JP2000318939A - エレベータ用電力平準化装置 - Google Patents

エレベータ用電力平準化装置

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JP2000318939A
JP2000318939A JP11132609A JP13260999A JP2000318939A JP 2000318939 A JP2000318939 A JP 2000318939A JP 11132609 A JP11132609 A JP 11132609A JP 13260999 A JP13260999 A JP 13260999A JP 2000318939 A JP2000318939 A JP 2000318939A
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elevator
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Hidehiro Takemoto
秀博 竹本
Hitoshi Kodama
斎 児玉
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】省エネルギー効果が大きく、安価な契約電力及
び回生電力の有効利用を図り、運転コストの削減、環境
保全、更には緊急時の信頼性を向上させたエレベータ電
源システムを備えたエレベータ用電力平準化装置を提供
する。 【解決手段】エレベータ用電力平準化装置は、エレベー
タを駆動させるモータ(8) と、系統電源(1) から供給さ
れた電力を貯蔵する蓄電機(2) と、前記系統電源(1) 及
び前記蓄電機(2) の少なくとも一方の電力を前記モータ
(8) に供給するコントローラ(5) とを備えている。この
コントローラ(5) は、必要時に前記２つの電力を適宜組
み合わせ、或いは切り換えるための信号が自動的或いは
手動で発せられ、エレベータの昇降時に回生される電力
を前記蓄電機(2) に貯蔵させると共に、前記系統電源
(1) が遮断されたとき、前記蓄電機(2) の電力を前記モ
ータ(8) や非常灯に供給する。蓄電機(2) の電力量は蓄
電コントローラ(9) で常時監視され、貯蔵電力が設定以
下のときには前記系統電源(1) から前記蓄電機(2) に供
給される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明はエレベータ用電力平準化
装置に係わり、特に、出力電力を平準化させるエレベー
タ電源システムを備えたエレベータ用電力平準化装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、エレベータには乗客用、荷物用又
は人荷共用等があり、高層ビル用のエレベータから家庭
用のホームエレベータまで様々な種類のエレベータがあ
る。この種のエレベータは、人間や物を昇降するカゴと
呼ばれる乗り物をケーブルの一端に取付けると共に、他
端にはおもりを取付け、その中間には駆動ギア等を介し
たエレベータ駆動モータを配している。このようなエレ
ベータは、カゴ側とおもり側との釣り合いをとるような
形で前記モータを介してケーブルを上下に駆動して昇降
させる。
【０００３】一般に、前記おもりの重量は、前記カゴの
重量に積載重量の２分の１を加えたカゴ総重量に対する
釣り合いを保つように設定されている。カゴ総重量がお
もりの重量より重い場合、前記カゴを上昇させようとす
ると、前記モータには駆動電力が供給され、前記カゴは
目的階まで上昇する。同じ条件下で前記カゴを下降させ
る場合には、所定速度に達するまで前記モータに駆動電
力が供給されるが、最終的には、回生ブレーキにより、
加えた総駆動電力よりも大きい電力が回生電力として発
生する。一方、前記カゴ総重量がおもりの重量より軽い
場合には、上述の作用が逆に働く。従来、前記回生電力
は、抵抗器にかけて熱に変換して消耗させるか、あるい
は系統電源に返還させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように前記回生電力を抵抗器内で熱エネルギーに変換
し、周囲の空間に放散させる方法は、構造が簡単な反
面、電力の再利用がなされないため、電力を無駄に消費
し、電力を節減できない。しかも地球温暖化という意味
合いから環境にも悪影響を与えることとなり好ましくな
い。
【０００５】一方、前記回生電力を前記系統電源に返還
する方法は、電力の再利用が有効になされるが、その反
面、設備コスト等が高騰するという欠点があった。
【０００６】ところで、地震、火災等の災害時や停電時
等に、エレベータに供給される電力は遮断されるおそれ
がある。こうした災害時や停電時等には人がエレベータ
のカゴ内に閉じ込められるという事態が発生することが
あり得る。このような事態の発生を回避するため、多く
の場合、系統電源が遮断されると、蓄電機から非常灯や
連絡用通信機材に、或いは最寄りの階までの移動用の電
力が供給されるシステムが採用されている。
【０００７】しかしながら、前記蓄電機の多くは鉛蓄電
池に代表されるような寿命の短いケミカルバッテリーを
用いており、緊急時に十分な能力が失われ、所要の機能
を瞬時に発揮させることができない場合が多々あり、多
くの問題を抱えていた。
【０００８】本発明は、かかる従来の課題を解消すべく
なされたものであり、その具体的な目的は、省エネルギ
ー効果が大きく、系統電力及び回生電力の有効利用が図
られ、運転コストの軽減、環境の保全性、更には緊急時
の信頼性が向上するエレベータ用電力平準化装置を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】前記目的は
本件請求項１〜４に記載された各発明により効果的に達
成される。本件請求項１に係る発明は、蓄電機と系統電
力及び前記蓄電機の電力の少なくとも一方の電力をエレ
ベータ用駆動モータに分配又は切り換えるコントローラ
とを備えてなり、前記蓄電機には系統電力の他に前記エ
レベータ用駆動モータからの回生電力を貯蔵することを
特徴とするエレベータ用電力平準化装置にある。
【００１０】この発明によれば、エレベータ駆動モータ
に供給する電力として系統電力及び蓄電機の貯蔵電力の
双方或いは一方を効率的に使うものであり、しかも蓄電
機には不使用時の系統電力及び前記モータからの回生電
力の双方を貯蔵する。つまり、通常時の運転では、少な
い契約電力でエレベータを駆動させ、供給電力の不足分
を前記蓄電機に貯蓄した電力等により補っている。こう
したときの電力の分配及び切り換えは上記コントローラ
からの指令により自動的に行われる。勿論、手操作によ
り前記分配及び切り換えを行うこともできるようにされ
ている。
【００１１】具体的には、エレベータの昇降時に、例え
ばカゴ総重量がおもりの重量より重い場合のエレベータ
の下降時に、或いはカゴ総重量がおもりの重量より軽い
場合のエレベータの上昇時に、エレベータ駆動モータを
回生ブレーキ、即ち発電機として機能させ、同モータの
回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。このと
き、前記コントローラからは前記モータから発生した電
力を回生電力として前記蓄電機に返還させる信号が発せ
られ、同蓄電機の充電と放電とを平準化させている。な
お、発電機としては単一のエレベータ駆動モータを兼用
することができるが、エレベータ駆動モータと発電機と
を別々に配することもできる。
【００１２】本発明によれば、前記コントローラにより
前記モータに系統電力と蓄電機の貯蔵電力との双方或い
は一方の電力を供給させているため、例えば複数のエレ
ベータに供給する電力を平準化させることが可能とな
る。その結果、契約電力を有効に使うことができる。ま
た、回生電力を従来のように熱エネルギーに返還して外
部に放散せず、蓄電機に返還するため、回生電力を有効
に活用することが可能となる。更に、回生電力を空気中
に放散させる必要がないため、環境の保全性も十分に確
保される。
【００１３】請求項２に係る発明は、前記系統電力が遮
断されたとき、前記コントローラは緊急用電力として前
記系統電力に代えて前記蓄電機の貯蔵電力の供給に切り
換える切り換え手段を有している。
【００１４】この発明によれば、通常時の運転では、上
述のごとく少ない契約電力でエレベータを駆動し、供給
電力の不足分を前記蓄電機に貯蔵した電力等により補っ
ている。災害時や停電等の緊急時に系統電源が遮断され
た場合には、前記蓄電機に貯蔵した電力に前記コントロ
ーラの切り換え手段により瞬時に切り換え、同電力をも
って最寄りの階までの駆動動力や非常灯の点灯等に円滑
に対応することを可能にする。このため、緊急時の信頼
性が十分に確保される。
【００１５】請求項３に係る発明では、例えば、前記蓄
電機としてフライホイールバッテリーを採用する。フラ
イホイールバッテリーを採用することにより、廉価な設
備費で長期間の使用が可能となり、緊急時に十分な能力
を迅速に発揮させることが可能となる。
【００１６】請求項４に係る発明では、前記フライホイ
ールバッテリーのロータには炭素繊維強化プラスチック
材料が適用される。炭素繊維強化プラスチック材料から
構成されるフライホイールは金属材料に較べて高い重量
エネルギー密度を有している。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて具体的に説明する。本発明は図１
及び図２に示したエレベータ電源システムを備えたエレ
ベータ用電力平準化装置に適用される。図１は本発明に
かかる装置の基本構成を示すシステムブロック図であ
る。
【００１８】図１に示すように、系統電源１からの電力
は、一旦、蓄電コントローラ９を経て蓄電機２に蓄電さ
れる。この蓄電機２の蓄電量は貯蔵可能な電力を常時確
保されるように蓄電コントローラ９により管理される。
また、非運転時の自然放電量をモニターすることにより
寿命を把握管理することができ、必要に応じてブザーや
ランプ等の警告表示具等を表示させることも可能であ
る。
【００１９】エレベータのカゴ３側がおもり４より重い
ときにカゴ３を上昇させると、エレベータコントローラ
５の指令により系統電源１からの電力が整流器７を通じ
てインバータ６に供給され、エレベータ駆動用モータ８
が駆動回転する。この駆動時に不足電力が生じる場合、
エレベータコントローラ５がその不足電力量を計算し、
不足分の電力を蓄電機２から瞬時に供給する。これによ
り目的とする階までカゴ３が移動される。
【００２０】次にエレベータのカゴ３側がおもり４より
重いときにカゴ３を下降させる場合は、カゴ３が所定の
速度に達するまでエレベータコントローラ５の指令によ
りインバータ６に系統電源１の電力が整流器７を通して
供給され、モータ８を駆動回転する。若し、この駆動時
に不足電力が生じる場合は、エレベータコントローラ５
がその不足電力量を計算し、不足分の電力を蓄電機２か
ら瞬時に供給させる。
【００２１】その後、カゴ３を目的とする階に停止させ
る際には機械ブレーキにより停止させるが、所定の速度
から停止直前まではモータ８を発電機として作用させ、
例えばモータ８に回生電力を発生させることにより十分
に減速させる。このとき生じた回生電力は蓄電機２に円
滑に蓄えられ、次の運転に供される。
【００２２】本実施例によれば、例えばエレベータの昇
降時に前記モータ８を回生ブレーキ、即ち発電機として
作用させ、同モータ８の回転エネルギーを電気エネルギ
ーに変換する。このとき、前記エレベータコントローラ
５により前記モータ８から発生した電力は回生電力とし
て前記蓄電機２に返還される。こうして、前記回生電力
を前記蓄電機２に貯蔵させるため、前記モータ８の回転
エネルギーを無駄なく有効に活用することができる。こ
のため省エネルギー効果が極めて大きい。なお、本実施
例では発電機としてはモータ８で兼用されているが、モ
ータ８と発電機とを連結することにより必要時に切り換
えることもできる。
【００２３】本発明のシステムにあっては、例えば系統
電源１の契約電力はモータ８の負荷電力よりも少ないも
のとし、蓄電機２の供給電力と系統電源１の契約電力と
の和がモータ８の最大負荷電力よりも大きくなるように
システムが構築されている。また、エレベータの運転が
長期間にわたって行われない場合は、蓄電機２の電力が
放電等により不足し、同蓄電機２の電力と系統電源１の
電力との和がモータ８の最大負荷電力を下回り、運転に
支障をきたすことも想定される。このため、蓄電機２の
電力量を蓄電コントローラ９で常時監視し、電力が不足
しそうな場合には、系統電源１から蓄電機２に供給する
ことが可能となるようにシステムが構築されている。
【００２４】更に、蓄電機２の電力量を蓄電コントロー
ラ９で常時監視しているため、停電や災害等の緊急時に
系統電源１からの電力が遮断された場合でも、蓄電機２
からの電力が瞬時に確実に供給が可能であり、カゴ３を
最寄りの階まで運転させることや非常灯の点灯に使用す
ること等が可能となる。また更に、蓄電コントローラ９
により蓄電機２の状態を常時モニターすることが可能で
あるため、同蓄電機２の寿命をも把握することができ、
交換時期を逸することなく交換作業や保守管理等が容易
となる。
【００２５】以下、上記システムを使用した本発明の代
表的な第１及び第２の実施例であるエレベータ用電力平
準化装置について図２を参照して具体的に説明する。同
図は本発明の実施例に適用されるエレベータ電源システ
ムを説明するためのシステムブロック図である。なお、
図２に示す実施例ではいずれの蓄電機もフライホイール
バッテリーを例に挙げて説明するが、本発明はこれに限
定されるものではなく、鉛蓄電池、ナトリウム・硫黄蓄
電池、リチウム蓄電池等も適用できる。また、系統電源
はエレベータ駆動用だけではなく、例えば電灯照明器具
及び電気器具等にも電力の一部を供給する場合をも含ん
でいる。
【００２６】本発明に係る第１実施例のエレベータ用電
力平準化装置によれば、図２に示すような構成のエレベ
ータ電源システムにあって、２ＫＶＡ出力の系統電源１
と、蓄電機２としてＳＳ４００製ローターを有するフラ
イホイールバッテリー（日本フライホイール社製：２Ｋ
ＶＡ）とを用いている。
【００２７】このフライホイールバッテリー２は、フラ
イホイールバッテリーコントローラ９０、インバータ１
０及びモータ／ジェネレータ搭載のフライホイール１１
を備えている。フライホイールバッテリー２のフライホ
イール１１は炭素繊維強化プラスチック材料（ＣＦＲ
Ｐ）から構成される。炭素繊維強化プラスチック材料か
ら構成されるフライホイール１１は金属材料からなるフ
ライホイールよりも高い重量エネルギー密度を有してい
る。
【００２８】本実施例にあっては、フライホイールバッ
テリーコントローラ９０は、フライホイール１１が４，
５００r.p.m.で待機するように設定されると共に、電力
を放出した場合の最低回転数が３，０００r.p.m.以上に
設定され、例えばモータ８からの回生電力を蓄電する場
合の最大回転数が５，５００r.p.m.以下となるように設
定されている。
【００２９】また、フライホイール１１の回転数が４，
５００r.p.m.を下回った場合、フライホイールバッテリ
ーコントローラ９ａは、エレベータを運転しない場合に
限り、例えば系統電源１から少量の電力を供給し、４，
５００r.p.m.の回転数を維持するように設定されてい
る。エレベータコントローラ５は、カゴ３の駆動及び移
動量、そしてフライホイールバッテリー２ａの蓄電量を
考慮して系統電源１及びフライホイールバッテリー２ａ
からの供給電力量の配分を計算し、電力の平準化が最適
になるように設定されている。
【００３０】そして、エレベータのカゴ３とおもり４と
は、常にカゴ３の方が重い状態に設定されている。ま
た、上述したように系統電源１が、例えば電灯照明器具
及び電気器具等の電力供給に併用されている場合には、
系統電源１及びフライホイールバッテリー２ａの供給電
力量の配分を設定する。
【００３１】このような設定条件下で３ＫＷのモータ８
を駆動回転させてカゴ３を上昇させるために、エレベー
タコントローラ５を用いて整流器７を通して供給される
系統電源１からの２ＫＶＡの電力に対して、その不足分
の電力をフライホイールバッテリー２ａから補充する。
系統電源１からの出力電力とフライホイールバッテリー
２ａからの出力電力とをインバータ６を介してモータ８
に供給し、カゴ３を所定の位置まで運転した。すると、
このときのフライホイール１１の回転数は４，５００r.
p.m.から３，８５０r.p.m.まで低下した。
【００３２】次に、カゴ３を元の位置に戻すべく下降す
るようにエレベータコントローラ５から指令を出したと
ころ、モータ８の初期の駆動電力はフライホイールバッ
テリー２ａのみから供給され、最終的にはモータ８から
の回生電力をフライホイールバッテリー２ａに貯蔵し
た。このときのフライホイールバッテリー２ａの回転数
は３，８５０r.p.m.から４，６００r.p.m.まで回復し
た。
【００３３】更に系統電源１を遮断し、カゴ３を所定量
移動するようにエレベータコントローラ５から指令を出
したところ、カゴ３は所定量移動し停止した。このとき
のフライホイール１１の回転数は４，６００r.p.m.から
４，０００r.p.m.に低下する動作を示した。このような
動作を１００万回繰返しても同じ動作を行った。
【００３４】本発明の第２実施例であるエレベータ用電
力平準化装置によれば、図２に示すような構成のエレベ
ータ電源システムにあって、１０ＫＶＡの系統電源１
と、電力貯蔵装置としてＣＦＲＰ製ロータを有するフラ
イホイールバッテリー２（三菱レイヨン製：２０ＫＶ
Ａ）とが採用できる。このフライホイールバッテリー２
は、フライホイールバッテリーコントローラ９ａ、イン
バータ１０及び真空容器内で回転するモータ／ジェネレ
ータ搭載のフライホイール１１を備えている。
【００３５】この第２実施例にあっては、フライホイー
ルバッテリーコントローラ９ａは、フライホイール１１
が２８，０００r.p.m.で待機するように設定し、電力放
出した場合の最低回転数を１０，０００r.p.m.以上とし
ている。更に、例えばモータ８からの回生電力を蓄電す
る場合の最大回転数は３５，０００r.p.m.以下となるよ
うに設定してある。また、例えばフライホイール１１の
回転数が２８，０００r.p.m.を下回った場合には、フラ
イホイールバッテリーコントローラ９ａは、エレベータ
を運転しない場合に限り、系統電源１から少量の電力を
供給し、２８，０００r.p.m.を維持するように設定して
ある。
【００３６】エレベータコントローラ５は、カゴ３の駆
動及び移動量、そしてフライホイールバッテリー２の蓄
電量を考慮し、系統電源１及びフライホイールバッテリ
ー２ｂからの供給電力量の配分を計算し、電力平準が最
適になるように設定してある。そして、エレベータのカ
ゴ３とおもり４とは常にカゴ３の方が重い状態に設定す
る。
【００３７】このような設定条件下で、カゴ３を上昇さ
せるために２０ＫＷのモータ８を駆動させる。エレベー
タコントローラー５の指令により系統電源１から整流器
７を通した７ＫＶＡの電力と、不足分の電力を補充する
ためにフライホイールバッテリー２から出力した電力と
を合わせ、その合計電力をインバータ６を介してモータ
８に供給し、カゴ３を所定の位置まで運転した。このと
きのフライホイール１１の回転数は２８，０００r.p.m.
から１９，５００r.p.m.まで低下した。
【００３８】次に、カゴ３を元の位置に戻すべく下降す
るようにエレベータコントローラ５から指令を出したと
ころ、モータ８の初期の駆動電力はフライホイールバッ
テリー２のみから供給され、最終的にはモータ８からの
回生電力をフライホイールバッテリー２に貯蓄した。こ
のときのフライホイールバッテリー２ｂの回転数は１
９，５００r.p.m.から２６，３００r.p.m.まで回復し
た。
【００３９】更に系統電源１を遮断し、カゴ３を所定量
移動するようにエレベータコントローラ５から指令を出
したところ、所定量移動し停止した。このときのフライ
ホイール１１の回転数は２６，３００r.p.m.から２０，
５００r.p.m.に低下する動作を示した。かかる動作を１
００万回繰返しても同じ動作を行った。
【００４０】以上の説明からも明らかなように、本発明
に係るエレベータ用の電力平準化装置によれば、モータ
容量よりも少ない契約電力で従来と同じ動作が実現で
き、しかも電力の平準化によるランニングコストの低下
及び良好な環境保全等を効果的に達成するエレベータ電
源システムを構築することが可能となる。なお、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、それらの実施
例から当業者が容易に変更可能な技術的な範囲をも当然
に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエレベータ用電力平準化装置に適
用される基本的なエレベータ電源システムのブロック図
である。
【図２】本発明の代表的な実施例であるエレベータ用電
力平準化装置に適用されるエレベータ電源システムを示
すブロック図である。
【符号の説明】
１ 系統電源 ２ 蓄電機（フライホイールバッテリー） ３ カゴ ４ おもり ５ エレベータコントローラ ６ インバータ ７ 整流器 ８ モータ ９，９ａ フライホイールバッテリーコントローラ １０ インバータ １１ フライホイール
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 7/02 Ｈ０２Ｋ 7/02 ５Ｈ６０７ Ｆターム(参考） 3F002 GA03 GA07 3F304 CA05 EC00 EC03 5G003 AA01 BA01 DA07 GB06 5G015 GA06 JA26 JA27 JA52 5G066 JA07 JB02 JB03 5H607 BB01 CC07 EE41

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蓄電機と系統電力及び前記蓄電機の電力
    の少なくとも一方の電力をエレベータ用駆動モータに分
    配又は切り換えるコントローラとを備えてなり、 前記蓄電機には系統電力の他に前記エレベータ用駆動モ
    ータからの回生電力を貯蔵することを特徴とするエレベ
    ータ用電力平準化装置。
  2. 【請求項２】 前記系統電力が遮断されたとき、前記コ
    ントローラは緊急用電力として前記蓄電機の貯蔵電力の
    供給に切り換える切り換え手段を有してなる請求項１記
    載のエレベータ用電力平準化装置。
  3. 【請求項３】 前記蓄電機がフライホイールバッテリー
    である請求項１又は２記載のエレベータ用電力平準化装
    置。
  4. 【請求項４】 前記フライホイールバッテリーのロータ
    は炭素繊維強化プラスチック材料からなる請求項３記載
    のエレベータ用電力平準化装置。
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