JP2011063431A

JP2011063431A - エレベータの安全回路

Info

Publication number: JP2011063431A
Application number: JP2009218072A
Authority: JP
Inventors: Junji Takeda; 順二竹田
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN102025133A

Abstract

【課題】安全回路網の回路抵抗値に依存することなく安全回路網の地絡事象を検出できるようにすること。
【解決手段】客先動力電源である三相商用電源１よりエレベータ制御電源を作成する電源回路７に対し、エレベータの制御用の回路網とは独立して接続された、安全確認スイッチの直列接続でなるエレベータ安全回路網１０と、上記電源回路７から上記エレベータ安全回路網１０への往路電流及び復路電流に基づいて上記エレベータ安全回路網１０が地絡されたか否か判定する電流監視回路１２と、を備えたエレベータの安全回路とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベータの安全回路に関する。

エレベータには、一般的に、客先動力電源よりエレベータ制御電源を作成する制御電源回路に接続されたエレベータの制御用の回路網とは独立して、上記制御電源回路より直流または交流の安全回路電源が供給され、規格要項に定められた安全回路網を形成した安全回路が設けられている。この安全回路の安全回路網とは、乗り場のドアスイッチやかごのゲートスイッチ、保守用のメンテナンススイッチ、ガバナー過速度監視スイッチなど機械系の複数の安全確認スイッチの直列接続と、安全回路リレーとの直列回路で構成される。安全回路リレーはエレベータ制御回路によりオンされ、そのとき上記安全確認スイッチが全て正常（投入）状態であれば、エレベータは起動可能となるようになっている。

また、エレベータの安全回路には、回路異常時の保護を目的として、上記安全回路網と安全回路電源の供給元である上記制御電源回路との間に、ヒューズもしくはサーキットプロテクタが接続構成されている。

このようなエレベータの安全回路において、上記安全回路網は全ての安全確認スイッチを一筆書きに直列接続して構成しているため、例えば、エレベータの昇降行程が長くなると、数百メートルから数キロメートルもの長さを引き回されることとなる。そのため、配線抵抗の増加や、安全確認スイッチ群の接点数の増加により安全回路の抵抗が増えてしまい、安全回路網末端部分で地絡事故が発生したとしても、低電流となるため上記ヒューズやサーキットプロテクタを開放動作させるだけの電流が流れないことがあった。

このような問題の発生を避けるために、従来は、安全回路電源を高くしたり、あるいは配線ケーブルを複数本並列に接続して、配線抵抗を下げるといった対応を採っている。例えば、特許文献１では、ＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、高電圧で安定した安全回路電源を得るようにしている。

特開２００５−９６８８１号公報

しかしながら、そのような安全回路電源を高くしたり、配線ケーブルを複数本並列に接続して配線抵抗を下げるといった対応は、回路損失の増加、コスト増、安全回路構成の煩雑化を招いていた。

そこで本発明は、エレベータを設置する物件仕様毎に異なる安全回路網の回路抵抗値に依存することなく安全回路網の地絡事象を検出できる、信頼性の高いエレベータの安全回路を提供することを目的とする。

上記目的を果たすため、本発明に係るエレベータの安全回路の一態様は、
客先動力電源よりエレベータ制御電源を作成する制御電源回路に対し、エレベータの制御用の回路網とは独立して接続された、安全確認スイッチの直列接続でなる安全回路網と、
上記制御電源回路から上記安全回路網への往路電流及び復路電流に基づいて上記安全回路網が地絡されたか否か判定する地絡判定手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電源回路から安全回路網への往路電流及び復路電流に基づいて安全回路網が地絡されたか否か判定することで、安全回路網の回路抵抗値に依存することなく安全回路網の地絡事象を検出できる、信頼性の高いエレベータの安全回路を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るエレベータの安全回路の構成図。本発明の第２実施形態に係るエレベータの安全回路の構成図。第２実施形態におけるエレベータ制御マイコンの動作フローチャートを示す図。本発明の第３実施形態に係るエレベータの安全回路の構成図。本発明の第４実施形態に係るエレベータの安全回路の構成図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
先ず、本発明の第１実施形態を説明する。
エレベータの駆動制御系は、図１に示す通り、三相商用電源１、電磁接触器２、コンバータ３、平滑コンデンサ４、インバータ５、モータ６、電源回路７、及びエレベータ制御回路８から構成され、また、本実施形態に係るエレベータの安全回路は、サーキットプロテクタ９、エレベータ安全回路網１０、安全回路リレー１０Ａ、電流検出器１１Ａ，１１Ｂ、電流監視回路１２、及び安全回路遮断用リレー接点１３から構成されている。なお、上記電流監視回路１２は、絶対値差分検出処理部１２Ａと異常判定処理部１２Ｂとからなる。

三相商用電源１は客先動力電源であり、電磁接触器２を介してコンバータ３に三相交流を印加する。コンバータ３は、三相交流を整流するもので、複数のダイオードの組み合わせからなるダイオードコンバータ、もしくはダイオードとトランジスタの並列接続体を複数個組み合わせてなる高効率のトランジスタコンバータである。平滑コンデンサ４は、コンバータ３により整流された整流電圧を平滑して直流電圧とする。インバータ５では、エレベータ駆動用のモータ６を駆動させるのに必要な周波数と電圧に制御し、モータ６を駆動させる。電源回路７は、三相又は単相の交流電圧からエレベータ制御電源を生成する制御電源回路であり、直流電圧を生成して、エレベータの制御を行なうエレベータ制御回路８と、本実施形態に係るエレベータの安全回路へ供給する。

サーキットプロテクタ９は、エレベータ安全回路網１０のどこかで地絡が発生した場合に、その渦電流により開放動作されて回路保護を行なう。なお、このサーキットプロテクタ９の代わりに、ヒューズを用いても良い。エレベータ安全回路網１０は、図示しない乗り場のドアスイッチやかごのゲートスイッチ、保守用のメンテナンススイッチ、ガバナー過速度監視スイッチなど機械系の安全確認スイッチが直列接続されたものである。安全回路リレー１０Ａは、エレベータ安全回路網１０の各スイッチ状態を監視する。電流検出器１１Ａは、エレベータ安全回路網１０への往路電流を検出し、電流検出器１１Ｂは、エレベータ安全回路網１０からの復路電流を検出する。電流監視回路１２は、上記電流検出器１１Ａ，１１Ｂの電流検出値を監視して、エレベータ安全回路網１０が地絡されたか否か判定する。このように、電流検出器１１Ａ，１１Ｂ及び電流監視回路１２は、地絡判定手段として機能する。安全回路遮断用リレー接点１３は、電源回路７とエレベータ安全回路網１０との間に設けられ、エレベータ安全回路網１０を電源回路７から切り離す切り離し手段として機能する。

電流監視回路１２の絶対値差分検出処理部１２Ａは、上記電流検出器１１Ａ，１１Ｂの電流検出値の絶対値差分を検出する。異常判定処理部１２Ｂは、上記絶対値差分検出処理部１２Ａによる絶対値差分検出値に基づきエレベータ安全回路網１０の異常判断を行うものであり、絶対値差分検出値が所定のしきい値以上となったときにエレベータ安全回路網１０の地絡と判定する。

このように、エレベータ駆動制御系とは独立して、エレベータ安全回路網１０へ電源が供給される構成となっている。

以上のような構成のエレベータでは、エレベータ制御回路８により安全回路リレー１０Ａがオンされ、その際にエレベータ安全回路網１０の安全確認スイッチが全て正常（投入）状態であれば、エレベータが起動可能となる。エレベータが起動する時は、電磁接触器２が投入され、インバータ５が可変電圧可変周波数の交流電圧をモータ６に供給する。

こうしてエレベータが起動している間、エレベータの安全回路では、電流検出器１１Ａがエレベータ安全回路網１０への往路電流を検出し、電流検出器１１Ｂがエレベータ安全回路網１０からの復路電流を検出している。これら電流検出器１１Ａ，１１Ｂで検出された往路電流及び復路電流は、電流監視回路１２の絶対値差分検出処理部１２Ａに入力され、それら電流検出値の絶対値差分が検出される。そして、異常判定処理部１２Ｂにおいて、その絶対値差分検出処理部１２Ａによる絶対値差分検出値を所定のしきい値と比較することで、エレベータ安全回路網１０の何処かにおいて地絡が発生したか否かを判定する。

ここで、もし絶対値差分検出値が所定のしきい値以上となったことを検出すると、異常判定処理部１２Ｂは、エレベータ安全回路網１０の地絡と判定して、安全回路遮断用リレー接点１３を開放制御することで、エレベータ安全回路網１０を電源回路７から切り離す。このように、地絡発生時には、エレベータ安全回路網１０を遮断することで、エレベータが停止される。

なお、ここでは、エレベータ安全回路網１０の地絡判定時に、安全回路遮断用リレー接点１３によりエレベータ安全回路網１０を電源回路７から切り離す構成としたが、その代わりに、或いは更に、異常判定処理部１２Ｂからエレベータ制御回路８に異常判定信号を出力することで、エレベータ制御回路８が安全回路リレー１０Ａをオフ制御するようにしても良い。

以上のように、本第１実施形態によれば、客先動力電源である三相商用電源１よりエレベータ制御電源を作成する電源回路７に対し、エレベータの制御用の回路網とは独立して接続された、安全確認スイッチの直列接続でなるエレベータ安全回路網１０と、上記電源回路７から上記エレベータ安全回路網１０への往路電流及び復路電流に基づいて上記エレベータ安全回路網１０が地絡されたか否か判定する電流監視回路１２と、を備えたエレベータの安全回路とすることにより、昇降行程が長くなりエレベータ安全回路網１０の配線長や安全確認スイッチ群の接点数が増加した場合においても、回路保護を目的として設置していたヒューズやサーキットプロテクタ９の遮断開放特性に依存することがなくエレベータ安全回路網１０の異常検出つまり地絡判定が可能となるため、昇降行程が長くなった場合においても、安全回路電圧の高圧化や配線本数を増やす必要がなくなる。その結果、回路損失の低減が図れ、消費電力を最小限に抑え、様々な物件仕様への適合性が高く、高信頼性のあるエレベータの安全回路を提供することが可能となる。

また、電源回路７とエレベータ安全回路網１０との間の往路電流と復路電流の絶対値差分を所定のしきい値と比較するだけで、エレベータ安全回路網１０の地絡などの異常検出が可能となる。

そして、そのエレベータ安全回路網１０の往路、復路電流の差分により地絡異常を判断した場合には、安全回路遮断用リレー接点１３を開放してエレベータ安全回路網１０を遮断するので、エレベータを停止させることが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図２において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、上記第１実施形態の構成において、電流監視回路１２に更にエレベータ制御マイコン１２Ｃが設けられている。

このエレベータ制御マイコン１２Ｃは、異常判定処理部１２Ｂにおいて、絶対値差分検出処理部１２Ａによる絶対値差分検出値が所定のしきい値以上となり、エレベータ安全回路網１０の何処かにおいて地絡が発生したことを検出した際の、安全回路遮断用リレー接点１３の開放を制御する。

エレベータ制御マイコン１２Ｃは、図３に示すような動作を実施する。なお、この動作は、常時繰り返し実施するようにしても良いし、エレベータが起動している間だけ実施する、つまり、エレベータが着床して走行していないときには行なわないものとしても構わない。

エレベータ制御マイコン１２Ｃは、まず、異常判定処理部１２Ｂからエレベータ安全回路網１０の地絡異常の検出を示す異常判定信号が入力されたか否かを判別し（ステップＳ１）、異常判定信号が入力されていなければ、何も行なわずに処理を終了する。

これに対して、異常判定信号が入力された場合には、現在、エレベータが走行中か否かを判定する（ステップＳ２）。エレベータが走行中であれば、エレベータが着床して停止するのを待つため、該ステップＳ２の処理を繰り返す。なお、この際、エレベータ制御回路８に対して、エレベータを最寄り階へ着床させるよう指示することが好ましい。

而して、上記ステップＳ２においてエレベータが走行中ではないと判定されたならば、安全回路遮断用リレー接点１３を開放制御することで、エレベータ安全回路網１０への電源印加を遮断する（ステップＳ３）。

以上のように、本第２実施形態によれば、安全回路遮断用リレー接点１３を制御する制御手段としてのエレベータ制御マイコン１２Ｃを更に備え、異常判定処理部１２Ｂによる地絡判定の結果に応じて、エレベータが走行中か否かを判別し、エレベータが走行中であればエレベータの着床を持って、安全回路遮断用リレー接点１３に切り離し動作を行なわせるよう制御するようにしたので、少なくともエレベータ安全回路網１０の地絡が発生した場合は、エレベータが停止した後にエレベータ安全回路網１０への電源遮断を行うことが可能となる。

ＥＮ規格やＧＢ規格などの海外法規上、「電気安全装置のある回路へ地絡が生じたときは駆動機を直ちに停止させるか、または最初の正常停止後、駆動機を再起動させないこと」を規定されている。また、「正常運転には、手動リセットしなければ出来ないこと」と規定されており、規格法規上にも合致するエレベータの安全回路の提供が可能となる。

なお、ここでは、安全回路遮断用リレー接点１３を用いたが、その代わりに、或いは更に、エレベータ制御マイコン１２Ｃからエレベータ制御回路８に異常判定信号を出力することで、エレベータ制御回路８が安全回路リレー１０Ａをオフ制御するようにしても良い。

更には、エレベータ制御マイコン１２Ｃを独立して設ける代わりに、その機能をエレベータ制御回路８に組み込んでも良い。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図４において、上記第２実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、上記第２実施形態の構成において、電流監視回路１２に更に異常判定しきい値調整処理部１２Ｄが設けられている。

このしきい値調整処理部１２Ｄは、異常判定処理部１２Ｂにおける地絡判定のために上記絶対値差分検出処理部１２Ａによる絶対値差分検出値と比較する上記所定のしきい値を設定する。

本第３実施形態は、このようなしきい値調整処理部１２Ｄ更に備えることにより、エレベータの昇降行程毎に異なるエレベータ安全回路網１０の回路抵抗、回路電流に見合ったしきいの設定が可能となるので、より信頼性の高いエレベータの安全回路の提供が可能となる。

なお、上記第１実施形態の構成において、電流監視回路１２に更に異常判定しきい値調整処理部１２Ｄを設けても、同様の効果が得られることは言うまでもない。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態を説明する。
図５において、上記第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、上記第１実施形態の構成における電流検出器１１Ａ，１１Ｂの代わりに、零相変流器１４を備えている。

この零相変流器１４は、エレベータ安全回路網１０の往路電流と復路電流の不平衡成分電流を検出する。

従って、電流監視回路１２には、絶対値差分検出処理部１２Ａは必要なく、零相変流器１４で検出した不平衡成分電流値が所定のしきい値以上となったときにエレベータ安全回路網１０の地絡と判定する異常判定処理部１２Ｂのみを備えれば良い。

以上のように、本第４実施形態によれば、客先動力電源である三相商用電源１よりエレベータ制御電源を作成する電源回路７に対し、エレベータの制御用の回路網とは独立して接続された、安全確認スイッチの直列接続でなるエレベータ安全回路網１０と、上記電源回路７から上記エレベータ安全回路網１０への往路電流と復路電流の不平衡成分電流に基づいて上記エレベータ安全回路網１０が地絡されたか否か判定する電流監視回路１２と、を備えたエレベータの安全回路とすることにより、昇降行程が長くなりエレベータ安全回路網１０の配線長や安全確認スイッチ群の接点数が増加した場合においても、回路保護を目的として設置していたヒューズやサーキットプロテクタ９の遮断開放特性に依存することがなくエレベータ安全回路網１０の異常検出つまり地絡判定が可能となるため、昇降行程が長くなった場合においても、安全回路電圧の高圧化や配線本数を増やす必要がなくなる。その結果、回路損失の低減が図れ、消費電力を最小限に抑え、様々な物件仕様への適合性が高く、高信頼性のあるエレベータの安全回路を提供することが可能となる。

また、電源回路７とエレベータ安全回路網１０との間の往路電流と復路電流の不平衡成分電流を所定のしきい値と比較するだけで、エレベータ安全回路網１０の地絡などの異常検出が可能となる。

なお、上記第２及び第３実施形態においても、同様に、電流検出器１１Ａ，１１Ｂの代わりに、零相変流器１４を用いるように構成しても良いことは言うまでもない。

以上、実施形態により本発明を説明したが、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても、発明が解決しようとする課題の欄で述べられた課題が解決でき、かつ、発明の効果が得られる場合には、この構成要素が削除された構成も発明として抽出され得る。

１…三相商用電源、２…電磁接触器、３…コンバータ、４…平滑コンデンサ、５…インバータ、６…モータ、７…電源回路、８…エレベータ制御回路、９…サーキットプロテクタ、１０…エレベータ安全回路網、１０Ａ，１１Ｂ…電流検出器、１２…電流監視回路、１２Ａ…絶対値差分検出処理部、１２Ｂ…異常判定処理部、１２Ｃ…エレベータ制御マイコン、１２Ｄ…値調整処理部、１３…安全回路遮断用リレー接点、１４…零相変流器。

Claims

客先動力電源よりエレベータ制御電源を作成する制御電源回路に対し、エレベータの制御用の回路網とは独立して接続された、安全確認スイッチの直列接続でなる安全回路網と、
前記制御電源回路から前記安全回路網への往路電流及び復路電流に基づいて前記安全回路網が地絡されたか否か判定する地絡判定手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータの安全回路。
前記地絡判定手段は、
前記制御電源回路から前記安全回路網への往路電流及び復路電流を検出する電流検出器と、
前記電流検出器で検出した往路電流と復路電流の絶対値差分を検出する差分検出処理部と、
前記差分検出処理部が検出した絶対値差分が所定のしきい値以上となったときに前記安全回路網の地絡と判定する異常判定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの安全回路。
前記地絡判定手段は、
前記制御電源回路から前記安全回路網への往路電流と復路電流の不平衡成分電流を検出する零相変流器と、
前記零相変流器が検出した不平衡成分電流が所定のしきい値以上となったときに前記安全回路網と判定する異常判定処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のエレベータの安全回路。
前記制御電源回路と前記安全回路網との間に設けられ、前記安全回路網を前記制御電源回路から切り離す切り離し手段を更に備え、
前記切り離し手段は、前記異常判定処理部による地絡判定の結果に応じて、前記安全回路網を前記制御電源回路から切り離す切り離し動作を行なうことを特徴とする請求項２又は３に記載のエレベータの安全回路。
前記切り離し手段を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、前記異常判定処理部による地絡判定の結果に応じて、エレベータが走行中か否かを判別し、エレベータが走行中であればエレベータの着床を持って、前記切り離し手段に前記切り離し動作を行なわせるよう制御することを特徴とする請求項４に記載のエレベータの安全回路。
前記地絡判定手段は、前記しきい値を調整するしきい値調整処理部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のエレベータの安全回路。