JP2014169174A - エレベータの停電時救出運転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】停電発生時に蓄電部の充電容量が不足している場合でも停電時救出運転を可能とする停電時救出運転装置を提供する。
【解決手段】停電を検出すると、かごを停止させて永久磁石式同期電動機を制動した後、蓄電部の充電容量が所定値以上の場合は、蓄電部をインバータに供給する開閉手段を閉成し、蓄電部の電力を使用してインバータの駆動によりかごを運転させ、充電容量が所定値未満で、かごと釣り合い錘との釣り合いが取れていない場合には、開閉手段は開放したままで、永久磁石式同期電動機を蓄電部が充電される充電手段に接続切換し、電磁ブレーキを解放してかごを運転させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、商用電源の停電時に階間に停止したかごを最寄階まで運転して乗客を救
出する停電時救出運転装置に係るものである。

従来のエレベータの停電時救出運転装置は、交流電源を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換し、かごを昇降する電動機を駆動するインバータと、インバータの制御を行う制御部と、交流電源を変換して直流電源を制御部に供給する電源回路と、蓄電部をインバータの入力及び電源回路の出力に接続する蓄電部接続回路とを備え、制御部は停電を検出したときには蓄電部接続回路を通じて蓄電部の直流電源をインバータ及び電源回路に供給して、かごを最寄階まで運転し乗客を救出する技術が提案されている。

特開平７−１５７２２８号公報

しかしながら、従来のエレベータの停電時救出運転装置では、停電が短期間の間で複数回発生すると、蓄電部への充電が十分に行われていない状態で停電時救出運転が実行されることとなり、最終的には蓄電部の充電容量不足により、停電が発生しても停電時救出運転ができなくなることを見出した。

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あり、制御部が停電を検出したときの蓄電部の充電容量が所定値以下であった場合には、インバータによるモータ回転制御から、ブレーキ解放によるモータ回転制御に切換えることで、蓄電部の充電容量不足時に停電が発生しても停電時救出運転を可能とする停電時救出運転装置を提供するものである。

本発明のエレベータの停電時救出運転装置は、商用電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、直流電力を交流電力に変換し、かごと釣り合い錘を昇降させる永久磁石式同期電動機を駆動するインバータと、インバータの駆動制御と永久磁石式同期電動機を制動する電磁ブレーキ制御とを行う制御部と、インバータの入力に開閉手段を介して設けられた蓄電部と、蓄電部を充電する充電手段と、蓄電部の充電容量を検出する充電容量検出手段と、一端は永久磁石式同期電動機に接続され、他端をインバータと充電手段とを接続切換する接続切換手段と、商用電源の停電検出を行う停電検出手段と、を備え、制御部は、停電検出の信号が入力され、かごを停止させて永久磁石式同期電動機を制動した後、充電容量が所定値以上の場合は、開閉手段を閉成し、蓄電部の電力を使用してインバータの駆動によりかごを運転させ、充電容量が所定値未満で、かごと釣り合い錘との釣り合いが取れていない場合には、開閉手段は開放したままで、他端をインバータから充電手段に接続切換し、電磁ブレーキを解放してかごを運転させる電磁ブレーキ解放運転の指示を行うものである。

上記のように構成されたエレベータの停電時救出運転装置は、停電検出後、充電容量検出手段で検出される蓄電部の充電容量が所定値以上の場合は、蓄電部の電力を使用してインバータの駆動によりかごを運転させ、充電容量が所定値未満の場合は、電磁ブレーキを解放してかごを運転させることができ、蓄電部の充電容量不足時に停電が発生しても停電時救出運転が可能となる。さらに、電磁ブレーキを解放して運転するときの永久磁石式同期電動機の回生電力を蓄電部に充電することで、蓄電部の充電容量不足を補うことができる。

本発明の実施の形態１のエレベータの停電時救出運転装置の構成図である。 本発明の実施の形態１の救出運転時のフローチャートである。 本発明の実施の形態１の救出運転時のフローチャートである。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１の停電時救出運転装置を適用したエレベータを示す構成図である。図１においてエレベータは、永久磁石式同期電動機１と、永久磁石式同期電動機１の回転軸に接続された巻上機２と、巻上機２に巻き掛けられたロープ３と、このロープ３の一端に吊下げられたかご４及び他端に吊下げられた釣り合い錘５を備え、永久磁石式同期電動機１の回転によりかご４及び釣り合い錘５が昇降される。

かご４及び釣り合い錘５が昇降される昇降路内には、各乗場の床付近にドアゾーン検出板６が設けられている。ドアゾーンとはかご４が乗場に停止した際に戸開を許可する範囲であり、かご４側に備えたドアゾーン検出器７でドアゾーン検出板６の有無を検出することで、かご４が戸開可能なドアゾーンに停止しているかどうかを判断する。また、かご４にはかご内の乗客等の荷重を測定するための荷重検出器９が設けられている。

エレベータの停電時救出運転装置は、商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２と、直流電力を交流電力に変換し永久磁石式同期電動機１を駆動するインバータ１３と、インバータ１３を制御する制御部１４と、制御部１４に制御電源を供給するＡＣ／ＤＣ変換器１５と、停電時にはインバータ１３及び制御部１４に対して電力を供給する電力蓄積器２０を備えている。

コンバータ１２は、ダイオード等で形成され、商用電源１１の交流電力を直流電力に変換し、その出力を直流母線１７に出力する。この直流母線１７には直流電力のリップル分を平滑するコンデンサ１８が接続されている。

インバータ１３は、トランジスタやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等で形成され、直流母線１７の直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換し、永久磁石式同期電動機１を駆動する。

商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１５から制御電源を供給される制御部１４は、エレベータ全体の管理・制御を行うものであり、かご４の起動・停止指令とともにかご４の位置・速度指令を作成し、インバータ１３へ指令信号を出力する。また、制御部１４は電磁ブレーキ８の制御により、かご４の停止中はかご４が昇降しないよう永久磁石式同期電動機１を制動し、かご４の昇降中は永久磁石式同期電動機１の制動を解除する。

電力蓄積器２０には、蓄電部としてのバッテリ２１と、バッテリ２１への充電を行う充電手段としての充電器２２と、バッテリ２１の充電容量を検出する充電容量検出手段としての充電容量検出器２４と、停電検出時にバッテリ２１と直流母線１７を接続する開閉手段としての常開接点２５と、停電検出時にバッテリ２１の電力を電圧変換して制御電源を制御部１４へ供給するＤＣ／ＤＣ変換器２３と、バッテリ２１とＤＣ／ＤＣ変換器２３とを接続する常開接点２６が備えられている。さらに、常開接点２５と直流母線１７の正極との間、ＤＣ／ＤＣ変換器２３の正極出力と制御部１４の正極入力との間、ＡＣ／ＤＣ変換器１５の正極出力と制御部１４の正極入力との間には、それぞれ逆電圧印加防止用のダイオード２７、２８、１６が備えられている。

永久磁石式同期電動機１の入力端子には接続切換手段としての常閉接点３０及び常開接点３１の一端が接続され、常閉接点３０の他端はインバータ１３に接続され、常開接点３１の他端は充電器２２の入力に接続されている。さらに充電器２２の入力には常閉接点２９を介して商用電源１１が接続され交流電力が供給される。

なお、以上の常開接点２５、２６、３１及び常閉接点２９、３０は、コンバータ１２の入力側に設けられた停電検出手段としての電圧検出器３２が商用電源１１の停電を検知した停電検知信号と、充電容量検出器２４からの信号を制御部１４が入力して開閉制御が行われる。

以上のように構成された停電時救出運転装置の動作について図２のフローチャートで説明する。かご４の走行中に、制御部１４が電圧検出器３２から停電検知信号を入力すると（ステップＳ１００）、制御部１４は常開接点２６を閉成し（ステップＳ１０１）、バッテリ２１の電力をＤＣ／ＤＣ変換器２３で電圧変換して制御部１４へ供給する。つぎに制御部１４は、インバータ１３に対して永久磁石式同期電動機１の停止指令を出し、永久磁石式同期電動機１が停止した後、電磁ブレーキ８により制動を行いかご４を停止させる（ステップＳ１０２）。

かご４が停止した後、制御部１４はドアゾーン検出器７の信号を入力し（ステップＳ１０３）、かご４がドアゾーンにいる場合にはステップＳ１１４に進む。かご４がドアゾーンにいない場合には、充電容量検出器２４からの信号を入力し、バッテリ２１の充電容量が、かご４内の乗客等の荷重の大小に関わらずインバータ１３を駆動できる規定値以上かどうかを判断する（ステップＳ１０４）。

バッテリ２１の充電容量が規定値以上の場合には、制御部１４は常開接点２５を閉成し（ステップＳ１０６）、バッテリ２１を直流母線１７に接続し、インバータ１３に電力を供給する。つぎに制御部１４はインバータ１３を駆動し電磁ブレーキ８を解放する。（ステップＳ１０７）。つぎに、荷重検出器９で検出されるかご荷重を含むかご重さと釣り合い錘５の重さとを比較する（ステップＳ１０８）。ここでは、電磁ブレーキ８を解放したときに、かご４と釣り合い錘５が上下走行せず釣り合う状態のかご重さの範囲を、釣り合い錘５の重さと等しいと判断する。

かご重さが釣り合い錘５の重さ以上の場合には、インバータ１３を駆動し、かご４を低速で下降運転させる（ステップＳ１０９）。これに対して、かご重さが釣り合い錘５の重さ以上ではない場合は、インバータ１３を駆動し、かご４を低速で上昇運転させる（ステップＳ１１０）。これはバッテリ２１の電力消費の大きい力行運転ではなく、バッテリ２１の電力消費の小さな回生運転を行うためである。

上昇運転または下降運転の開始直後から、ドアゾーン検出器７の信号を常時監視し（ステップＳ１１１）、ドアゾーンを検出したら、制御部１４は、インバータ１３に対して永久磁石式同期電動機１の停止指令を出し、永久磁石式同期電動機１が停止した後、電磁ブレーキ８により制動を行いかご４を停止させる（ステップＳ１１２）。つぎに、制御部１４は常開接点２５を開放し（ステップＳ１１３）、直流母線１７からバッテリ２１を切り離す。さらに、かご４のドア（図示せず）を一定時間開き、乗客が確実に脱出できる所定時間後にドアを閉じる（ステップＳ１１４）。

ステップＳ１０４でバッテリ２１の充電容量が規定値未満であった場合には、ステップＳ１０５でかご重さと釣り合い錘５の重さとを比較する。ここで、かご重さが釣り合い錘５の重さと等しくなかった場合には、制御部１４は常閉接点２９を開放して、商用電源１１を充電器２２の入力から切り離す。さらに常閉接点３０の開放と常開接点３１の閉成で永久磁石式同期電動機１の接続をインバータ１３から充電器２２に切換する（ステップＳ１２０）。

つぎに、電磁ブレーキ８を解放する（ステップＳ１２１）。電磁ブレーキ８が解放されると、かご重さが釣り合い錘５の重さより重い場合には下降方向にかご４は走行し、かご重さが釣り合い錘５の重さより軽い場合には上昇方向にかご４は走行する。かご４が走行すると、永久磁石式同期電動機１が回転され永久磁石式同期電動機１は発電機として電力を発生する。この発生した電力は充電器２２の入力に供給され、充電器２２によりバッテリ２１は充電される。

かご４が走行を開始後は時間の経過と共に速度を増すため、電磁ブレーキ８の解放から第１の所定時間後に電磁ブレーキ８を第２の所定時間制動してかご４の速度を減速または停止させる（ステップＳ１２２）。つぎに、ドアゾーン検出器７の信号を入力し（ステップＳ１２３）、ドアゾーンが検出されるまでステップＳ１２１とステップＳ１２２を繰り返し実行する。ドアゾーンが検出されたら、制御部１４は常開接点３１の開放と常閉接点３０の閉成で永久磁石式同期電動機１の接続を充電器２２からインバータ１３に切換する。さらに、常閉接点２９を閉成して、商用電源１１を充電器２２の入力に接続する（ステップＳ１２４）。つぎに、かご４のドアを一定時間開き、乗客が確実に脱出できる所定時間後にドアを閉じる（ステップＳ１２５）。

電磁ブレーキ８を解放後の、かご４の速度変化は、かご重さと釣り合い錘５の重さの差が大きければ大きいほど大きくなる。したがって、電磁ブレーキ８の解放時間（第１の所定時間）及び制動時間（第２の所定時間）は、荷重検出器９で検出されるかご荷重に応じて決定することが好ましい。

ステップＳ１０５で、かご重さが釣り合い錘５の重さと等しかった場合には、ステップＳ１０６へ進み、インバータ１３の駆動によりかご４を運転する。かご重さが釣り合い錘５の重さと等しい場合は、かご４と釣り合い錘５とが釣り合った状態であり、電磁ブレーキ８を開放したときの永久磁石式同期電動機１に対するインバータ１３の保持電流はわずかであり、その後ステップＳ１１０でかご４を上昇運転させる場合の出力電流もわずかであるため、バッテリ２１の充電容量が規定値未満であってもかご４を運転させることは可能である。

なお、ステップＳ１０３で、かご４がドアゾーンにいる場合や、停電検出時にかご４が乗場に停止中の場合には、かご４の運転は行わず直接ステップＳ１１４を実行する。

以上のように構成された実施の形態１のエレベータの停電時救出運転装置は、商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２と、直流電力を交流電力に変換し、かご４と釣り合い錘５を昇降させる永久磁石式同期電動機１を駆動するインバータ１３と、インバータ１３の駆動制御と永久磁石式同期電動機１を制動する電磁ブレーキ８の制御とを行う制御部１４と、インバータ１３の入力に常開接点２５を介して設けられたバッテリ２１と、バッテリ２１を充電する充電器２２と、バッテリ２１の充電容量を検出する充電容量検出器２４と、一端は永久磁石式同期電動機１に接続され、他端をインバータ１３と充電器２２とを接続切換する常閉接点３０及び常開接点３１と、商用電源１１の停電検出を行う電圧検出器３２と、を備え、制御部１４は、停電検出の信号が入力され、かご４を停止させて永久磁石式同期電動機１を制動した後、充電容量が所定値以上の場合は、常開接点２５を閉成し、バッテリ２１の電力を使用してインバータ１３の駆動によりかご４を運転させ、充電容量が所定値未満で、かご４と釣り合い錘５との釣り合いが取れていない場合には、常開接点２５は開放したままで、他端をインバータ１３から充電器２２に接続切換し、電磁ブレーキ８を解放してかご４を運転させる電磁ブレーキ解放運転の指示を行う。

これにより、停電検出後、充電容量検出器２４で検出されるバッテリ２１の充電容量が所定値以上の場合は、バッテリ２１の電力を使用してインバータ１３の駆動によりかご４を運転させ、充電容量が所定値未満の場合は、電磁ブレーキ８を解放してかご４を運転させることができ、バッテリ２１の充電容量不足時に停電が発生しても停電時救出運転が可能となる。さらに、電磁ブレーキ８を解放して運転するときの永久磁石式同期電動機１の回生電力をバッテリ２１に充電することで、バッテリ２１の充電容量不足を補うことができる。

また、電磁ブレーキ解放運転は、電磁ブレーキ８を第１の所定時間解放した後、第２の所定時間制動する手順を繰り返すことが好ましい。

これにより、電磁ブレーキ解放運転により、かご４の速度が大きくなりすぎることを抑制することができる。
また、第１の所定時間及び第２の所定時間は、かご４の重さに応じて設定することが好ましい。

電磁ブレーキ８を解放後の、かご４の速度変化は、かご重さと釣り合い錘５の重さの差が大きければ大きいほど大きくなる。したがって、電磁ブレーキ８の解放時間（第１の所定時間）及び制動時間（第２の所定時間）は、かご重さと釣り合い錘５の重さの差が大きい時には短くし、かご重さと釣り合い錘５の重さの差が小さい時には長くすることで、速度が大きくなったり、走行時間が長くなったりすることを防止することができる。

１ 永久磁石式同期電動機、４ かご、５ 釣り合い錘、８ 電磁ブレーキ、１１ 商用電源、１２ コンバータ、１３ インバータ、１４ 制御部、２１ バッテリ、２２ 充電器、２４ 充電容量検出器、２５ 常開接点、３０ 常閉接点、３１ 常開接点、３２ 電圧検出器

Claims (3)

1. 商用電源の交流電力を直流電力に変換するコンバータと、
   前記直流電力を交流電力に変換し、かごと釣り合い錘を昇降させる永久磁石式同期電動機を駆動するインバータと、
   前記インバータの駆動制御と前記永久磁石式同期電動機を制動する電磁ブレーキ制御とを行う制御部と、
   前記インバータの入力に開閉手段を介して設けられた蓄電部と、
   前記蓄電部を充電する充電手段と、
   前記蓄電部の充電容量を検出する充電容量検出手段と、
   一端は前記永久磁石式同期電動機に接続され、他端を前記インバータと前記充電手段とを接続切換する接続切換手段と、
   前記商用電源の停電検出を行う停電検出手段と、を備え
   前記制御部は、前記停電検出の信号が入力され、前記かごを停止させて前記永久磁石式同期電動機を制動した後、
   前記充電容量が所定値以上の場合は、前記開閉手段を閉成し、前記蓄電部の電力を使用して前記インバータの駆動により前記かごを運転させ、
   前記充電容量が所定値未満で、前記かごと前記釣り合い錘との釣り合いが取れていない場合には、前記開閉手段は開放したままで、前記他端を前記インバータから前記充電手段に接続切換し、前記電磁ブレーキを解放して前記かごを運転させる電磁ブレーキ解放運転の指示を行うことを特徴とするエレベータの停電時救出運転装置。
2. 前記電磁ブレーキ解放運転は、前記電磁ブレーキを第１の所定時間解放した後、第２の所定時間制動する手順を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のエレベータの停電時救出運転装置。
3. 前記第１の所定時間及び前記第２の所定時間は、前記かごの重さに応じて設定することを特徴とする請求項２に記載のエレベータの停電時救出運転装置。

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