JP2008230771A - エレベーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震時や強風時の主ロープなどの長尺物の振れを精度よく感知して管制運転を行うことのできるエレベーター装置を提供する。
【解決手段】地震時又は強風時にエレベーターの管制運転を行うエレベーター装置において、昇降路上部又は建屋上部に設置された振動計５で検出された建物揺れ信号に基づいて、時間経過ごとに前記昇降路内の長尺物振れ量を演算し、前記長尺物振れ量に基づいて段階的な管制運転を行うようにした構成。
【選択図】図２

Description

本発明は、地震や強風によって建屋が揺れた場合に管制運転を行うエレベーター装置に関するものである。

地震時には震源から伝播速度の早いＰ波（縦波）と伝播速度が遅いが地震の主要動を呈するＳ波（横波）が建物に到達する。下記の非特許文献１によれば建物揺れ検知手段で観測したＳ波の水平方向の加速度レベルを、特低レベル，低レベル，高レベルの閾値レベルで分類し、エレベーターの地震時管制運転が行われている。Ｓ波の主要動による建物の揺れが大きくなるまでに、水平方向の加速度の特低レベルか、Ｓ波よりも数秒でも早く地震到来が感知できる建物の下部でのＰ波初期微動感知でエレベーターを一時停止させる管制運転が行われている。

また、震源の遠い地震が堆積層をもつ平野で発生しがちの長周期地震動時や強風時は建物の揺れ加速度が小さいにもかかわらず、建物上部が揺れるモードのため、エレベーターの主ロープ，調速機ロープ，乗かごへの電力や信号通信用のケーブルなど（以降、これらを総称し「長尺物」と記す）が振れやすく、昇降路内で振れ回り、引っかかる被害が発生する。以降、この種の建物の揺れを単に「建物揺れ」と記述し、建物揺れで長尺物が振れ回る振動を「長尺物振れ」と記述し、また、これらの振れの大きさを指す場合には、「建物揺れ量」，「長尺物振れ量」と記述する。

長周期地震時の建物揺れの加速度レベルは低いため、建物揺れの加速度感知感度を上げると、長尺物振れの直接の要因でないノイズ振動で誤って管制運転に移行する場合がある。そこで、この誤作動を少なくするための従来技術として、少しでも長尺物振れ状態量に近い建物揺れの速度，変位、又は速度と変位の相乗積などの状態量感知での管制運転方式が、下記の特許文献１や特許文献２に示されている。
特開昭６０−１５３８２号（請求項１，２，第２図） 特開昭６０−１９７５７６号（請求項１，第８図） ２００２年版 国土交通省住宅局建築指導課、財団法人日本建築設備・昇降機センター、社団法人日本エレベーター協会 編集の「昇降機技術基準の解説」の第２部の９４〜１００ページ

上述のように、地震時に建屋の加速度，速度，変位又は速度と変位の相乗積の状態量検知で管制運転を行うことは従来から行われているが、長尺物振れの直接の状態量に基づく管制運転は行われていない。

また、高層建物が揺れやすい長周期地震は、遠隔地に震源をもつ地震が関東平野のような堆積層からなる平野部に伝播する過程で発生する地震で、震源が一般に１５０〜２００km以上と遠いために、Ｐ波は非常に微弱である。

この結果、Ｐ波初期微動管制が機能せず、長尺物が昇降路内の機器に引っかかりエレベーター走行で二次被害が発生する課題、これを避けるためにＰ波感知感度を上げると、近距離の小規模地震や地震に関係のないノイズ振動で不必要にエレベーターが停止するという課題、また、建物揺れの速度，変位、又は速度と変位の相乗積などの状態量からの間接的な長尺物揺れの判定では、長尺物揺れに関わる成長度合いや減衰度合いなどの逐一の状態変化が判らないため、１）定格速度を下げての減速運転が許されるのか、２）エレベーターの運転を一時休止させるのか、３）長尺物振れが大きく成長しない位置すなわち建物揺れに長尺物が共振しない位置へのエレベーターの避難運転ができるのか、あるいは、４）長尺物振れの減衰度合いなどからのエレベーターの管制運転解除タイミングなどの適正な判定ができないという課題をかかえている。

例えば、長周期地震動での建物揺れによる長尺物振れの成長度合いや減衰の度合いなどは、建物の揺れ方や揺れの持続の程度によって大きく左右されるため、単に建物の揺れの速度，変位から、又は速度と変位の積などの状態量からでは長尺物振れの成長度合いや減衰の度合いが判らないために、長尺物振れと判定した場合には長尺物振れがおさまるであろう３〜１０分間の間はエレベーターを停止させる管制運転が採られている。

本発明の目的は、これらの課題を解消する精度の高い管制運転を行うことのできるエレベーター装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１では、地震時又は強風時にエレベーターの管制運転を行うエレベーター装置において、昇降路上部又は建屋上部に設置された振動計の検出信号に基づいて、建物揺れから長尺物の振れを演算し、その算出演算結果に応じた段階的な管制運転を取り入れる。

このように、建物揺れから長尺物の振れを演算して、段階的な管制運転を行うことができるため精度の高い管制運転を行うことができる。

また、本発明の請求項２では、請求項１において、前記段階的な管制運転が１段階運転時、乗りかごを目的階又は最寄階に停止させその後運転を休止するようにした。

また、本発明の請求項３では、請求項１において、前記段階的な管制運転が２段階運転時、一旦乗りかごを目的階又は最寄階に停止させ、振れ量が大きい場合は運転を休止し、振れ量が小さい場合は運転停止又は速度制限運転を行い、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰するようにした。

更に、本発明の請求項４では、請求項１において、前記段階的な管制運転が３段階運転時、一旦乗りかごを目的階又は最寄階に停止させ、振れ量が大きい場合は運転を休止し、振れ量が中の場合は運転停止後、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰させ、振れ量が小の場合、速度制限運転を行い、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰するようにした。

本発明によれば、建物揺れから長尺物の振れを演算して、段階的な管制運転を行うことができるため精度の高い管制運転を行うことができるエレベーター装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施例に基づくエレベーター装置を示す構成例図である。本実施例のエレベーター装置は、乗りかご１や釣合いおもり２がガイドレール（図示なし）に沿って昇降するように構成されている。また、乗りかご１と釣合いおもり２は、昇降路２０上部の機械室２１の巻上機４を介して主ロープ７でつるべ式に懸垂され、駆動される。また、機械室２１内には、制御盤３，調速機６及び振動感知器５が配置されており、調速機６には調速機ロープ８が巻き掛けられている。更に、巻上機側から見て、乗りかご１側と釣合いおもり２側の主ロープ７の重量差を補償するコンペンロープ９が設置されている。また、乗りかご１への給電を行うためにテールコード１０も敷設されている。このように、昇降路２０内には、主ロープ７，調速機ロープ８，コンペンロープ９及びテールコード１０などの長尺物が設けられている。そして、昇降路２０内には、ガイドレールやエレベーターの昇降路内機器などを支持するブラケット２２が設置されている。

建物の揺れ検出する振動感知器５には、互いに直交する水平方向（ｘ，ｙ方向）の加速度検出機能に加え、地震動到達の初期微動の判定や地震か風かの建物揺れの要因を判定するためのｚ方向の加速度検出機能を持たせている。ここで振動感知器５の加速度センサの構成は、ｘ，ｙ方向一体の２軸とｚ方向軸の組み合わせか、ｘ，ｙ，ｚ方向一体の３軸加速度センサ、あるいは、各軸方向の加速度センサを個別に組み合わせたもとする。そして、振動感知器５の格納ケースには演算部３０があり、前記演算部３０は、振動感知器５が検出したｘ，ｙ方向の加速度信号をもとに、長尺物振れを演算し、長尺物振れ量と予め定める閾値との比較のもとに、制御盤３でエレベーターを管制運転するための管制運転判定機能を持っている。ここで、演算部３０は状況に応じ、制御盤３に格納してもよい。

なお、この演算部３０には、従来から行われている地震時のＳ波による建物揺れの水平方向加速度からの建物揺れ管制運転を行う機能も持たせている。

さらに、振動感知器５の上下振動感知機能で、長尺物振れが発生している場合に上下振動が観測されないと長尺物振れ要因は風と判断でき、乗客に的確な管制状況を伝えることができる。

前記演算部３０での演算処理は、処理の安定性や予め設定するパラメータの変更の容易性からデジタル処理としているが、アナログ処理でも可能である。

図２で、演算部３０の構成を説明する。振動感知器５のｘ，ｙ，ｚ方向の検出信号から、振動感知器５の水平度据付誤差による重力加速度成分や加速度センサ本体が持つ直流ドリフト成分を除去するハイパスのフィルタ３１（ｘ方向：３１Ｘ，ｙ方向：３１Ｙ，ｚ方向：３１Ｚ）とノイズ振動成分を除去するローパスのフィルタ３２（ｘ方向：３２Ｘ，ｙ方向：３２Ｙ，ｚ方向：３２Ｚ）を設けている。なお、地震動のＰ波による早期到達判定や建物揺れの地震か風かの要因判定が不要の場合は、ｚ方向の加速度センサやフィルタ３１Ｚ，３２Ｚは必要ない。

フィルタ３２Ｘの出力信号３３Ｘ，フィルタ３２Ｙの出力信号３３Ｙを用いて、予め定める固有周期Ｔ_a ，Ｔ_b ，Ｔ_c からなる複数の長尺物振れ振動モデル毎に長尺物振れを経時ごとに計算するｘ方向振れ応答演算部３４Ｘ，３５Ｘ，３６Ｘとｙ方向振れ応答演算部３４Ｙ，３５Ｙ，３６Ｙを構成し、これら長尺物振れ固有周期ごとのｘ，ｙ方向の振れ応答演算結果を合成する振れ合成演算部３７，３８，３９を備え、これらの合成演算の振れに基づいて長尺物の振れ管制運転を判定する振れ判定部４０を備え、振れ判定部４０の信号を信号線４１で制御盤３に送っている。

振れ判定部４０では、閾値を複数段階に設け、そのレベルに応じて、運転速度の制限，運転の一時停止，保守員の安全点検後の復帰判定、あるいは、長尺物振れの減衰レベル判定から、長尺物振れによるエレベーター管制運転の解除が可能となる。

フィルタ３２Ｘの出力信号３３Ｘ，フィルタ３２Ｙの出力信号３３Ｙを用いて、地震時のＳ波による水平方向の建物の揺れ加速度を算出する水平方向加速度合成演算部４２、この演算結果から建物揺れの管制運転の判定を建物揺れ判定部４３で行い、その信号を信号線４４で制御盤３に送っている。建物揺れ判定部４３の実施例では建物揺れ判定を非特許文献１に準じて建物揺れ加速度からの判定としているが、特許文献１，特許文献２に示されるように建物揺れの速度や変位状態量からの判定機能を持たせてもよい。

上下の加速度計測にも、重力加速度成分を取り除くハイパスのフィルタ３１Ｚとノイズ成分を取り除くローパスのフィルタ３２Ｚを介した出力信号３３Ｚから上下動算定部４５で地震時のＰ波初期微動を検出し、その信号を建物揺れ判定部４３に取り込んでいる。

地震時のＰ波初期微動検知は、一般には図１で昇降路２０のピット２３に設置されるＰ波感知器２４で行われているが、上下動は建物で増幅するため建物上部設置の振動感知器５のｚ方向加速度センサで初期微動を観測する方が、ピット部２３よりもより感度良く検出でき、また、ピット部で感知しがちな交通ノイズ振動により誤動作を軽減することも可能である。

図２に示す建物揺れ判定部４３の信号による建物揺れ加速度による管制は、非特許文献１に示されている従来方式と基本的に変わるものではないが、非特許文献１では長尺物振れ量に基づく直接の管制ができないため、建物揺れ判定部４３の加速度閾値をエレベーターの構造強度上から許容される加速度レベルよりも建物の高さが高くなるに従い小さく設定し被害の軽減を図っている。一方、本実施例では振れ判定部４０による長尺物振れ管制が行えるため、建物揺れ判定部４３の加速度閾値がエレベーターの構造や機構の許容レベルに準じた閾値（１００〜１５０Ｇａｌ程度）まで大きくすることができ、長周期成分の少ない近距離で規模の小さい地震での不必要な加速度による管制が避けられる。

図３では、演算部３０内のフィルタ３２の出力信号３３Ｘ，３３Ｙからの長尺物振れ演算の処理の流れを説明する。

フィルタ３２の出力信号３３Ｘ，３３Ｙを用いて、固有周期Ｔ_a でのｘ方向応答計算部が３４Ｘ、ｙ方向応答計算部が３４Ｙ、固有周期Ｔ_b でのｘ方向応答計算部が３５Ｘ、ｙ方向応答計算部が３５Ｙ、固有周期Ｔ_c でのｘ方向応答計算部が３６Ｘ，ｙ方向応答計算部が３６Ｙである。これら固有周期ごとのｘ，ｙ方向の振れを合成する振れ合成演算部が３７，３８，３９で、演算信号波形例をそれぞれの部位に示している。

図４で、演算部３０が併せ持つ演算機能と管制運転判定機能を、主ロープ７を例にとり長尺物振れ回りの三次元模式図で説明する。

３次元的に振れ回る主ロープ７の振幅の大きい中ほどの位置での水平平面５０内の２次元面上の振れ軌跡５１を呈し、固有周期Ｔ_a ，Ｔ_b ，Ｔ_c ごとの振れ軌跡５１のＸ軸への投影成分が長尺物のｘ方向振れ応答演算部３４Ｘ，３５Ｘ，３６Ｘ、であり、Ｙ軸への投影成分が長尺物のｙ方向振れ応答演算部３４Ｙ，３５Ｙ，３６Ｙである。これらより水平平面５０内のｘ，ｙ方向成分の合成演算が、周期毎の長尺物振れの振れ合成演算部３７，３８，３９で行われる。

次に、本実施例の長尺物振れ演算に基づく段階的な管制運転の一例について説明する。図４で示す長尺物振れ量と主ロープ７のブラケット２２などに引っかかる振れ限界寸法Ｌに対する割合α％，β％，γ％，δ％（α＜β＜γ＜δ）を振れ判定部４０の閾値とし、長尺物振れ量による振れ管制の実施例について説明する。

長尺物振れ率がδ％は、振れ大と判定、長尺物振れ率がγ％は、振れ中と判定、長尺物振れ率がβ％は、振れ小と判定、長尺物振れ率がα％は、振れが殆どないと判定する。

この判定に基づいて１段階から３段階までの管制運転について具体的に図５〜図７のフローチャートを用いて説明する。

図５は１段階運転だけの管制運転を行うもので、建物揺れが発生し（S1）、ロープ振れを、長尺物振れ率がδ％として検知又は感知すると（S2）、乗りかご１は最寄階停止運転を行い（S3）、運転を休止し（S4）、保守員の点検を行ってから運転を再開する。

図６は２段階の管制運転を行うもので、建物揺れが発生し（S1０）、ロープ振れを、長尺物振れ率がγ％又はδ％として検知又は感知すると（S１１）、乗りかご１は最寄階停止運転を行い（S１２）、長尺物振れ率が大きいか否かの判定がなされ（S１３）、長尺物振れ率が大きくδ％以上の場合、運転を休止し（S１４）、保守員の点検を行ってから運転を再開する。また、長尺物振れ率が小さくγ％の場合（S１５）、運転を停止又は速度制限運転を行い（S１６）、長尺物振れ率がα％以下又は一定時間経過後（S１７）、半周又は１周のテスト運転を行い（S１８）平常運転（Ｓ１９）に自動的に戻るようになっている。

図７は３段階の管制運転を行うもので、建物揺れが発生し（S２０）、ロープ振れを、長尺物振れ率がβ％、γ％、δ％として検知又は感知すると（S２１）、乗りかご１は最寄階停止運転を行い（S２２）、長尺物振れ率が大きいか否かの判定がなされ（S２３）、長尺物振れ率が大きくδ％以上の場合、運転を休止し（S２４）、保守員の点検を行ってから運転を再開する。また、長尺物振れ率が中程度か否かの判定がなされ（S２５）、長尺物振れ率が中程度でγ％の場合、運転を停止し（S２６）、長尺物振れ率がα％以下又は一定時間経過後（S２７）、半周又は１周のテスト運転を行い（S２８）平常運転（Ｓ２９）に自動的に戻るようになっている。また、長尺物振れ率が小程度か否かの判定がなされ（S３０）、長尺物振れ率が小程度でβ％の場合、速度制限運転を行い（S３１）、長尺物振れ率がα％以下又は一定時間経過後、半周又は１周のテスト運転を行い（S３１）平常運転（Ｓ２９）に自動的に戻るようになっている。ここで、半周又は１周のテスト運転は敢えて行わなくとも良い。

このように、大きな揺れだけを検出し運転を中止することを要望する納入現場には、１段階の管制運転、自動復帰の管制運転を望む納入現場には、２段階又は３段の管制運転を行う運転制御のエレベーターを納入することができ、納入現場に合わせた適切な管制運転を行うことができる。

本発明の実施例におけるエレベーターの概略を示す構成図である。 本発明の実施例における長尺物振れの演算部の構成を示す図である。 本発明の実施例における演算部内の信号処理の流れを示す図である。 長尺物の振れ説明図のもとに、本発明の実施例における閾値と設定方法を示す図である。 １段階の管制運転を示すフローチャートである。 ２段階の管制運転を示すフローチャートである。 ３段階の管制運転を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 乗りかご
２ 釣合いおもり
３ 制御盤
４ 巻上機
５ 振動感知器
６ 調速機
７ 主ロープ
８ 調速機ロープ
９ コンペンロープ
１０ テールコード
２０ 昇降路
２１ 機械室
２２ ブラケット
２３ ピット
３０ 演算部
３１，３２ フィルタ
３３Ｘ，３３Ｙ，３３Ｚ フィルタの出力信号、
３４Ｘ，３４Ｙ，３５Ｘ，３５Ｙ，３６Ｘ，３６Ｙ 振れ応答演算部
３７，３８，３９ 振れ合成演算部
４０ 振れ判定部
４１，４４ 信号線
４２ 水平方向加速度合成演算部
４３ 建物揺れ判定部
４５ 上下動算定部
５０ 水平平面
５１ 振れ軌跡
５２ 判定エリア。

Claims (4)

1. 地震時又は強風時にエレベーターの管制運転を行うエレベーター装置において、
   昇降路上部又は建屋上部に設置された振動計で検出された建物揺れ信号に基づいて、時間経過ごとに前記昇降路内の長尺物振れ量を演算し、前記長尺物振れ量に基づいて段階的な管制運転を行うことを特徴とするエレベーター装置。
2. 前記段階的な管制運転が１段階運転時、乗りかごを目的階又は最寄階に停止させその後運転を休止するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター装置。
3. 前記段階的な管制運転が２段階運転時、一旦乗りかごを目的階又は最寄階に停止させ、振れ量が大きい場合は運転を休止し、振れ量が小さい場合は運転停止又は速度制限運転を行い、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター装置。
4. 前記段階的な管制運転が３段階運転時、一旦乗りかごを目的階又は最寄階に停止させ、振れ量が大きい場合は運転を休止し、振れ量が中の場合は運転停止後、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰させ、振れ量が小の場合、速度制限運転を行い、振れ量の収束検知又は一定時間経過後、平常運転に復帰するようにしたことを特徴とする請求項１記載のエレベーター装置。

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