JP2013158101A - 昇降設備 - Google Patents

Abstract

【課題】既設で稼動中の昇降設備に対しても、容易に短期間で高機能な電力回生機能を付加できるようにする。
【解決手段】昇降体２８と、モータ４２により駆動され前記昇降体２８を昇降させる巻き上げ機（ウインチ４６）を有する昇降体機械装置４０と、前記モータ４２に、互いに独立したＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４を介して交流（ＡＣ）電源６０から交流電力を供給するインバータ方式の昇降体動力装置５０と、前記昇降体機械装置４０と前記昇降体動力装置５０を制御する昇降体制御装置７０を備えた昇降設備において、前記ＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４のＤＣ端子間に電力回生装置８０を接続する。
【選択図】図６

Description

本発明は、昇降設備に係り、産業用搬送装置、特に機械式駐車設備に用いるのに好適な、既存の設備に対して、容易に短期間で高機能な電力回生機能を付加することが可能な昇降設備に関する。

機械式駐車設備の一例に、図１に例示する如く、下方の駐車場入口２２から入庫した車１０を、昇降路２４を経て駐車室２６に運ぶ機械式駐車設備２０がある。

このような機械式駐車設備２０は、図２及び図３に詳細に示す如く、車１０を乗せて昇降するリフト２８と、横行するトレイ３０を備えており、出庫の場合には、次のような手順を採る。
（１）図２に矢印Ａで示す如く、車１０を載せたトレイ３０が、車室位置からリフト２８が昇降している中央位置へ横行する。
（２）矢印Ｂで示す如く、リフト２８が上昇する。
（３）図３に示す如く、トレイ３０より高い位置でリフト２８が停止し、車１０がリフト２８に移載される。
（４）図３に矢印Ｃで示す如く、空のトレイ３０が車室位置へ戻る。
（５）リフト２８が１階に下降し、出庫を完了する。

一方、入庫の場合には、逆に次のような手順を採る。
（１）車１０が一階にあるリフト２８に載る。
（２）リフト２８が上昇して、空の車室位置に対応する高さより少し高い位置で停止する。
（３）図３の矢印Ｃと逆方向に、空のトレイ３０がリフト２８の下に横行する。
（４）図２の矢印Ｂと逆方向に、リフト２８が下降し、車１０がトレイ３０に移載される。
（５）図２の矢印Ａと逆方向に、車１０を載せたトレイ３０が、リフト２８が昇降している中央位置から所定の車室位置へ横行する。

このような機械式駐車設備の昇降設備は、図４に例示する如く、昇降体であるリフト２８と、モータ４２により例えば減速機４４を介して駆動され、前記リフト２８を昇降させる巻き上げ機であるウインチ４６を有する昇降体機械装置４０と、前記モータ４２に、互いに独立したＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４を介して交流（ＡＣ）電源６０から交流電力を供給する電源回生機能付インバータ方式の昇降体動力装置５０と、前記昇降体機械装置４０と前記昇降体動力装置５０を制御する昇降装置制御部７２及び操作パネル７４を含む、昇降体制御装置７０とを備えている。

前記ＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４には制御装置が内蔵されており、これらと昇降装置制御部７２の間でインターフェースを構築し、信号をやりとりして制御している。

しかしながら、従来は、リフト２８の昇降時に電力を有効に回生できない、例えば、昇降時に回生する電力を電力会社へ売電しているケースはほとんど無く、消費電力料金の低減にあまり寄与できていないという問題点を有していた。

一方、本発明に類似するものとして、特許文献１には、通常運転時の蓄電制御装置と非常運転時の蓄電制御装置を備えたエレベータが記載されている。

特開２００９−１４３７１１号公報(段落００３７、００３８、図６)

特許文献１の図６の下部に対応する図５に示すように、特許文献１で用いられている整流手段１５は、商用（交流）電源１４を直流に変換するのみで、交流電源側にエネルギーを戻せないコンバータであり、巻き上げ機のモータ１３から戻される回生エネルギーは、段落００３７に記載されているように、蓄電装置に回収されるか、段落００３８に記載されているように、エネルギー消費用のスイッチング素子１７ａでエネルギー消費抵抗１７ｂに電流を流し、熱として放出することで消費される。従って、エネルギーをスイッチング素子１７ａで熱として放出することになり、建設時から蓄電装置を装備していないと、電力回生機能を設けた設備とならないため、建設時から電力回生機能を設けた設備とする必要がある。

更に、蓄電装置への蓄電が満杯になった場合には、交流電源１４側にエネルギーを戻せないので、エネルギーをスイッチング素子１７ａで熱として放出しなければならず、省エネルギー効果が少なくなる。また、蓄電装置が故障等で使用できない場合には、エネルギーをスイッチング素子１７ａのみで熱として放出しなければならず、スイッチング素子１７ａの容量が十分でなければエレベータを運転起動できなくなるという問題点も有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、既存の設備に対して、容易に短期間で高機能な電力回生機能を付加することができる昇降設備を提供することを課題とする。

本発明は、昇降体と、モータにより駆動され前記昇降体を昇降させる巻き上げ機を有する昇降体機械装置と、前記モータに、互いに独立したＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置を介して交流電力を供給するインバータ方式の昇降体動力装置と、前記昇降体機械装置と前記昇降体動力装置を制御する昇降体制御装置を備えた昇降設備において、前記ＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置のＤＣ端子間に電力回生装置を接続することにより、前記課題を解決したものである。

ここで、前記昇降体制御装置に、前記電力回生装置を制御する電力回生装置制御部を備えることができる。

また、前記昇降体制御装置の昇降装置制御部と前記電力回生装置制御部の間でインターフェースを構成するとともに、前記昇降装置制御部を主制御部とすることができる。

また、前記電力回生装置は、ＤＣ／ＤＣコンバータと電気二重層キャパシタを有することができる。

なお、ＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置が一体化されている場合（この場合は電力回生機能が別に装備されているか、回生用抵抗が装備されている）には、一体化した装置を一部解体して直流部分に接続しなければならないので、保障等の問題があり現実的ではない。

本発明によれば、互いに独立したＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置のＤＣ端子間に電力回生装置を接続するのみで、既存の設備に対して、容易に且つ短期間で高機能な電力回生機能を付加することができる。従って、既設の昇降設備の省エネルギー対策、ＣＯ₂削減対策が容易に実施できる。

更に、ＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置が配置されている装置が前提にあるので、仮に後から付加する電力回生装置が故障しても、既設のＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置が機能していれば、電源にエネルギーを戻せるので、昇降体の運転を継続できる。

本発明の適用対象の一例である機械式駐車設備の一部を切り欠いて示す斜視図 同じく車がトレイに載った状態を示す斜視図 同じく車がリフトに載った状態を示す斜視図 既設の機械式駐車設備の電気系統の一例の構成を示すブロック図 特許文献１に記載されたエレベータ蓄電制御装置の一部を示すブロック図 本発明に係る機械式駐車設備の実施形態における電気系統の構成を示すブロック図 同じく昇降体制御装置の昇降装置制御部と電力回生装置制御部間のインターフェースの一例を示す図 前記実施形態の基本的な動作を示す図 同じく運転状態の詳細を示す流れ図 同じく空のトレイを昇降させた際の電力波形の一例を示す図

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態は、図４に例示したような既設の昇降設備に本発明を適用したもので、図６に示す如く、昇降体動力装置５０のインバータを構成するＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４のＤＣ端子間に電力回生装置８０を接続し、該電力回生装置８０を昇降体制御装置７０に設けた電力回生装置制御部７６により制御するようにしたものである。

前記昇降体制御装置７０は、昇降体機械装置４０と昇降体動力装置５０のうちＡＣ／ＤＣ変換装置５２とＤＣ／ＡＣ変換装置５４を制御する昇降装置制御部７２と、例えばタッチパネルで構成される操作パネル７４と、電力回生装置８０を制御する電力回生装置制御部７６から構成される。

また、前記昇降体制御装置７０の昇降装置制御部７２と前記電力回生装置制御部７６の間でインターフェースを構成するとともに、前記昇降装置制御部７２を主制御部としている。昇降体制御装置７０の昇降装置制御部７２と電力回生装置制御部７６間のインターフェースの一例を図７に示す。

前記電力回生装置８０は、前記ＡＣ／ＤＣ変換装置５２と前記ＤＣ／ＡＣ変換装置５４間のＤＣ信号を、電気二重層キャパシタ８４への蓄電に適したＤＣ信号に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ８２と、電気を充放電するための電気二重層キャパシタ８４を有する。

蓄電装置としては、化学反応によらず、電気のまま蓄電する、大電流・急速・長寿命の電気二重層キャパシタが好適であるが、化学反応により蓄電するＮｉ−Ｃｄ電池やリチウム電池等の二次電池や、アルミ電解コンデンサ等を用いることも可能である。

本実施形態における駆動時の電気の流れと回生時の電気の流れを図８に示す。ここで、キャパシタが満充電・過負荷・故障時のみ、回生コンバータを切替で動作させる切替方式と、回生コンバータは常時オンとし、モータ駆動時にキャパシタを放電し、モータ回生時にキャパシタを充電する常時並列運転方式が考えられるが、前者の切替方式は、切替遅れ時間により、必ずしも安定した切替ができない場合があるので、安定した協調運転が可能な後者の常時並列運転方式が好ましい。運転時の詳細な手順を図９に示す。

本実施形態によれば、空のトレイ３０を１階 → １５階 → １階と昇降させた際の電力波形は図１０に例示する如くであり、電力回生運転時に、キャパシタ蓄電と駆動システム（コンバータ）で電力回生したところ、キャパシタと駆動システムの合計で約３６％（キャパシタ寄与１２％）の省エネができることが確認できた。

本実施形態によれば、図４に示した既存の昇降設備に、図６に示した電力回生装置８０及び電力回生装置制御部７６（物理的には一つの制御盤でもよい）を準備し（事前に設置されているＡＣ／ＤＣ変換装置５２、ＤＣ／ＡＣ変換装置５４等とのインターフェースの設計確認は済ませておく）、配線を二系統接続するのみで、据付作業を終了できる。

電源投入後は、確認運転をするのみであり、稼動中（営業中）の時間の一次休止を短時間で済ませることが可能である。更に、設備の定期点検等の時間を有効に活用すれば、営業に支障なく追加作業が行える。

なお、前記実施形態においては、本発明が機械式駐車設備に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、産業用搬送装置の昇降設備一般に同様に適用できることは明らかである。

また、蓄電装置も電気二重層キャパシタに限定されず、二次電池やアルミ電解コンデンサを用いることもできる。昇降体もリフトに限定されない。

２８…リフト（昇降体）
４０…昇降体機械装置
４２…モータ
４６…ウインチ
５０…昇降体動力装置
５２…ＡＣ／ＤＣ変換装置
５４…ＤＣ／ＡＣ変換装置
６０…交流（ＡＣ）電源
７０…昇降体制御装置
７２…昇降装置制御部
７４…操作パネル
７６…電力回生装置制御部
８０…電力回生装置
８２…ＤＣ／ＤＣコンバータ
８４…電気二重層キャパシタ

Claims (4)

1. 昇降体と、モータにより駆動され前記昇降体を昇降させる巻き上げ機を有する昇降体機械装置と、前記モータに、互いに独立したＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置を介して交流電力を供給するインバータ方式の昇降体動力装置と、前記昇降体機械装置と前記昇降体動力装置を制御する昇降体制御装置を備えた昇降設備において、
   前記ＡＣ／ＤＣ変換装置とＤＣ／ＡＣ変換装置のＤＣ端子間に電力回生装置を接続したことを特徴とする昇降設備。
2. 前記昇降体制御装置に、前記電力回生装置を制御する電力回生装置制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の昇降設備。
3. 前記昇降体制御装置の昇降装置制御部と前記電力回生装置制御部の間でインターフェースを構成するとともに、前記昇降装置制御部を主制御部とすることを特徴とする請求項２に記載の昇降設備。
4. 前記電力回生装置が、ＤＣ／ＤＣコンバータと電気二重層キャパシタを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の昇降設備。