JP2018188268A - エレベーター装置及びエレベーター制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬時停電などの停電発生時にエレベーターの運転が停止することを極力防ぐ。
【解決手段】入力交流電源の停電を検出する停電検出部９と、停電検出部９が停電を検出した際に、乗りかごの停止階を最寄階に設定し、電動機６による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度に変化させる制御部１２とを備える。停電発生時に抑制した走行速度又は加速度に変化させることで、停電発生時に、インバーター５の入力側に接続された平滑コンデンサ４に蓄積された電力で駆動できる時間を延ばし、乗りかごを最寄階に停止できる可能性を高くすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーター装置及びエレベーター制御方法に関する。

エレベーター装置は、外部から供給される三相交流電源を直流電源に変換し、変換された直流電源をインバーターに供給して、インバーターで得られた交流電源で、モータを駆動する装置である。

このようなエレベーター装置は、停電発生時には運転中の乗りかごを非常停止させるようにしている。非常用の電源が用意されたエレベーター装置であれば、停電時であっても、その非常用の電源を使用して運転が継続できる場合もあるが、非常用の電源を備えていないエレベーター装置もある。
特許文献１には、エレベーター装置に供給される電源の停電などの異常を検出する技術が記載されている。

特開２００１−３０２１３２号公報

ところで、停電には、数秒以上の比較的長い時間継続する停電の他に、１秒未満の非常に短い時間だけ停電する、いわゆる瞬時停電と称されるものがある。この瞬時停電は、電力会社側の送電系統の切り替わりや、ビル内での受電設備での何らかの不具合など、様々な要因で発生する。
瞬時停電であっても、エレベーター制御装置は、通常の比較的長い時間の停電と同じように停電の発生を検出するため、乗りかごが非常停止する。

乗りかごが非常停止すると、停電復旧後に、予め定められた停電復旧の手順を経て運転を再開させる必要がある。このため、停電そのものが瞬時停電で、直ぐに復旧したとしても、運転再開が迅速にできない場合がある。特に、停電の発生で、乗りかごが本来の停止位置でない昇降路の途中で停止した場合には、乗りかご内の乗客の救出のための作業に時間がかかる場合があり、停電の発生時であっても、乗りかごが昇降路の途中で停止することは好ましくない。

本発明は、瞬時停電などの停電発生時にエレベーターの運転が停止することを極力防ぐことができるエレベーター制御装置及びエレベーター制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならは、入力交流電源を直流電源に変換するコンバーターと、コンバーターにより変換された直流電源を、乗りかご駆動用交流電源に変換するインバーターと、インバーターが出力する乗りかご駆動用交流電源により駆動される電動機と、インバーターの直流電力入力側に接続された平滑コンデンサと、入力交流電源又はコンバーターが出力する直流電源から、入力交流電源の停電を検出する停電検出部と、停電検出部が停電を検出した際に、乗りかごの停止階を最寄階に設定し、電動機による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度に変化させて、平滑コンデンサに蓄積された電力で駆動できる時間を延ばす制御を行う制御部と、を備えるエレベーター装置としたものである。

本発明によれば、停電発生時に、インバーターの入力側に接続された平滑コンデンサに蓄積された電力で乗りかごを駆動できる時間を延ばすことができ、停電発生時であっても乗りかごを最寄階に停止させることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施の形態例による全体構成の例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例によるエレベーター制御装置に適用されるコンピュータのハードウェア構成の例を示す構成図である。 本発明の一実施の形態例による停電時の電源電圧の時間による変化の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による停電時の電源電力の時間による変化の例を示す特性図である。 本発明の一実施の形態例による停電発生時の制御処理例を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態例（以下「本例」と称する）を、添付図面を参照して説明する。
［１．全体構成］
図１は、本例のエレベーター装置の全体構成の例を示す図である。
本例のエレベーター装置には、外部から三相交流電源である商用電源１が供給される。この商用電源１は、電磁接触器２を介してコンバーターダイオード３に供給され、直流電源に変換される。コンバーターダイオード３で変換された直流電源は、インバーター５で乗りかご駆動用の交流電源に変換され、変換された乗りかご駆動用の交流電源が電動機６に供給される。インバーター５が出力する交流電源は、後述する制御部１２からの指令により周波数などの出力状態が設定される。

コンバーターダイオード３とインバーター５との間の直流電源の伝送路には、平滑コンデンサ４が接続されている。平滑コンデンサ４は、コンバーターダイオード３が出力する直流電源の電圧を一定電圧に平滑化させるためのものである。この平滑コンデンサ４がインバーター５の直流電源入力側に接続されていることで、インバーター５に供給される直流電源が安定した電圧になり、これによりインバーター５は安定した変換動作を行うことができる。

電動機６には、メインロープ１３が巻き掛けられている。このメインロープ１３の一端には釣合いおもり７が取り付けられ、他端には乗りかご８が取り付けられている。そして、電動機６によるメインロープ１３の巻き上げにより、乗りかご８が昇降路内を走行する。ここで、制御部１２からの指示により、インバーター５が出力する交流電源の周波数が設定され、この設定された周波数で電動機６の回転状態の制御が行われる。すなわち、乗りかご８の走行位置（昇降位置）が、制御部１２により制御されることになる。

制御部１２は、商用電源１が供給される制御電源回路１１により得られた電源（例えば直流電源）により作動する。この制御電源回路１１も、商用電源１を変換する際に、その変換された直流電源を安定化させるための平滑コンデンサ（不図示）を備える。なお、制御電源回路１１は、商用電源１の停電時に作動する停電用補助電源を備えるようにしてもよい。

コンバーターダイオード３が出力する直流電源の電圧は、電圧検出部１０で検出される。この電圧検出部１０には、停電検出部９が接続されている。停電検出部９は、電圧検出部１０が検出した電圧値に基づいて、商用電源１の停電検出処理を行う。ここで検出する停電には、非常に短い時間だけ停電する瞬時停電も含まれる。また、停電検出部９は、停電が復旧した際に、その停電復旧についても検出する。
制御部１２は、停電検出部９が停電や停電復旧を検出した場合に、停電時の制御動作を行う。停電時の制御動作の詳細については後述するが、ここでは、平滑コンデンサ４に蓄積された電力が極力持続するように、電動機６によるメインロープ１３の走行速度を抑制させる制御を行う。

乗りかご８には、かご内制御部１４が配置される。かご内制御部１４は、乗りかご８に取り付けられた照明機器、かご内操作パネル、案内表示装置、監視カメラなどの機器（負荷装置）の動作を制御する。また、かご内制御部１４は、かご内操作パネルに配置された停止階指示ボタンなどの操作状況に基づいて、制御部１２側に停止階などを指示する。なお、乗りかご８に取り付けられた機器は、例えば制御電源回路１１から供給される電源で作動する。

［２．制御部に適用されるコンピュータのハードウェア構成例］
制御部１２は、例えばコンピュータにより構成される。
図２は、制御部１２を構成するコンピュータのハードウェア構成例を示す図である。
制御部１２として機能するコンピュータＣは、バスラインＣ１０にそれぞれ接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）Ｃ１、ＲＯＭ（Read Only Memory）Ｃ２、及びＲＡＭ（Random Access Memory）Ｃ３を備える。さらに、コンピュータＣは、不揮発性ストレージＣ４、ネットワークインターフェースＣ５、入力装置Ｃ６、及び表示装置Ｃ７を備える。

ＣＰＵ Ｃ１は、制御部１２が備える各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ Ｃ２から読み出して実行する。ＲＡＭ Ｃ３には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。例えば、制御部１２は、ＣＰＵ Ｃ１がＲＯＭ Ｃ２に記憶されているプログラムを読み出すことで、乗りかご８の走行を制御する処理を実行する。また、ＲＯＭ Ｃ２に記憶されているプログラムには、後述する停電時の処理を行うプログラムも含まれる。

不揮発性ストレージＣ４としては、例えば、ＨＤＤ（Hard disk drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージＣ４には、ＯＳ（Operating System）、各種のパラメータの他に、コンピュータＣを制御部１２として機能させるためのプログラムが記録されている。

ネットワークインターフェースＣ５には、例えば、ＮＩＣ（Network Interface Card）等が用いられ、端子が接続されたＬＡＮ（Local Area Network）、専用線等を介して各種のデータを送受信することが可能である。例えば、制御部１２は、ネットワークインターフェースＣ５からＬＡＮ用のケーブル等を介して、不図示の監視装置に接続される。また、かご内制御部１４についても、ネットワークインターフェースＣ５によって、コンピュータＣと接続される。
入力装置Ｃ６は、キーボードやマウスなどで構成される。表示装置Ｃ７は、液晶ディスプレイなどで構成される。これら入力装置Ｃ６や表示装置Ｃ７は、例えば、エレベーター装置の保守作業時などに使用される。なお、制御部１２を構成するコンピュータＣは、入力装置Ｃ６や表示装置Ｃ７を備えない構成としてもよい。

［３．停電時の制御処理］
次に、本例のエレベーター装置の停電検出部９が停電を検出した際の制御部１２の制御動作について説明する。
まず、停電時の制御動作を説明する前に、停電が発生した際の電源電圧の低下特性について説明する。
図３は、タイミングｔａで商用電源１の停電が発生して、コンバーターダイオード３からインバーター５に供給される直流電源の電圧が低下する例を示している。図３の縦軸は電圧値［Ｖ］、横軸は時間［ｍｓ］を示す。

タイミングｔａで停電が発生すると、インバーター５に供給される直流電源の電圧は、定格電圧から徐々に低下する。ここで、定格負荷の状態、つまり電動機６による乗りかご８の駆動が通常運転の状態のときの特性Ｐ１は、タイミングｔａでの停電発生から、電動機６を駆動できる動作最小電圧に、数十［ｍｓ］で到達する。したがって、定格負荷を維持した状態では、タイミングｔａでの停電発生から数十［ｍｓ］で電動機６が動かなくなり、乗りかご８が走行を停止する。この停電発生時から動作最小電圧になるまでの時間は、コンバーターダイオード３とインバーター５の間に接続された平滑コンデンサ４の容量により決まる。平滑コンデンサ４は、直流電源を平滑化するための比較的小さな容量で構成され、一般的には、図３に示すように、停電発生時から数十［ｍｓ］で動作最小電圧に到達する。

ここで、電動機６による乗りかご８の走行速度を、定格負荷時（通常運転時）よりも制限した場合について検討する。図３の特性Ｐ２は、乗りかご８の走行速度を、定格負荷時よりも遅い速度に抑えた速度制限モードを設定した場合の例を示している。
この速度制限モードでの特性Ｐ２は、タイミングｔａでの停電発生から、電動機６を駆動できる動作最小電圧Ｖ１に、百数十［ｍｓ］で到達する。つまり、定格負荷時の特性Ｐ１で動作最小電圧Ｖ１に低下するまでの時間と、速度制限モードの特性Ｐ２で動作最小電圧Ｖ１に低下するまでの時間の時間差をｔ１とすると、この時間差ｔ１は、数十［ｍｓ］から百［ｍｓ］程度になる。したがって、速度制限モードの特性Ｐ２は、定格負荷時の特性Ｐ１に比べて、動作最小電圧までに到達する時間を長時間確保できるようになる。

図４は、制御電源回路１１が出力する制御電源に関する停電発生時の特性の例を示す。図４の縦軸は制御電源の電力［Ｗ］、横軸は時間［ｍｓ］である。この図４でも、タイミングｔａで商用電源１の停電が発生した場合を示している。

タイミングｔａで停電が発生すると、制御電源回路１１が出力する制御電源は、最大出力から徐々に低下する。ここで、負荷が大きい状態、つまりエレベーター装置の全ての負荷装置が通常状態で作動したときの特性Ｐ３は、タイミングｔａでの停電発生から、エレベーター装置として制御可能な動作最小電力Ｗ１に、数十［ｍｓ］で到達する。したがって、通常動作状態を維持した場合には、タイミングｔａでの停電発生から数十［ｍｓ］で、エレベーター装置として通常動作が維持できない状態になる。

ここで、エレベーター装置の一部の負荷装置を停止させた場合の特性Ｐ４を、図４に示す。
この負荷軽減時の特性Ｐ４は、タイミングｔａでの停電発生から、エレベーター装置として制御可能な動作最小電力Ｗ１に、百数十［ｍｓ］で到達する。つまり、負荷装置が通常状態で作動しているときの特性Ｐ３が動作最低電圧に低下するまでの時間と、負荷装置が負荷軽減時の特性Ｐ４が動作最低電圧に低下するまでの時間の時間差をｔ２とすると、この時間差ｔ２は、数十［ｍｓ］から百［ｍｓ］程度になる。したがって、負荷軽減時の特性Ｐ４では、負荷が通常状態の特性Ｐ３に比べて、動作最小電圧までに到達する時間を長時間確保できるようになる。
なお、本例のエレベーター装置が備える制御部１２などの一部の装置については、停電で電源供給が停止した場合でも、不図示の非常用バッテリーなどから電源が供給されて、作動し続けるものとする。

本例の制御部１２は、この図３及び図４に示す特性を踏まえて、停電発生時にエレベーター装置としての動作モードを変更して、停電時であっても極力適切に動作するように制御される。
図５のフローチャートは、制御部１２が停電時に実行する制御処理を示すフローチャートである。
まず、商用電源１の停電が発生すると（ステップＳ１１）、続いて停電検出部９が停電検出信号を出力する（ステップＳ１２）。

停電検出部９が出力した停電検出信号が制御部１２に供給されると、制御部１２は、現在、乗りかご８が走行中（昇降中）か否かを判断する（ステップＳ１３）。ここで、乗りかご８が走行中と判断した場合（ステップＳ１３のＹＥＳ）には、電圧検出部１０で検出した電圧値と、乗りかご８が低速で運転可能な閾値から算出したエネルギーで、低速に速度制限した場合に、最寄階まで運転可能か否かを判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４で、低速に速度制限することで最寄階まで運転可能であると判断した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）には、乗りかご８の走行速度を低速モードに変更する（ステップＳ１５）。乗りかご８の走行速度を低速モードに変更することは、図３に示す定格負荷による特性Ｐ１での運転から速度制限が行われた特性Ｐ２での運転に切り替えることに相当する。

さらに、制御部１２は、乗りかご８の走行とは関係のない負荷装置への電源供給を抑制する（ステップＳ１６）。例えば、乗りかご８内の照明器具が点灯する明るさを暗くして、電力消費を抑制させたり、案内表示装置を停止させて、案内表示装置での案内表示を一時的に停止させたりする等の対応をとる。ここで負荷装置への電源供給を抑制することは、図４に示す負荷大の特性Ｐ３での動作状態から、負荷軽減が行われた特性Ｐ４での動作状態に切り替えることに相当する。

また、制御部１２は、走行中の乗りかご８の着床階を、行き先階ボタンなどで指示された目的階から、現在位置の最寄階に変更する（ステップＳ１７）。ここでの最寄階は、現在の進行方向での最寄階である。
その後、制御部１２は、商用電源１が停電から復電したか否かを判断する（ステップＳ１８）。ここで、商用電源１が停電から復電した場合（ステップＳ１８のＹＥＳ）には、制御部１２は、乗りかご８の走行速度を低速モードから通常モードに戻すと共に、負荷装置への電源供給の抑制を解除する（ステップＳ１９）。

そして、ステップＳ１９での処理が行われた後、及びステップＳ１８で商用電源１の停電からの復電を検出しない場合（ステップＳ１８のＮＯ）には、乗りかご８が最寄階に到着した後、制御部１２は、停電発生により最寄階に着床した旨をアナウンスするように制御する（ステップＳ２０）。

ステップＳ２０でアナウンスをした後、さらに制御部１２は、商用電源１が停電から復電したか否かを判断する（ステップＳ２１）。ここで、復電を検出した場合（ステップＳ２１のＹＥＳ）には、制御部１２は、エレベーター装置の動作モードを、自動運転を行う通常モード（自動運転モード）に復帰する（ステップＳ２３）。
また、ステップＳ２１において、復電を検出せず、停電が続いた状態の場合（ステップＳ２１のＮＯ）、制御部１２は、インバーター５から電動機６への電源出力を遮断して、乗りかご８が停止した運転停止状態を維持する（ステップＳ２２）。

また、ステップＳ１３において、乗りかご８が走行中でない場合（ステップＳ１３のＮＯ）には、ステップＳ２１の判断に移る。さらに、ステップＳ１４において、低速での最寄階までの運転が不可能と判断した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、制御部１２は、インバーター５から電動機６への電源出力を遮断して、乗りかご８を非常停止させ、その非常停止状態を維持する（ステップＳ２４）。

以上説明したように、本例のエレベーター装置によると、商用電源１が停電した際には、その停電検出で直ちに走行中の乗りかご８が低速モードでの走行に変化し、インバーター５に接続された平滑コンデンサ４に充電された電力で、最寄階まで運転できる可能性が高くなる。すなわち、走行速度が低速になることで、乗りかご８が平滑コンデンサ４に充電された電力で走行できる距離が延長され、極力、最寄階まで運転できるようになる。また、乗りかご８内の照明器具などの走行とは無関係な電力消費についても抑制され、この点からも最寄階まで運転できる可能性を高くすることができる。

また、ステップＳ１８で停電から復電したと判断した場合には、走行速度の制限や負荷抑制を解除したことで、停電が瞬時停電であった場合には、自動的に通常のモードである自動運転モードに復帰し、最寄階に到着後、直ちに運転を継続できるようになる。

［４．変形例］
なお、上述した実施の形態例では、停電発生時に制限を行う運転状態として、低速運転を行うようにした。これに対して、停電発生時に、電動機６により乗りかご８を駆動する際の加速度を、低い加速度に制限するようにしてもよい。

また、図３で説明した定格負荷時の動作時間や速度制限時の動作時間は一例であり、これらの動作時間は、実際には、平滑コンデンサ４の容量により変化する。例えば、平滑コンデンサ４として、比較的大容量なものを使用して、図５のフローチャートのステップＳ１４の判断時に、最寄階まで運転可能と判断できる可能性を高くしてもよい。

また、上述した実施の形態例では、走行速度（又は加速度）を低速度に制限したとき、走行に無関係な負荷装置の動作を停止又は電力消費を抑制させる処理を組み合わせるようにしたが、走行速度（又は加速度）を低速度に制限する処理のみを実行してもよい。例えば、乗りかご８に非常用のバッテリーが搭載されている場合には、照明器具などの乗りかご８内の機器は、停電中は非常用のバッテリーにより作動するため、負荷装置の電力消費を抑制させる処理を行う必要がない。

また、走行に無関係な負荷装置の電力消費を抑制させる処理として、乗りかご８内の負荷装置の動作の停止又は電力消費を抑制させる処理を行うようにしたが、乗りかご８以外のエレベーター装置を構成する負荷装置（例えば乗り場の案内装置など）の動作の停止又は電力消費の抑制処理を行うようにしてもよい。

さらに、本発明は上記した実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。

また、上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…商用電源、２…電磁接触器、３…コンバーターダイオード、４…平滑コンデンサ、５…インバーター、６…電動機、７…釣り合いおもり、８…乗りかご、９…停電検出部、１０…直流電圧検出部、１１…制御電源回路、１２…制御部、１３…メインロープ、１４…かご内制御部、Ｃ…コンピュータ、Ｃ１…ＣＰＵ、Ｃ２…ＲＯＭ、Ｃ３…ＲＡＭ、Ｃ４…不揮発性ストレージ、Ｃ５…ネットワークインターフェース、Ｃ６…入力装置、Ｃ７…表示装置、Ｃ１０…バスライン

Claims (5)

1. 入力交流電源を直流電源に変換するコンバーターダイオードと、
   前記コンバーターダイオードにより変換された直流電源を、乗りかご駆動用交流電源に変換するインバーターと、
   前記インバーターが出力する乗りかご駆動用交流電源により駆動される電動機と、
   前記インバーターの直流電力入力側に接続された平滑コンデンサと、
   前記入力交流電源又は前記コンバーターダイオードが出力する直流電源から、前記入力交流電源の停電を検出する停電検出部と、
   前記停電検出部が停電を検出した際に、前記乗りかごの停止階を最寄階に設定し、前記電動機による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度に変化させて、前記平滑コンデンサに蓄積された電力で駆動できる時間を延ばす制御を行う制御部と、を備える
   エレベーター装置。
2. さらに、前記停電検出部が停電を検出した際に、前記制御部は、前記乗りかごの走行には影響しない負荷装置の停止又は消費電力の抑制を行う
   請求項１に記載のエレベーター装置。
3. 前記制御部は、前記停電検出部で停電後の停電復旧を検出した場合に、前記電動機による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度から通常時の走行速度又は加速度に戻して、最寄階まで乗りかごを移動させる
   請求項１に記載のエレベーター装置。
4. 前記制御部は、前記停電検出部が停電を検出した際に、前記コンバーターダイオードにより変換された直流電源の電圧と、現在の前記乗りかごの走行位置から、最寄階まで移動可能かを判断して、最寄階まで移動可能なとき、前記電動機による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度に変化させ、最寄階まで移動できない場合、前記乗りかごを非常停止させる
   請求項１に記載のエレベーター装置。
5. 入力交流電源をコンバーターダイオードにより直流電源に変換した後、インバーターにより乗りかご駆動用交流電源に変換して、その変換された乗りかご駆動用交流電源により電動機の駆動を行うエレベーター制御方法において、
   前記入力交流電源又は前記コンバーターダイオードが出力する直流電源から、前記入力交流電源の停電を検出する停電検出処理と、
   前記停電検出処理により停電を検出した際に、前記乗りかごの停止階を最寄階に設定すると共に、前記電動機による乗りかごの走行速度又は加速度を、抑制した走行速度又は加速度に変化させて、前記インバーターの入力側に接続された平滑コンデンサに蓄積された電力で駆動できる時間を延ばす制御処理と、を含む
   エレベーター制御方法。

Images