 중량물 저장통

324. 이동식 파이프 330. 이송스크류장치

331. 투입구 332. 배출구

333. 케이싱 334. 이송스크류

335. 구동모터 336. 이송관

340. 버킷컨베이어장치 342. 수직컨베이어

344,344'. 래치기어 346. 버킷

348. 텐션기어

본 발명은 소동력 엘리베이터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우물의 두레박원리로 승강기가 가동되는 시스템으로 전력의 절감을 위한 소동력 엘리베이터에 관한 것이다.

일반적으로 엘리베이터는 일정의 레일을 따라 기계적인 힘에 의해 상하로 움 직이면서 사람 또는 화물을 운반하는 장치로 에스컬레이터, 덤웨이터 등의 이동수단을 총칭하는 승강기의 일종이다.

일반적으로 로프식 엘리베이터는 균형추 방식을 주로 사용한다. 이 방식은 권상식 쉬부(도르래)와 와이어 로프 사이의 마찰력을 이용하여 카(car)를 움직이는 것으로 카(car)의 반대쪽에 균형추가 와이어 로프에 의해 두레박식으로 연결되어 있다.

이러한, 현재의 엘리베이터는 건축물 상층부 기계실에 설치된 구동전동기에 직결된 권상기에 와이어로프를 연결하여 기어변속에 의한 속도제어 또는 인버터 등에 의하여 운전하는 체계로, 구동전동기 용량이 11kW인 경우 전용변압기인 경우 50KVA정도의 변압기 용량이 필요하고, 공용변압기인 경우 엘리베이터 운전·정지에 따른 전압변동과 인버터운전인 경우 고조파 발생에 따른 타 기기에 미치는 악영향 등으로 사용상의 문제점이 발생되고 있다.

또한, 엘리베이터 사용으로 인한 전기기본요금과 사용량요금의 과다로 수용가의 요금부담이 증가하고, 변압기 용량증가에 따른 심야의 무 부하손실이 증가되는 문제점이 있다.

기존 엘리베이터는 상승 시 과다한 전력소비로 변압기 용량이 커지는 원인이 됨과 동시에 정전 시에는 비상발전기로 동작하여야 하므로 비상발전기의 용량이 증가하게 되어 비상발전기 유지관리비용의 증대도 초래하는 등 전반적으로 수용가의 전기요금 상승과 유지관리비용의 증대뿐만 아니라, 변압기와 비상발전기 용량증대에 따른 설치면적의 증대, 용량이 큰 비상발전기 운전 시 소음 및 공해로 인한 환 경상의 문제점을 초래하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기의 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엘리베이터의 전력수요를 감소시켜 수용가의 전기기본요금과 사용량요금 등 전력요금을 경감할 수 있는 소동력 엘리베이터를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소동력 엘리베이터에 따르면, 건물의 승강로에 설치되는 엘리베이터에 있어서, 사람 또는 화물을 운반하며, 탑승자나 탑재된 화물의 무게를 측정하는 전자저울이 바닥에 내장되어 있는 승강기와; 상기 승강기와 연결되고, 승강기의 무게에 따라 중량물을 가감하여 승강기의 움직임과는 반대로 움직이는 균형추와; 승강로의 상측에 설치되어 제어수단의 제어신호에 의해 일정량의 중량물을 균형추로 공급하는 제1 중량물 저장호퍼와, 승강로의 하측에 설치되어 상기 균형추에서 배출되는 중량물을 받아 모아 저장하는 제2 중량물 저장호퍼, 그리고 일측에 투입구와 타측에 배출구를 구비하고 내부에 스크류 회전공간을 갖는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 이송스크류를 내장시켜 구동모터에 의한 회전력에 의해 상기 제2 중량물 저장호퍼로부터 투입된 중량물을 투입구로 공급받아 이송관을 통하여 상측으로 이송시켜 배출구를 통해 상기 제1 중량물 저장호퍼로 공급하는 이송스크류장치로 구성되어 상기 균형추에 중량물을 공급하는 중량물 공급수단과; 상기 승강기의 무게에 따라 상기 중량물 공급수단으로부터 균형추로 중량물을 공급하거나 상기 균형추로부터 중량물 공급수단으로 중량물을 배출시키는 것을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지되, 상기 승강기의 상승시에는 승강기 내의 탑승자나 탑재된 화물의 전체무게를 측정하여, 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 무겁도록 균형추에 중량물을 공급하여 승강기를 상승시키고, 승강기의 하강시에는 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 가볍도록 균형추에서 중량물을 배출하여 승강기의 자체중력에 의해 하강시키는 것을 특징으로 한다.

그리고, 바람직하게 상기 균형추는, 상기 중량물 공급수단으로부터 중량물을 공급받는 중량물 인입구와, 하부면에 설치되어 제어수단의 제어신호를 받아 일정량의 중량물을 중량물 공급수단으로 배출시키는 중량물 배출구가 설치된 함체와; 상기 함체의 바닥에 내장되어 함체 내부의 중량물의 무게를 측정하여 그 측정값을 제어수단으로 보내주는 전자저울;이 구비되어 있는 것이 바람직하다.

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그리고, 바람직하게 상기 제1 중량물 저장호퍼는, 승강로의 일측에 고정되어 이송스크류장치의 이송벨트에서 공급되는 중량물을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통과; 상기 중량물 저장통의 공간을 수직으로 분리하는 다수개의 여닫이 문과; 상기 중량물 저장통의 하측으로 배출공이 형성되어 중량물 배출공을 통해 빠져나오는 중량물을 균형추로 안내하는 이동식 파이프;를 포함하여 구비되어, 상기 제어수단의 제어신호를 받아 여닫이 문을 개폐시켜 중량물을 상기 균형추로 공급하는 것이 바람직하다.

그리고, 바람직하게 상기 제2 중량물 저장호퍼는, 승강로의 일측에 고정되어 균형추에서 배출되는 중량물을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통과; 상기 중량물 저장통의 상측에 설치되어 균형추에서 배출되는 중량물을 안내하는 이동식 파이프;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 바람직하게 상기 승강기는, 내부벽면에 상기 균형추에 중량물이 공급되거나 배출되는 상태를 보여주는 그래픽 모니터가 설치되는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 균형추를 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터의 측면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 이송스크류장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터는, 승강기(10)의 무게 및 탑승자의 무게와 균형추(20)의 무게를 비교하여 승강에 필요한 중량물(1)을 균형추(20)에 공급함으로써 엘리베이터가 운행되도록 하는 것으로서, 일반적인 엘리베이터가 작동되는 데 사용되는 보조장치, 즉 문 닫힘 장치, 자동 착상장치, 전자 브레이크, 전기제어장치(수신반, 제어수단, 신호반, Flow-Control), 가이드 레일(Guide Rail), 로우프(Rope), 조속기, 완충기, 스피드 가바나 장치(2중 보호), 최상층과 최하층 전 층에 슬로우 다운 스위치(Slow down switch), 슬로우 다운 스위치가 동작하지 않을 경우 최상층과 최하층에 동정 스위치, 리타이어링 캠, 문 안전 스위치 등 기타 모든 안전장치 등은 기존 엘리베이터의 것을 그대로 사용하므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1에서는 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터를 도시하고 있는데, 이와 같은 본 발명의 소동력 엘리베이터는, 크게 사람 또는 화물을 운반하는 승강기(10)와, 승강기(10)의 반대쪽에 설치되어 승강기(10)와의 균형을 유지하기 위한 균형추(20)와, 상기 균형추에 중량물(1)을 공급하는 중량물 공급수단(30)과, 그리고 이들과 전기적으로 연결된 제어수단(40)으로 나누어질 수 있고, 이들 각각의 구성요소들을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 승강기(10)는 사람이나 화물을 운반하는 것으로서, 승강기(10)의 바닥에는 탑승자나 탑재된 화물의 무게를 측정하는 전자저울(110)이 설치되고, 전자저울(110)에 의해 측정된 중량은 제어수단(40)으로 전송된다. 상기 전자저울(110)은 오버로드(Over road) 장치 주변에 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 승강기(10)는 내부에 균형추(20)에 중량물(1)이 공급되거나 배출되는 동안 승객이 지루하지 않도록 그래픽 모니터(120)를 설치하여 중량물(1)이 공급·배출되는 장면을 볼 수 있도록 하고, 공급·배출되는 동안에는 브레이크가 동작하여 엘리베이터가 동작하지 않도록 한다.

한편, 본 발명에서 상기 중량물(1)은 쇠구슬인 것이 바람직하다. 여기서 중량물(1)로 쇠구슬을 사용하는 근본적인 이유는 물은 비중이 1인 반면 철은 비중이 7.8로서 부피를 크게 줄일 수 있어 유리하고, 이송스크류나 컨베이어 벨트를 사용 하면 2톤 정도의 중량물(1)은 단시간 내 건물의 최상부로 보낼 수 있으므로 운전시간의 단축을 이룰 수 있어 유리하다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 균형추(20)는 권상기(2)와 조속기(3) 및 주로프(4)에 의해 승강기(10)의 반대쪽에 설치되어 승강기(10)의 무게에 따라 중량물(1)을 가감하여 승강기(10)의 움직임과는 반대로 움직이는 것으로, 상기 균형추(20)는 일반적인 구동전동기의 구동력 대신에 승강기(10)를 상하로 이동시키기 위하여 내부에 중량물(1)이 저장될 수 있는 함체(210)를 가진다.

또한, 상기 균형추(20)는 상기 함체(210)의 상측으로 관통 형성된 중량물 인입구(212)를 통하여 다음에 설명하는 중량물 공급수단(30)에서 공급되는 중량물(1)이 유입되고, 상기 함체(210)의 하측으로 관통 형성된 중량물 배출구(214)를 통하여 다음에 설명하는 중량물 공급수단(30)으로 중량물(1)을 배출한다.

그리고, 함체(210)의 바닥에는 공급된 중량물(1)이 중량물 배출구(214) 쪽으로 안내되도록 경사면이 구비되고, 상기 함체(210) 내부에 공급된 중량물(1)의 총 무게를 측정하여 그 측정값 신호를 제어수단(40)으로 보내주는 전자저울(220)이 바닥에 내장된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 중량물 공급수단(30)은 상기 균형추(20)에 중량물(1)을 공급하는 것으로서, 승강로의 상·하단에 걸쳐서 설치되는 제1 중량물 저장호퍼(310)와 제2 중량물 저장호퍼(320) 및 이송스크류장치(330)로 구성된다.

먼저, 상기 제1 중량물 저장호퍼(310)는 승강로의 상측에 설치되는 것으로 서, 다음에 상세하게 설명되는 이송스크류장치(330)에서 떨어지는 중량물(1)을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통(312)과, 상기 중량물 저장통(312)의 공간을 수직으로 분리하는 다수개의 여닫이 문(314)이 구비되어 제어수단의 제어신호를 받아 개폐되어 중량물을 상기 균형추(20)로 공급한다. 또한, 상기 중량물 저장통(312)은 저장된 중량물(1)이 일측으로 모아지도록 경사면을 가지며, 상기 경사면의 측단에는 제어수단(40)의 개폐신호에 의해 개폐되는 중량물 공급공(316)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 중량물 공급공(316)의 일측으로 이동식 파이프(318)가 설치되어 있다. 상기 이동식 파이프(318)는 제어수단(40)의 제어신호를 받아 그 길이가 가변될 수 있도록 구성되어 상기 중량물 공급공(316)을 통해 빠져나오는 중량물(1)을 균형추(20)의 중량물 인입구(220)까지 안내하는 역할을 한다. 즉, 상기 이동식 파이프(318)는 승강기(10)가 승강된 후 목적 층에 정차할 때 제어수단(40)의 제어신호에 의해 연동되어 상기 제1 중량물 저장호퍼(310)와 균형추(20)를 연결시켜 중량물(1)을 안정적으로 공급할 수 있게 된다.

다음으로, 상기 제2 중량물 저장호퍼(320)는, 엘리베이터가 설치되는 승강로의 하측에 설치되는 것으로서, 상기 균형추(20)에서 배출되는 중량물(1)을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통(322)을 가지며, 또한 마찬가지로 상기 제2 중량물 저장호퍼(320)에도 균형추(20)에서 배출되는 중량물(1)을 안내하는 이동식 파이프(324)가 설치되어 있다. 상기 이동식 파이프(324)도 제어수단(40)의 제어신호를 받아 그 길이가 가변될 수 있도록 구성되어 상기 균형추(20)의 중량물 배출구(230)를 통해 빠져나오는 중량물(1)을 이송스크류장치(330)로 안정적으로 안내한다. 이때, 상기 제2 중량물 저장호퍼(320)의 경사면에 의하여 중량물(1)은 자동적으로 흐르게 되어 다음에 설명하는 이송스크류장치(330)에 공급되게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 이송스크류장치(330)는 일측에 투입구(331)와 타측에 배출구(332)를 구비하고 내부에 스크류 회전공간을 갖는 케이싱(333)과, 이 케이싱(333)의 내부에 이송스크류(334)를 내장시켜 구동모터(335)에 의한 회전력에 의해 상기 투입구(331)로부터 투입된 중량물(1)을 이송관(336)을 통하여 하단에서 상단으로 이송시키도록 한 것이다.

즉, 구동모터(335)가 구동하게 되면, 이 구동모터(335)의 출력축에 연결된 이송스크류(334)가 회전하게 된다. 이때 이송스크류(334)의 회전 방향이 반시계방향으로 회전하게 되면 중량물 저장통(322)에 저장된 중량물(1)이 케이싱(333)의 투입구(331)로 투입되어 이송스크류(334)의 골을 따라 상측으로 이송되게 되어 케이싱(333)의 배출구(332)로 배출되고 이송관(336)을 통하여 연속적으로 상측으로 이송되게 된다.

다음으로, 상기 제어수단(40)은 엘리베이터의 제어반에 설치되는 것으로서, 승강기(10)를 따라 이동하는 전원공급케이블(5)과 연결되어 승강기(10)의 속도제어 및 운행관리제어뿐만 아니라 상기 승강기(10) 및 균형추(20)에 설치된 전자저울(110,220)에 의해 측정된 탑승자나 탑재된 화물의 무게에 비례하여 상기 중량물 저장장치(310,320)로부터 균형추(20)로 중량물(1)을 공급하거나 상기 균형추(20)로부터 중량물 저장장치(310,320)로 중량물(1)을 배출시키는 것을 제어한다.

즉, 상기 제어수단(40)은 상기 승강기(10) 및 균형추(20)의 전자저울의 무게 측정값 신호에 따라 제1 중량물 저장호퍼(310)에 저장된 중량물(1)을 균형추(20) 내부로 공급하거나, 균형추(20)에 있던 중량물(1)을 제2 중량물 저장호퍼(320)로 배출하도록 제어하는 것이다. 또한, 상기 제어수단(40)은 상기 균형추(20)의 중량물 배출구(214)의 개폐, 제1 중량물 저장호퍼(310)의 중량물 공급공(316)의 개폐 및 이송식 파이프(318)의 동작, 제2 중량물 저장호퍼(320)의 이동식 파이프(324)의 동작을 제어하는 것과 동시에 상기 이송스크류장치(330)의 동작도 함께 연동 제어한다.

이하에서는, 상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 승강 동작을 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 승강기가 최하층, 균형추가 최상층에 도달한 경우의 예시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 우선 제2 중량물 저장호퍼(320)에는 중량물(1)이 쌓여있다. 제2 중량물 저장호퍼(320)의 바닥은 경사가 져 있으므로 중량물(1)은 이송스크류장치(330)의 케이싱(333)의 내로 들어가게 되므로 중량물(1)은 이송스크류(334)로 공급된다. 이후, 이송스크류(334)가 구동모터(335)에 의해 회전되면 중량물(1)은 이송관(336)을 통해 연속적으로 수직이동되어 제1 중량물 저장호퍼(310)에 저장된다.

이와 같은 상태에서, 승객이 승강기 내부의 상승버튼을 누르면 승강기(10)가 출발 전에 승강기(10) 바닥 아래에 설치된 전자저울(110)에 의해 승강기(10) 자체의 중량과 탑승객의 총 중량을 측정하여 소·중·대로 구분하고 그 신호를 전기적 으로 연결된 제어수단(40)으로 보낸다.

상기 제어수단(40)에서는 수신된 신호에 따라 승강기(10)의 총 중량보다 더 무겁도록 중량물(1)의 공급량을 계산하고, 제1 중량물 저장호퍼(310)의 이동식 파이프(318)를 균형추(20)의 중량물 인입구(212)로 연결시킨 다음 중량물 저장통(312)의 여닫이 문(314) 및 중량물 공급공(316)을 개폐시킨다. 이때 제어수단(40)의 신호에 의해 소·중·대로 구분되어 여닫이 문(314)의 개폐 수에 의해 소,중,대로 구분되어 승객수가 소수인 경우 제어수단(40)으로부터의 신호에 따라 여닫이 문(314)이 하나가 아래로 내려가 열리게 되고, 승객수가 다수인 경우에는 여닫이 문(314)이 다 열리게 되어 중량물 저장통(312)에 있던 중량물(1)이 중량물 공급공(316)을 거쳐 이동식 파이프(318)를 통해 균형추(30) 내로 들어간다. 도시된 도면은 승객수가 다수인 경우 여닫이 문(314)이 모두 열린 상태를 도시한 것이다. 이후, 중량물(1)이 균형추(30)의 함체(210) 내부로 모두 공급되면 중량물 공급공(316)이 닫히고, 이동식 파이프(318)는 원래의 위치로 복귀하면, 로프 그리퍼(Gripper)나 전자 브레이크(미도시)가 서서히 압력을 줄여 균형추(20)는 그 무게에 의하여 아래로 내려가고 승강기(10)는 반대로 상승하게 된다. 여기서, 공급되는 중량물(1)의 총 무게와 균형추(20) 자체의 무게를 합하여 승강기(10)와 탑승객 수를 더한 무게보다 대략 1.5∼2배 정도로 하면 균형추(20)의 무게로 인하여 승강기(10)는 상부로 올라가고 균형추(20)는 아래로 내려오게 됨으로써 승강기(10)는 승객의 요구에 따라 목적 층에 도착하게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 승강기가 최상 층, 균형추가 최하층에 도달한 경우의 예시도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 이 실시예에서는 승강기(10)가 최상층(5층)에서 대기하고 균형추(20)가 최하층(1층)에 내려와 무게 가감에 사용되는 중량물(1)을 하층에 설치된 제2 중량물 저장호퍼(320)에 배출하고 있는 상태를 도시한 것이다.

이와 같은 상태에서, 승객이 승강기 내부의 하강버튼을 누르게 되면 승강기(10)가 출발 전에 승강기(10) 바닥 아래에 설치된 전자저울(110)에 의해 승강기(10) 자체의 중량과 탑승객의 총 중량을 측정하여 그 측정된 신호를 전기적으로 연결된 제어수단(40)으로 보낸다.

상기 제어수단(40)에서는 수신된 신호에 따라 승강기(10)의 총 중량보다 더 가볍도록 중량물(1)의 배출량을 계산하고, 제2 중량물 저장호퍼(320)의 이동식 파이프(324)를 균형추(20)의 중량물 배출구(214)로 연결시킨 다음 균형추(20)의 중량물 배출구(214)를 개방시켜 중량물(1)이 제2 중량물 저장호퍼(320)로 배출되도록 한다.

이때, 균형추(20) 내에서는 배출되는 중량물(1)의 무게를 전자저울(220)에서 감지하여 계산된 무게까지 도달하게 되면 그 신호를 다시 제어수단(40)으로 보내어 균형추(20)의 중량물 배출구(214)를 닫게 하고, 이동식 파이프(324)가 원래의 위치로 복귀하면, 로프 그리퍼(Gripper)나 전자 브레이크(미도시)가 서서히 압력을 줄여 승강기(10)는 그 무게에 의하여 아래로 내려가고 균형추(20)는 반대로 상승하게 된다.

만약, 건축물이 상당히 큰 인텔리전트 빌딩과 같은 경우에는 중간 중간에 상 부 제1 중량물 저장호퍼(310)과 하부 제2 중량물 저장호퍼(320)를 설치하면, 즉 올라가다가 다시 내려와야 할 경우 중간에 설치된 제2 중량물 저장호퍼(320)에서 균형추(20)의 중량물(1)을 배출하면 다시 승강기(10)는 내려올 수 있다. 반대인 경우도 상기와 같이 하면 가능하다. 그러나, 상기와 같은 중량물 저장호퍼(310,320)를 매 층마다 설치하기는 곤란하므로 3층 또는 5층마다 설치하면 수요에 적정하게 대응할 수 있다. 이 때 특정 층에 설치된 중량물 저장호퍼(310,320)에 중량물(1)이 일정치를 넘거나 일정치 이하인 경우 중량물 저장호퍼(310,320) 내에 설치된 전자저울(미도시)에 의하여 이송스크류장치(330)의 이송관(333)에 의해 이송되는 중량물(1)을 계속해서 공급받게 된다.

한편, 건물의 층수가 5층인 경우, 승객이 3층에서 모두 내려도 승강기(10)는 5층까지 올라가면 균형추(20)는 반대로 기준층에 도착하여 균형추(20) 내의 모든 중량물(1)을 하층의 제2 중량물 저장호퍼(320)로 이동하면 승강기(10)는 제어수단(40)의 신호에 따라 다시 기준층으로 내려온다.

그리고, 소동력 엘리베이터가 상승이나 하강 시 제어수단(40)의 신호에 의하여 전기가 연결되어 있지 않은 구동전동기의 3상 중 2상의 위치를 변경하여 발전기로 동작시켜 브레이크 역할을 하는 즉, 동절기에는 구동전동기에서 발생된 전기를 저항기를 통해 열 에너지로 외부로 방출해 버리는 발전제동방식을 사용하고, 동절기 이외는 발생된 전기를 정화조의 폭기조에 연결하여 사용하는 회생제동 방식을 이용하여 승강기가 일정한 속도를 유지케 하며, 구동전동기의 용량은 승강기의 속도를 고려하여 결정한다.

한편, 도 7은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따른 소동력 엘리베이터의 사시도로서, 중량물 공급수단(30)으로 버킷컨베이어장치(340)가 구비된 것을 도시한 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 버킷컨베이어장치(340)를 보다 상세히 살펴보면, 상기 제1 중량물 저장호퍼(310)와 제2 중량물 저장호퍼(320)에 인접하게 수직설치되는 수직컨베이어(342)의 상·하측에 래치기어(344,344')를 형성하고, 상기 수직컨베이어(342)에 중량물(1)을 적어도 두 개 이상을 수용할 수 있는 버킷(346)을 설치하고, 수직컨베이어(342)의 일측에는 장력을 갖도록 하는 텐션기어(348)와, 상기 하측의 래치기어(344')의 중앙 후방에는 상기 수직컨베이어(342)를 구동시키는 구동모터(미도시)가 설치되어 구성된 것이다. 따라서, 수직컨베이어(342)에 설치된 버킷(346)이 하방으로 이동되고, 버킷(346)이 다시 상방으로 이동하는 어느 순간에 복수 개의 중량물(1)이 채워져 있는 제2 중량물 저장호퍼(320) 내로 들어가게 되므로 상기 중량물(1)이 버킷(346)에 담겨져 상방향으로 연속적으로 이송된다. 수직이송이 완료된 상태에서 버킷(346)의 방향이 바뀌게 되면 중력에 의해 버킷(346)에 담겨져 있던 중량물(1)이 제1 중량물 저장호퍼(310)로 떨어져 쌓이게 되는 것이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터가 설치된 건물의 층수 20층, 높이 60m인 구축물의 경우의 작동에 관하여 설명한다.

본 실시예에 사용되는 승용 엘리베이터는 11인승이고, 이를 구동하는 구동전동기 용량은 11㎾으로 한다.

먼저, 본 발명에 따른 중량물(1)을 쇠구슬로 사용하면 건물의 상부 60m 까지 쇠구슬을 올리는데 사용되는 컨베이어의 용량은 5.5㎾을 사용하면 쇠구슬의 공급량은 분당 0.28톤이므로, 소동력 엘리베이터를 움직이는데 필요한 쇠구슬의 양은 최소 1.96톤{65(kg/1인 평균무게)×11인=715kg(정원), 승강기 무게 1톤, 균형추(20)의 기본 무게 0.6톤이므로, 2.58톤(1.71×1.5배)-0.6톤(균형추(20))=1.96톤}으로 7분이 소요되나, 일반적인 아파트 등의 경우 정원이 모두 승차하는 경우는 드물며, 아파트 상부의 제1 중량물 저장호퍼(310)를 4톤 정도의 용량을 설치하면 수요에 적절히 대처할 수 있다.

이러한 엘리베이터는 승용뿐 아니라, 전망용이나 장애자용에 적합하며, 잦은 운행정지로 상기와 같이 쇠구슬 공급 및 배출하는 시간이 문제가 되면 비중이 보다 높은 물질을 사용하면 가능하다.

여기서 일반적으로 사용하는 엘리베이터 구동전동기 용량이 11㎾라면 우선 변압기 용량이 50KVA가 필요하며 여기서 전기기본요금이 상승하고 엘리베이터 급제동·출발에 따라 전력량요금이 상승한다. 따라서 한전 패드변압기나 주상변압기의 용량이 증가하고, 엘리베이터를 사용하지 않는 심야시간대에는 엘리베이터 전용변압기 무 부하 손실이 증가하며, 전용이 아닌 공용변압기라 할지라도 50KVA만큼 공용변압기 용량이 증가하고, 증가된 용량만큼 무 부하 손실이 증가한다.

그러나, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터는 컨베이어 5.5kW를 설치하여 상부로 이송시킨다면 5.5kW정도는 Y-△기동이 가능하므로 별도의 변압기가 필요하지 않고 일반 전등, 전열용 변압기에서 5.5kW 용량만 추가하여 그대로 사용이 가능하 다. 따라서, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터는 50KVA에 해당하는 전기기본요금 절약과 사용량요금 및 무 부하 전력요금이 절약된다. 그러므로 획기적인 에너지 절약이 가능하며, 종래의 인버터운전인 경우도 발생되는 고조파로 인하여 다른 기기에 악 영향을 미치고 구동전동기 용량만큼 변압기 용량이 증가하는 문제점이 해결되는 것이다.

이하에서는, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터의 전기요금과 종래의 일반적인 엘리베이터의 전기요금을 보다 구체적으로 비교하여 설명하기로 한다.

먼저, 전기요금 절감액을 산정하기 전에 승강기 내부 조명시설, 문 개폐 등은 동일하므로 제외하고, 구동전동기 사용과 미사용에 따른 비용을 구체적으로 검토하면 다음과 같다.

일반용 전력(을) 선택 I 고압A인 경우(2006년 초 기준), 기본요금은 5,480원(㎾당)이고, 전력량요금은 89.8원(㎾/중간, 최대부하의 평균치, 경 부하는 많이 사용치 않으므로 제외)이고, 건물의 높이는 60m 20층이고, 일일 평균 8시간 사용하고, 엘리베이터 구동전동기 용량이 11㎾인 경우(인버터 방식과 비교)라고 한다면 종래 방식의 엘리베이터의 전기요금은, 전기기본요금은 5,480원×11㎾×1.1(부가세)=66,308원(1개월)이고, 전력량요금은 89.8원×11㎾×8시간×30일×1.1(부가세)=260,779원(1개월)이므로, 1개월분 전기요금은 327,087원이며 1년분은 3,925,044원이 된다.

한편, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터를 적용하면 이송스크류장치(330)에서 구동모터(335)의 용량: 5.5㎾이고, 균형추(20)에서 중량물 배출구(214)의 개폐 전력 및 제1 중량물 저장호퍼(310)에서 중량물 공급공(316)의 개폐전력 용량: 0.5㎾이고, 전기기본요금은 5,480원×6㎾(5.5㎾+0.5㎾)×1.1(부가세)=36,168원(1개월)이고, 전력량요금은 89.8원×6㎾×8시간×30일×1.1(부가세)=142,243원(1개월)이므로, 1 개월분 전기요금은 178,411월이며 1 년분은 2,140,932원이 된다.

따라서, 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터와 종래의 엘리베이터의 그 비용차액은 1,784,112원으로 승강기 내의 조명, 환기팬, 엘리베이터 문 개폐에 사용되는 전기는 동일하므로 비교에서 제외하더라도 1년에 1,770,000원 정도의 전기요금이 절약될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 별도의 변압기 사용에 따른 무 부하 손실분과 이용시간이 많으면 많을수록 그 차액은 더욱더 증가하게 된다.

그리고, 종래의 인버터 방식과 본 발명에 따른 운전방식을 비교하면 인버터 방식은 고주파 발생이 예상되고, 본 소동력 엘리베이터 운전방식은 이송스크류나 컨베이어 벨트에 사용하는 구동전동기를 인버터로 적용한다면 역시 더욱더 많은 에너지 절감을 가져올 수 있으나, 근본적인 차이는 본 소동력 엘리베이터 운전방식은 승강기(10)가 상승할 경우는 중량물(1)의 무게로 상승하므로 중량물(1)을 상층으로 올리는데 소모되는 이송스크류장치(330)의 구동모터(335)의 동력이 필요하나, 반대로 하강할 경우는 승강기(10)의 자체무게로 하강하므로 동일 조건일 경우에도 반 정도의 에너지만 소모되는 장점이 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 소동력 엘리베이터는 승강로 상·하부 벽면 내부에 상부 제1 중량물 저장호퍼(310)와 하부 제2 중량물 저장호 퍼(320)를 설치하고 이들을 이송스크류장치(330)로 연결하여 중량물(1)이 상·하측으로 원활하게 공급될 수 있도록 구비되어, 승객수와 승강기의 무게를 고려하여 승강기(10) 바닥 내부에 설치된 전자저울(110)에서 보내는 신호를 전기적으로 연결된 제어수단(40)에서 감지하여 제1 중량물 저장호퍼(310)에 설치된 중량물 공급공(314)을 개폐시켜 일정량의 중량물(1)을 균형추(20)로 공급해 주면 균형추(20)의 무게에 의하여 균형추(20)는 아래로 내려가고, 승강기(10)는 반대로 상부로 상승하며, 승강기(10)가 최상부에 도달하면 기준층에 도달한 균형추(20)는 제어수단(40)의 신호에 따라 균형추(20) 내의 중량물(1)을 제2 중량물 저장호퍼(320)로 배출하므로 균형추(20)가 승강기(10)보다 가벼워져 다시 승강기(10)는 하강하고 균형추(20)는 상부로 상승하는 시스템으로 구동전동기에 전기가 공급되지 않고, 승강기(10)가 하강 시는 중력에 의한 자체무게로 하강하므로 획기적 에너지 절감을 도모할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

지금까지 본 발명의 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 청구범위에 기재된 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 상술한 바와 같이 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 기술 사상을 한정하는 것이 아니라 예시한 것으로 해석되어야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 소동력의 컨베이어벨트에 의한 중량물의 무게를 이용하여 승강기를 상부로 이동시키고, 승강기가 하강 시는 자 체 무게로 하강하므로 전력사용량이 기존의 엘리베이터보다 반으로 줄어 획기적인 전력절감이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 승강기 안전성 측면에서도 재난을 대비하여 승강로 하단에 무정전 전원장치를 설치하면 사용전력량이 적으므로 안정적으로 전력을 공급받아 사고 시에도 무정전전원장치의 용량만큼 승강기를 안정적으로 운행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 비상용 엘리베이터로서 적합하며 전망용이나 고속용으로 설치된다면 더욱더 많은 에너지절약과 안전성을 추구할 수 있으며 큰 용량의 화물용 리프트에도 적용가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 구동전동기에서 회생제동 시 발생하는 전력을 정화조 내부에 설치하는 폭기조에 공급하면 폭기조 사용전력의 절감을 가져올 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 건물의 승강로에 설치되는 엘리베이터에 있어서,

   사람 또는 화물을 운반하며, 탑승자나 탑재된 화물의 무게를 측정하는 전자저울이 바닥에 내장되어 있는 승강기와;

   상기 승강기와 연결되고, 승강기의 무게에 따라 중량물을 가감하여 승강기의 움직임과는 반대로 움직이는 균형추와;

   승강로의 상측에 설치되어 제어수단의 제어신호에 의해 일정량의 중량물을 균형추로 공급하는 제1 중량물 저장호퍼와, 승강로의 하측에 설치되어 상기 균형추에서 배출되는 중량물을 받아 모아 저장하는 제2 중량물 저장호퍼, 그리고 일측에 투입구와 타측에 배출구를 구비하고 내부에 스크류 회전공간을 갖는 케이싱과, 상기 케이싱의 내부에 이송스크류를 내장시켜 구동모터에 의한 회전력에 의해 상기 제2 중량물 저장호퍼로부터 투입된 중량물을 투입구로 공급받아 이송관을 통하여 상측으로 이송시켜 배출구를 통해 상기 제1 중량물 저장호퍼로 공급하는 이송스크류장치로 구성되어 상기 균형추에 중량물을 공급하는 중량물 공급수단과;

   상기 승강기의 무게에 따라 상기 중량물 공급수단으로부터 균형추로 중량물을 공급하거나 상기 균형추로부터 중량물 공급수단으로 중량물을 배출시키는 것을 제어하는 제어수단;을 포함하여 이루어지되,

   상기 승강기의 상승시에는 승강기 내의 탑승자나 탑재된 화물의 전체무게를 측정하여, 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 무겁도록 균형추에 중량물을 공급하여 승강기를 상승시키고, 승강기의 하강시에는 승강기의 전체무게보다 균형추의 무게를 더 가볍도록 균형추에서 중량물을 배출하여 승강기의 자체중력에 의해 하강시키는 것을 특징으로 하는 소동력 엘리베이터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 균형추는,

   상기 중량물 공급수단으로부터 중량물을 공급받는 중량물 인입구와, 하부면에 설치되어 제어수단의 제어신호를 받아 일정량의 중량물을 중량물 공급수단으로 배출시키는 중량물 배출구가 설치된 함체와;

   상기 함체의 바닥에 내장되어 함체 내부의 중량물의 무게를 측정하여 그 측정값을 제어수단으로 보내주는 전자저울;이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 소동력 엘리베이터.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 중량물 저장호퍼는,

   승강로의 일측에 고정되어 이송스크류장치의 이송벨트에서 공급되는 중량물을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통과;

   상기 중량물 저장통의 공간을 수직으로 분리하는 다수개의 여닫이 문과;

   상기 중량물 저장통의 하측으로 배출공이 형성되어 중량물 배출공을 통해 빠져나오는 중량물을 균형추로 안내하는 이동식 파이프;를 포함하여 구비되어,

   상기 제어수단의 제어신호를 받아 여닫이 문을 개폐시켜 중량물을 상기 균형추로 공급하는 것을 특징으로 하는 소동력 엘리베이터.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 중량물 저장호퍼는,

   승강로의 일측에 고정되어 균형추에서 배출되는 중량물을 받아 모을 수 있는 중량물 저장통과;

   상기 중량물 저장통의 상측에 설치되어 균형추에서 배출되는 중량물을 안내하는 이동식 파이프;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 소동력 엘리베이터.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 승강기는,

   내부벽면에 상기 균형추에 중량물이 공급되거나 배출되는 상태를 보여주는 그래픽 모니터가 설치되는 것을 특징으로 하는 소동력 엘리베이터.

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