JP2011195282A

JP2011195282A - エレベータの風管制運転装置

Info

Publication number: JP2011195282A
Application number: JP2010064355A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kimura; 弘之木村
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06

Abstract

【課題】強風時に管制運転を行うべきか否かを正確に判別する。
【解決手段】建物上部側面に設置された複数の圧力計３ａ〜３ｄと、建物内部に設置された圧力計３ｚと、各圧力計３ａ〜３ｄ，３ｚからの信号をもとに最大風速を演算する風速演算手段１１と、風速の危険レベルを登録する記憶手段１２と、風速演算手段１１によって求められた最大風速をもとに記憶手段１２に登録された危険レベルについてのデーターベースとの比較に基づき、風管制運転選択の是非を判別する管制運転判定手段１３と、管制運転判定手段１３の判定結果に基づき、管制運転についての制御を実行する管制運転制御手段１４とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、エレベータの風管制運転装置に関する。

近年、エレベータを建物の屋外に設置するケースが徐々に増えてきている。屋外にエレベータを設置すると、特にエレベータ・ロープ（メインロープ：エレベータのかごを吊っているロープ、コンペンロープ：メインロープの張力補正用のロープなど）が、直接風にさらされるため、強風時にはロープが揺れる。

ロープの揺れが大きくなると、構造部材やセンサなどの昇降路内機器に絡まる可能性があり、条件によってはエレベータが階床間で停止する、いわゆる「閉じ込め事故」が発生することがある。

そのため、屋外に設置されるエレベータシステムの多くは、風管制運転装置を備えている。すなわち、エレベータが設置される建物の上部に図１２に示すように風速計を設置し、所定値を超える風速が計測された場合にエレベータを減速運転させたり、乗客を降ろした後にエレベータの運転を停止するなどの風管制運転を行う（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１３７８００号公報

建物頂部の風速は建物そのものの影響を受けるため、建物から横方向の外側や屋上のさらに上部に風速計を設置する必要があるが、（１）屋上にヘリポートが設置される場合もあり適切な位置に設置できないことや、（２）建物の影響で風速分布がかなり乱れることがある。

このため、従来の風速計による風速測定では風速を正確に計測することができず、風速を過小に評価することでロープ揺れが大きくなったり、風速を過大評価することでエレベータの運行効率を下げたりする課題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、強風時に管制運転を行うべきか否かを正確に判別することが可能なエレベータの風管制運転装置を提供することを目的としている。

本発明に係るエレベータの風管制運転装置は、建物の屋外に設置されたエレベータにおいて、建物上部側面に設置された複数の圧力計と、建物内部に設置された圧力計と、前記各圧力計からの信号をもとに最大風速を演算する風速演算手段と、風速の危険レベルを登録する記憶手段と、前記風速演算手段によって求められた最大風速をもとに前記記憶手段に登録された危険レベルについてのデーターベースとの比較に基づき、風管制運転選択の是非を判別する管制運転判定手段と、前記管制運転判定手段の判定結果に基づき、管制運転についての制御を実行する管制運転制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、強風時に管制運転を行うべきか否かを正確に判別することができる。

図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの風管制運転装置が適用される建物と圧力計との関係を示す図である。図２は前記図１のＡ−Ａ断面図である。図３は同実施形態におけるエレベータの構成を示す図である。図４は同実施形態におけるエレベータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。図５は同実施形態におけるエレベータの風管制運転装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６は同実施形態における建物の強風が直接当る面と圧力係数との関係を説明するための図である。図７は同実施形態における建物の強風が直接当る面と圧力係数との関係を説明するための図である。図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータのエレベータ制御装置の機能構成を示すブロック図である。図９は同実施形態におけるエレベータの風管制運転装置の処理動作を説明するための図である。図１０は同実施形態における建物の強風が直接当る面と圧力係数との関係を説明するための図である。図１１は同実施形態における建物の強風が直接当る面と圧力係数との関係を説明するための図である。図１２は従来の風管制運転装置を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの風管制運転装置が適用される建物と圧力計との関係を示す図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図３はエレベータの構成を示す図である。

建物１の外側の昇降路上方の機械室（図示せず）に巻上機４が設置され、この巻上機４にメインロープ５が巻回されている。メインロープ５の一端側および他端側はそれぞれ乗りかご６およびカウンターウェイト７に取り付けられている。

また、昇降路最下部には、コンペンシープ９が配設されており、このコンペンシープ９を経由してコンペンロープ８の一端側および他端側がそれぞれ乗りかご６およびカウンターウェイト７の下部に取り付けられている。前記メインロープ５、コンペンロープ８および乗りかご６の一部が、屋外に設置されており、直接、風にさらされる。

巻上機４は、機械室に設置されたエレベータ制御装置１０により制御されるようになっている。また、建物の上部４方向の辺中央および、建物内１箇所に、圧力計３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｚ）が設置されており、その検出信号がエレベータ制御装置１０に出力されるようになっている。エレベータ制御装置１０は、これらの検出信号に基づき巻上機４に対する制御を行うようになっている。

図４はエレベータ制御装置１０の構成を示すブロック図である。この図に示すように、エレベータ制御装置１０は、風速演算手段１１、記憶手段１２、管制運転判定手段１３および管制運転制御手段１４を含んで構成されている。

圧力計３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄおよび３ｚのそれぞれの圧力（ｐ_Ａ，ｐ_Ｂ，ｐ_Ｃ，ｐ_Ｄ，ｐ_Ｚ）は、風速演算手段１１に出力されるようになっている。風速演算手段１１では、計測された圧力信号をもとに、まず圧力の最大値を求める。

強風が直接当る面（図６の角度０゜、図７の角度１５゜）のよどみ点では、圧力係数Ｃ_ｐ＝１となる。ここで、圧力係数は次式で表される。図６では、Ａの点がよどみ点となっている。

ここで、ｐ_∞＝ｐ_Ｚ：建物の影響を受けない上流での圧力（＝建物内の圧力）、Ｖ_∞：建物の影響を受けない上流での風速（＝求めたい最大風速：これをＶ_ｍａｘと表す）、ρは、空気の密度である。

参考文献１：（社）日本鋼構造協会編，構造物の耐風工学，丸善（１９９７年），Ｐ６４．
次に、この圧力の最大値ｐ_ｍａｘと建物内の圧力ｐ_ｚ＝ｐ_∞を用いて、風速の最大値を次式により、計算する。

この演算した最大風速Ｖ_ｍａｘを管制運転判定手段１３に出力する。管制運転判定手段１３では、最大風速Ｖ_ｍａｘを記憶手段１２に記憶されている危険レベル（許容風速）（Ｖｃｒ１，Ｖｃｒ２，Ｖｃｒ３）に関するデータと照合することで、管制運転のレベルを図５に示すように選択する。

危険レベルは、予めエレベータ・ロープ（メインロープ、コンペンロープなど）の応答解析を行い、それぞれのロープの最大変位を求めて設定している。

最大変位がそれぞれの危険レベル（Ｖｃｒ１，Ｖｃｒ２，Ｖｃｒ３）を超えた場合には、ロープが昇降路内機器に引っ掛かる可能性が増加したと判断して、強風が吹いていることを警報（運転は通常運転）したり、エレベータを減速運転させたり、サービス階を制限したり、あるいは、退避階へ移動して停止させるなどの管制運転を行う。

このように、圧力計からの信号をもとに最大風速を演算し、その結果をもとに風管制運転を行うことで、ロープの昇降路内機器への衝突・絡まり、さらには閉じ込め事故を防止することができる。

なお、実際の建物の形状は、四角柱とは限らないため、圧力計を設置する高さおよび設置位置は、風洞実験や数値解析の結果をもとに決定することで、より正確に風速を演算できる。

また、前記の危険レベルは建物の特性や設置されるエレベータの特性に依存するため、運用開始後のデータを利用して危険レベルを修正しても良い。

（第２の実施形態）
前記第１の実施形態では、建物の上部４方向の辺中央と建物内の１箇所に、圧力計３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｚ）に設置していた。これに対し、第２の実施形態では、図１０および図１１に示すように、建物上部外側に設置する圧力計を辺中央ではなく、各辺２箇所および建物内に圧力計３（３ａ１、３ａ２、３ｂ１、３ｂ２、３ｃ１、３ｃ２、３ｄ１、３ｄ２、３ｚ）を設置している。これらの検出信号はエレベータ制御装置１０に出力されるようになっている。エレベータ制御装置１０は、これらの検出信号に基づき巻上機４に対する制御を行うようになっている。

図８は第２の実施形態に係るエレベータ制御装置１０の機能構成を示すブロック図である。エレベータ制御装置１０は、風速・風向演算手段２１、記憶手段２２、管制運転判定手段２３および管制運転制御手段１４を含んで構成されている。

各圧力計の圧力（ｐ_Ａ１，ｐ_Ａ２，ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２，ｐ_Ｃ１，ｐ_Ｃ２，ｐ_Ｄ１，ｐ_Ｄ２，ｐ_Ｚ）は、風速・風向演算手段２１に出力されるようになっている。風速・風向演算手段２１では、計測された圧力信号をもとに、まず圧力の最大値を求める。

強風が直接当る面（図１０の角度０゜、図１１の角度１５゜）のよどみ点では、圧力係数Ｃ_ｐ＝１となる。図１１では、Ａ１の点がよどみ点となっている。この圧力係数は次式で表される。

次に、この圧力の最大値ｐ_ｍａｘと建物内の圧力ｐ_Ｚ．ｐ_∞を用いて、風速の最大値Ｖ_ｍａｘを次式により計算し、管制運転判定手段２３に出力する。

さらに、圧力の最大値ｐ_ｍａｘが発生している面（図１０、図１１では、圧力計Ａ１、Ａ２が設置されている面）の圧力の比ｐ_Ａ１／ｐ_Ａ２から風向を決定し、管制運転判定手段２３に出力する。この圧力の比と風向との関係は、予め風洞実験または数値解析により求めておき、計算式または対応表として、風速・風向演算手段２１の中に組み込んでおく。

管制運転判定手段２３では、最大風速Ｖ_ｍａｘを記憶手段２２に記憶されている危険レベル（許容風速）（Ｖｃｒ１，Ｖｃｒ２，Ｖｃｒ３）に関するデータと照合することで、管制運転のレベルを図９に示すように選択する。

危険レベルは、予めたとえば３０度刻みで風向ごとに、エレベータ・ロープ（メインロープ、コンペンロープなど）の応答解析を行い、それぞれのロープの最大変位を求めて設定し、対応表にしている。

このように、圧力計からの信号をもとに最大風速と風向を演算し、その結果をもとに風管制運転を行うことで、ロープの昇降路内機器への衝突・絡まり、さらには閉じ込め事故を防止することができる。本実施形態では、最大風速だけでなく、風向を管制運転の判定に利用するため、より正確に判定できる。

なお、さらに、圧力の最大値が発生している面（図１０、図１１では、圧力計ｐ_Ａ１，ｐ_Ａ２が設置されている面）の両隣の面（図１０、図１１では、圧力計ｐ_Ｂ１，ｐ_Ｂ２とｐ_Ｄ１，ｐ_Ｄ２，が設置されている面）の圧力も参照して風向を決定すれば、より正確に風向を決定できる。

なお、本発明は前記各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、前記各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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…建物、２…風速計、３…圧力計、４…巻上機、５ａ，５ｂ…メインロープ、６…乗りかご、７…カウンターウェイト、８ａ，８ｂ…コンペンロープ、９…コンペンシープ、１０…エレベータ制御装置、１１…風速演算手段、１２…記憶手段、１３…管制運転判定手段、１４…管制運転制御手段、２１…風速・風向演算手段、２２…記憶手段、２３…管制運転判定手段。

Claims

建物の屋外に設置されたエレベータにおいて、
建物上部側面に設置された複数の圧力計と、
建物内部に設置された圧力計と、
前記各圧力計からの信号をもとに最大風速を演算する風速演算手段と、
風速の危険レベルを登録する記憶手段と、
前記風速演算手段によって求められた最大風速をもとに前記記憶手段に登録された危険レベルについてのデーターベースとの比較に基づき、風管制運転選択の是非を判別する管制運転判定手段と、
前記管制運転判定手段の判定結果に基づき、管制運転についての制御を実行する管制運転制御手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータの風管制運転装置。
前記風速演算手段が、前記各圧力計の出力の内の最大値およびこの最大値と建物内部に設置された圧力計の出力との差圧を用いて演算することを特徴とする請求項１記載のエレベータの風管制運転装置。
前記圧力計が建屋上部側面中央に設置されたことを特徴とする請求項１または２記載のエレベータの風管制運転装置。
建物の屋外に設置されたエレベータにおいて、
建物上部側面に設置された複数の圧力計と、
建物内部に設置された圧力計と、
前記各圧力計からの信号をもとに最大風速と風向を演算する風速・風向演算手段と、
風向ごとに風速の危険レベルを登録する記億手段と、
前記風速・風向演算手段によって求められた最大風速と風向をもとに前記記憶手段に登録された危険レベルについてのデーターベースとの比較に基づき、風管制運転選択の是非を判別する管制運転判定手段と、
前記管制運転判定手段の判定結果に基づき、管制運転についての制御を実行する管制運転制御手段と、
を備えたことを特徴とするエレベータの風管制運転装置。
前記風速・風向演算手段が、前記各圧力計の出力の内の最大値と建物内部に設置された圧力計の出力との差圧を用いて最大風速を演算し、
前記各圧力計の出力の内の最大値が発生した面に設置された圧力計の出力をもとに風向を決定することを特徴とする請求項４記載のエレベータの風管制運転装置。
前記風速・風向演算手段が、前記各圧力計の出力の内の最大値と建物内部に設置された圧力計の出力との差圧を用いて最大風速を演算し、
前記各圧力計の出力の内の最大値が発生した面に設置された圧力計の出力およびその面の両隣の面に設置された圧力計の出力をもとに風向を決定することを特徴とする請求項４記載のエレベータの風管制運転装置。