JP2007238316A - エレベータ用非常電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】非常停電時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを得る。
【解決手段】非常停電時のエレベータ駆動用の蓄電池２５と、エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源１とエレベータ駆動用の蓄電池２５との間で切替える電源切替手段３２と、通常運転時用電源１に応じた運転モードとエレベータ駆動用の蓄電池２５に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段５２と、運転モード切替手段５２からの切替信号を受けて、巻上機５６への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段５３と、巻上機５６の動作時間を制御するスケジュール制御装置５５と、巻上機５６の動作重量閾値を制御する動作重量閾値制御装置５８と、電力変換手段５３への電力供給を制御する制御盤４０を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、停電などの非常時にバッテリー等の電力貯蔵装置を補助電源として用いるエレベータ用非常電源システムに関する。

現在のエレベータは内部の地震計が地震の初期微動を感知すると自動的に最寄階に停止する「地震管制運転装置」が整備されている。また、鉛蓄電池等の非常時用蓄電池を用いエレベータを救出運転するものが先行技術として開示されている（特許文献１参照）。この文献は、さらに、救出運転中に蓄電池の電圧が所定のレベル値以下になったら、ＣＰＵによって救出運転速度を変更して、蓄電池の電圧降下を抑制して救出運転を継続させることも開示している。

これらの救出運転後は、エレベータは停止する。その後の運転再開は、保守担当者が安全を確認後、通常運行を再開することになる。他に非常時用の電源を持たないビルの停電時はエレベータは、救出運転後には停止したままとなる。大規模な地震の発生では、地震管制運転装置が作動して、エレベータが最寄階に緊急停止した後、地震と同時に長時間の停電が起きる。非常電源が整備されていないマンションなどでは、保守会社での点検で安全が確認されても停電のためエレベータの運行は行えず、上階の居住者は日常の生活で階段を使うこととなり、高齢者などではその不便は大きなものとなる。

このため、双方向性ＤＣ−ＤＣ変換器を介して接続された蓄電池を備える非常電力装置において、停電時のエレベータの長時間運転を確実に行うために、停電時のみインバータヘの電力供給を行い、商用受電のときに蓄電池充電を十分に行う非常電力装置とその制御方法が、提案されている（特許文献２）。この文献には、コントローラが、停電検出信号を受信するとインバータ制御回路に与えるエレベータの速度指令信号を停電時の低速度に変更してモータ電力を低減し、非常電力装置の供給電力（放電電流）を低減させることも開示している。
特開平８−１６９６５８号公報（段落０００２、段落０００３、要約） 特開２００５−１９２２９８号公報（段落０００８、要約、段落００２５）

しかしながら、特許文献１に開示の内容は、あくまでも救出運転時の継続についてのものであり、停電中の継続運転に関するものではない。特許文献２に開示の内容は、停電時のエレベータの長時間運転に関するもので、停電時に低速度に変更してモータ電力を低減することを開示しているが、停電時に蓄電池を用いての継続運転には、さらに一層のエレベータ用モータの電力消費量の低減が必要とされる。

そこで、本発明の課題は、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一態様では、非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御装置と、該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、を備えるエレベータ用非常電源システムとする。これによって、高速運転モードと低速運転モードの切替えと共に、巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御により、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを達成できる。

また、本発明の他の一態様では、非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作重量閾値を制御する動作重量閾値制御装置と、該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、を備えるエレベータ用非常電源システムとする。これによって、高速運転モードと低速運転モードの切替えと共に、巻上機の動作重量閾値の制御により、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを達成できる。

さらに、本発明の他の一態様では、非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御装置と、前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作重量閾値を制御する動作重量閾値制御装置と、該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、を備えるエレベータ用非常電源システムとする。これによって、高速運転モードと低速運転モードの切替えと共に、巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御と動作重量閾値の制御により、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを達成できる。

また、前記スケジュール制御装置へのスケジュール設定を可能とするスケジュール設定手段を備えるエレベータ用非常電源システムとすれば、現場にあわせた適切なスケジュール設定を可能とできる。

また、前記動作重量閾値制御装置への前記巻上機の動作重量閾値の設定を可能とする動作重量閾値設定手段を備えるエレベータ用非常電源システムとすれば、現場にあわせた適切な動作重量閾値の設定を可能とできる。

また、前記電源切替手段が、地震感知装置からの信号で動作可能とされているエレベータ用非常電源システムとすれば、地震感知による自動的な電源切替を可能とできる。

また、前記電源切替手段からの信号で、前記運転モード切替手段が、動作可能とされているエレベータ用非常電源システムとすれば、電源切替手段の切替えに連動して、運転モード切替手段による切替えを可能とできる。

また、地震感知装置からの信号で、前記運転モード切替手段が、動作可能とされているエレベータ用非常電源システムとすれば、地震感知と連動して、運転モード切替手段による切替えを可能とできる。

また、前記電力変換手段への電力供給を制御する前記制御盤を制御する制御盤切替手段を備え、前記電源切替手段からの信号で、前記制御盤切替手段と、前記運転モード切替手段とが、動作可能とされているエレベータ用非常電源システムとすれば、電源切替手段の切替えに連動して、制御盤切替手段と運転モード切替手段による切替えを可能とできる。

また、前記電力変換手段への電力供給を制御する前記制御盤を制御する制御盤切替手段を備え、前記地震感知装置からの信号で、前記制御盤切替手段と、前記運転モード切替手段とが、動作可能とされているエレベータ用非常電源システムとすれば、地震感知と連動して、制御盤切替手段と運転モード切替手段による切替えを可能とできる。

本発明によれば、高速運転モードと低速運転モードの切替えと共に、その他の巻上機の動作制御により、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続運転を可能とするエレベータ用非常電源システムを達成できる。

以下本発明の実施の形態を図示例を伴い説明する。

図１は、本発明による一実施の形態としてのエレベータ用非常電源システムの回路構成図を示し、通常時のエレベータ駆動用の電源である通常運転時用電源（この例では、商用電源）１は、ここでは、スイッチＳＷ１０、ヒューズＨＳ１、三相２００Ｖへの変換を行う変換器Ｔ１、スイッチＳＷ１１を介して電源切替手段３２の一部である電源切替スイッチＳＷ１の通常側Ａに接続される。

一方、商用電源１とつながれた変換器Ｔ１の出力端は、またスイッチＳＷ２５を介して、電力貯蔵装置２の充電器（ＣＨＧ）２１とＡＣＳＷ（無瞬断スイッチ）２４とに接続されている。充電器（ＣＨＧ）２１とＤ／Ａ変換器２３の間に蓄電池２５、この例では、長寿命のサイクル用シール鉛蓄電池、を接続する。Ｄ／Ａ変換器２３の出力端は上記のＡＣＳＷ２４に接続される。電力貯蔵装置２は、ここでは上記のような充電器（ＣＨＧ）２１、Ｄ／Ａ変換器２３、蓄電池２５、ＡＣＳＷ２４を含んでいる。また、商用電源１は、ここスイッチＳＷ１、ヒューズＨＳ１、単相１００Ｖへの変換を行う変換器Ｔ２、スイッチＳＷ１３を介して、他の一般負荷６４に接続される。

電力貯蔵装置２のＡＣＳＷ２４の出力端は、電源切替スイッチＳＷ１の非常側Ｂに接続される。単相１００Ｖへの変換を行う変換器Ｔ３、スイッチＳＷ４０を介して、制御盤４０のスイッチＳＷ３，スイッチＳＷ４さらに外部へのスイッチＳＷ５に繋がる。スイッチＳＷ３，スイッチＳＷ４は、それぞれエレベータ装置５０内のインターホン６１、照明・コンセント６２に接続している。これらのインターホン６１、照明・コンセント６２は、基本的には停電なしで、動作される。スイッチＳＷ５は、外部の一般負荷６４に繋がる。

この実施の形態では、地震を感知して、震度が一定以上のときに電源切替手段３２に切替え命令信号を出す地震感知装置３０を備えている。この地震感知装置３０は、商用電源１などからの電力供給の遮断、停電、電圧低下などによる故障を直接又は間接に感知して電源切替手段３２に切替え命令信号を出すものであってもよい。電源切替手段３２の一部である電源切替スイッチＳＷ１は、地震感知装置３０からの切替え命令信号を受けて、通常側Ａから非常側Ｂに切替える。

電源切替スイッチＳＷ１の出力端子は制御盤４０のスイッチＳＷ２に接続されている。スイッチＳＷ２は、エレベータ装置５０内の電力変換手段５３、ここでは、電動機（巻上機）５６に供給するための電圧と周波数を自由に制御して取出す電力変換インバータ（ＶＶＶＦ ＩＮＶ）、である。この電圧と周波数を自由に制御して取出す電力変換インバータ（ＶＶＶＦ ＩＮＶ）は、ここでは、運転モード切替手段５２からの信号によって、少なくとも通常時のための高速運転モードと非常時のための低速運転モードとに切替えが可能とされている。

この例では、制御盤４０に対しスイッチＳＷ２の切替え等を指令する制御盤切替手段５１を設けている。この制御盤切替手段５１は、電源切替手段３２からの信号、或は、地震感知装置３０からの信号を受けて、一定短時間後にスイッチＳＷ２をオフとするものである。また、ここでは、運転モード切替手段５２は、電源切替手段３２からの信号、或は、地震感知装置３０からの信号を受けて、電力変換手段５３にモード切替信号を与えるものとされている。しかし、制御盤切替手段５１、運転モード切替手段５２は、一方で独自に独立して切替操作を可能とされている。

また、運転モード切替手段５２は、電源切替手段３２からの信号、或は、地震感知装置３０からの切替信号を受けるとともに、スケジュール制御装置５５、動作重量閾値制御装置５８と接続されており、同時にこれら装置に対しても切替信号を連動して発するものとされている。しかし、運転モード切替手段５２独自の操作でスケジュール制御装置５５、動作重量閾値制御装置５８へ切替信号を送ることも可能とされている。

スケジュール制御装置５５は、スケジュール設定手段５４により設定されたスケジュールにより、巻上機５６の動作時期を制御する。動作重量閾値制御装置５８は、動作重量閾値設定手段５７により設定された重量閾値により、巻上機５６の動作重量制限の制御を行う。ここでのエレベータ装置５０は、制御盤切替手段５１、運転モード切替手段５２、スケジュール制御装置５５、スケジュール設定手段５４、動作重量閾値制御装置５８、動作重量閾値設定手段５７、巻上機５６、電力変換手段５３、インターホン６１、照明・コンセント６２を含んで構成されている。

上記のスケジュール設定手段５４により設定されるスケジュールは、例えば、曜日と時間帯を決めてのものであり、停電が長期にわたることが予測される場合は、３０分毎の運転スケジュールにするなど、自由なプログラム設定が可能である。

また、上記の動作重量閾値設定手段５７により設定される重量閾値は、そのエレベータにおける通常の重量制限設定値の半分、１／３、等と自由に設定が可能とされる。エレベータのカウンター重りの重量はかごの重量の半分であるため、エレベータの載荷重は最も小電力運転が可能な通常定員の１／２とすることが望ましい。具体的には、動作重量閾値制御装置５８は、少なくともはかりに閾値を２つ持つか又は平常時と災害時のはかりを２つ設備することが必要となる。

載荷重がオーバーした時は警報を発して、所定の重量以下になったら運転を行う。

（非常運転時の運転の流れ）
次に上記発明の形態におけるエレベータ用非常電源システムの災害等の非常運転時の運転の流れを、図２の災害運転フローチャートに基づき説明する。

これに先立って、理解を容易とするため、通常時、非常停電時における各スイッチの状態、エレベータの運転モード状態について示す。

通常運転時は、スイッチＳＷ１０，ＳＷ１１，ＳＷ２５，ＳＷ４０はオンとされている。また、電源切替スイッチＳＷ１は、通常側Ａに接続している。スイッチＳＷ２〜ＳＷ５は、オン状態である。非常時には、スイッチＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５がオン状態であれば、これらも含め、非常用電源（蓄電池）により、エレベータの運転が行われる。

非常時は、まず、停電直後は、自動的に電源切替スイッチＳＷ１が非常側Ｂに接続される。スイッチＳＷ２とＳＷ５がオフとなり、エレベータは停止する。

その後、保守者による、入力信号で、スイッチＳＷ２は、オン、運転モード切替手段５２を通じて電力変換手段５３は低速運転モードに切替えられる。

復電後は、保守者による、入力信号で、電源切替スイッチＳＷ１は、通常側Ａに接続され、スイッチＳＷ５はオン、運転モード切替手段５２を通じて電力変換手段５３は高速運転モードに切替えられる。

図２の災害運転時フローチャートにおいて、ステップＳ１で、ある大きさ以上、例えば、震度が５以上、の地震が発生すると、ステップＳ２で、各地の地震感知装置が働き、商用電源１の停電が発生することで、或は、地震感知装置３０が電源切替手段３２に電源切替指令を出すことで、電源が、通常側Ａから非常側Ｂに切替えられ、ステップＳ３で、地震管制運転状態となり、ステップＳ４で、エレベータは最寄階に緊急停止する。

ステップＳ５で、管理人室への連絡が自動的或はエレベータ停止発見者から入る。ステップＳ６で、エレベータ保守会社には、管理人から或は自動的に連絡が入る。ステップＳ７保守会社から保守担当者が現場に駆けつける。ステップＳ８で、保守担当者によるエレベータ装置の安全確認（電機室安全確認）を行い、復電していれば（ステップＳ１５状態）、ステップＳ１９通常運行に戻す。

復電していない場合は、スケジュール設定手段５４による設定スケジュールの確認或は変更、動作重量閾値設定手段５７による閾値の確認又は変更後、ステップＳ１０の災害用電源切替ステップで、電源切替手段３２により、または、直接に操作されて、電源切替スイッチＳＷ１は、非常側Ｂに、オンとされる。スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４は、制御盤切替手段５１によるか、制御盤４０のスイッチが直接に操作されて、オンとされ、スイッチＳＷ５は、オフとされる。エレベータの巻上機５６は、災害運転モードに入るが、その前に、ステップＳ１１で災害運転モード切替確認を行う。さらに、ステップＳ１２で、エレベータの微速運転を行い安全確認をする。上記のような安全確認を終えた後、ステップＳ１３で、災害運転モードで、スケジュール運転を開始する。

その後、ステップＳ１５で、復電があると、ステップＳ１６で、管理人による電源状態の確認後、ステップＳ１７で、災害用から通常運転モードへの電源切替を行う。これは、電源切替手段３２により、電源切替スイッチＳＷ１を通常側Ａに接続するものである。また、制御盤４０内のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４は、すでにオンのはずであるが、確認し、オフのものがあれば制御切替手段５１によるか又は直接に操作しオンとする。さらに、スイッチＳＷ５もオンとする。運転モード切替手段５２により、電力変換手段５３を通常速度の高速運転モードとする。また、スケジュール制御装置５５と、動作重量閾値制御装置５８とは、運転モード切替手段５２からの信号により、通常モードに戻す。こうして、ステップＳ１８で通常運転モードであるかを確認し、ステップＳ１９で正式に、通常運行を開始する。

上記の実施の形態のサイクル用シール鉛蓄電池等を装備したエレベータ用非常電源システムは、夜間の安価な電力を貯蔵し、繁忙な時間に放電することで省コストを図り、平常時には一般負荷に給電し、省エネルギーをはかる。災害時ではサイクル用蓄電池に蓄電された電力からエレベータに給電し、エレベータの運転を行う。また、災害時には災害用電源切替スイッチ等で安全確認後災害運転モードに切替えて給電し、エレベータは低速なスケジュール運転を行い、省電力化を達成する。

これまでは、復旧に時間がかかる時には階段を利用するしかなく、マンションの高層階は高齢者の居住者が多く上り下りの負担が大きかった。地震で居住者にけが人が出た時にはエレベータは使えないことになる。しかし、上記実施によって、災害運転モードにより上階の居住者は階段を使うことなく生活ができることになる。

さらに、大規模な地震災害ではない停電では災害用電源切替スイッチを使用せずに復電を待って運転することも可能である。

上記のように、本発明によるエレベータ用非常電源システムは、停電時などの非常時におけるエレベータ巻上げモータの電力消費量を一層低減し、より長時間の継続的利用を可能とする利用価値の大きいもので、産業上の利用可能性は大きい。

本発明による一実施の形態としてのエレベータ用非常電源システムの回路構成図である。 図１のエレベータ用非常電源システムの地震発生後等の非常運転時の運転状況の流れを示す災害運転フローチャートである。

符号の説明

１ 通常運転時用電源（商用電源）、２ 電力貯蔵装置、２１ 充電器（ＣＨＧ）、２３Ｄ／Ａ変換器、２４ ＡＣＳＷ（無瞬断スイッチ）、２５ 蓄電池、３０ 地震感知装置、３２ 電源切替手段、４０ 制御盤、５０ エレベータ装置、５１ 制御盤切替手段、５２ 運転モード切替手段、５３ 電力変換手段、５４ スケジュール設定手段、５５ スケジュール制御装置、５６ 電動機（巻上機）、５７ 動作重量閾値設定手段、５８ 動作重量閾値制御装置、６１ インターホン、６２ 照明・コンセント、６４ 一般負荷、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 変換器、ＳＷ１ 電源切替スイッチ、ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ１０，ＳＷ１１，ＳＷ１３，ＳＷ２５，ＳＷ４０ スイッチ、Ａ 通常側、Ｂ 非常側、ＨＳ１ ヒューズ。

Claims (10)

1. 非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、
   エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、
   前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御装置と、
   該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ用非常電源システム。
2. 非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、
   エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、
   前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作重量閾値を制御する動作重量閾値制御装置と、
   該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ用非常電源システム。
3. 非常停電時のエレベータ駆動用蓄電池と、
   エレベータ駆動用電源を通常運転時用電源と前記エレベータ駆動用蓄電池との間で切替える電源切替手段と、
   前記通常運転時用電源に応じた運転モードと前記エレベータ駆動用蓄電池に応じた運転モードとを切り替える運転モード切替手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、巻上機への供給出力を少なくとも高速運転モードと低速運転モードとで切替える電力変換手段と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作時間を制御するスケジュール制御装置と、
   前記運転モード切替手段からの切替信号を受けて、前記巻上機の動作重量閾値を制御する動作重量閾値制御装置と、
   該電力変換手段への電力供給を制御する制御盤と、
   を備えたことを特徴とするエレベータ用非常電源システム。
4. 前記スケジュール制御装置へのスケジュール設定を可能とするスケジュール設定手段を備えることを特徴とする請求項１又は３に記載のエレベータ用非常電源システム。
5. 前記動作重量閾値制御装置への前記巻上機の動作重量閾値の設定を可能とする動作重量閾値設定手段を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のエレベータ用非常電源システム。
6. 前記電源切替手段が、地震感知装置からの信号で動作可能とされていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のエレベータ用非常電源システム。
7. 前記電源切替手段からの信号で、前記運転モード切替手段が、動作可能とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエレベータ用非常電源システム。
8. 地震感知装置からの信号で、前記運転モード切替手段が、動作可能とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエレベータ用非常電源システム。
9. 前記電力変換手段への電力供給を制御する前記制御盤を制御する制御盤切替手段を備え、前記電源切替手段からの信号で、前記制御盤切替手段と、前記運転モード切替手段とが、動作可能とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエレベータ用非常電源システム。
10. 前記電力変換手段への電力供給を制御する前記制御盤を制御する制御盤切替手段を備え、前記地震感知装置からの信号で、前記制御盤切替手段と、前記運転モード切替手段とが、動作可能とされていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のエレベータ用非常電源システム。
    

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