JP7062399B2 - 非接触給電エレベーター - Google Patents

Description

本発明は、非接触給電エレベーターに関する。

近年のビルディングの超高層化に伴い、ビルディング内に設置されるエレベーターの長行程化が必要となる。一般的なエレベーターは、乗りかごから吊り下げられるテールコードと呼ばれる給電線により、乗りかご内機器への給電を行っている。エレベーターの長行程化に伴いテールコードも長くなるため、テールコードの質量が増大し、ある長さを超えると自重に耐えられなくなることが懸念される。そのため、長行程のエレベーターにおいては、テールコードのない構成が望まれる。

テールコードを用いることなく乗りかご内機器へ給電する方法として、特許文献１に開示された技術がある。

特許文献１には、バッテリの充電量が一定値以下に低下した場合に、上記乗りかご内に乗客がいない状態のときに、ホール呼びの有無に応じて各給電階の中で乗りかごを停止させる給電階を給電先として選択する給電制御手段と、この給電制御手段によって給電先として選択された給電階に上記乗りかごを移動させて上記バッテリを充電し、充電が完了した時点で上記乗りかごを通常運転に復帰させる運転制御手段とを具備し、上記給電制御手段は、ホール呼びが登録されている場合には、上記乗りかごの現在位置と上記ホール呼びの登録階との位置関係に基づいて上記各給電階の中から上記ホール呼びの応答に適した給電階を給電先として選択する非接触給電システムが開示されている。

特開２０１７－５７０５４号

上述したビルディングの超高層化に伴って、非接触にて給電を行うエレベーターにおいては、乗りかごへの給電及び蓄電が要求されるが、全昇降行程または停止階において給電を行うには送電装置が膨大な数必要となる。また、ビルディングの超高層化に伴って、乗客が乗降できる停止階（サービス階）と、乗客が乗降できず通過する通過階（非サービス階）とを含む区間において乗りかごを昇降させるエレベーターがある。

しかしながら、特許文献１において、給電階の設定方法については自明である乗りかごの停止回数が多い階に設定することが好ましい旨が示されるが、サービス階と非サービス階とを有するエレベーターにおいて、エレベーターの非接触給電システムにおける給電階をどの階に設定すべきかについては示されていない。

したがって、本発明の目的は、上記事情に鑑み、非接触給電システムを搭載し、サービス階と非サービス階とを有するエレベーターにおいて、充電のためのかごの無駄な移動を低減できるよう送電装置が設けられる非接触給電エレベーターを提供することにある。

本発明に係る非接触給電エレベーターは、かごに取り付けられた受電部と、昇降路に取り付けられた送電部と、前記かごの昇降を制御する制御装置とを備え、前記送電部から前記受電部へ非接触で電力が供給されることで前記かごに給電が行われる非接触給電エレベーターにおいて、前記制御装置は、利用客が乗降できない階である非サービス階と前記非サービス階よりも高層であって利用客が乗降できる階であるサービス階とを含む区間において前記かごを昇降させ、前記送電部は、前記非サービス階より高層のサービス階のうち最も停止回数の多いサービス階より下層の階、に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、充電のためのかごの無駄な移動を低減できる非接触給電エレベーターを提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

実施例１に係る非接触給電システムを示す模式図である。 実施例１に係る非接触給電システムの停止階、通過階を示す図である。 実施例１に係る非接触給電システムの送電部を設置する給電階を決めるテーブルを示す図である。 実施例１に係る非接触給電システムを行程が異なる複数のエレベーターに適用した際の模式図である。 実施例２に係る非接触給電システムを複数のエレベーターに適用した構成の模式図である。 実施例２に係る非接触給電システムの送電部を設置する給電階を決めるテーブルを示す図である。 実施例２に係る非接触給電システムのエレベーターの利用形態が変更された際の給電階を決めるテーブルを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、各図において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

図１は実施例１に係る非接触給電システムを示す模式図である。なお、図１に示した配置はあくまでも一例であり、エレベーターの機能を損なわないかぎり、異なる配置でも構わない。

図１に示すように、実施例１に係る非接触給電エレベーター１は、昇降路４５を昇降するかご４０と、かご４０とともに昇降する釣合おもり３３と、一端がかご４０に接続され、他端が釣合おもり３３に接続されたロープ３２と、を備えている。かご４０には、乗客が乗降するためのドア４３が設けられている。本実施例では、かご４０として、乗客を運搬する乗りかごを示しているが、これに限られるものではなく、荷物のみを運搬するようなものであってもよい。

かご４０は、巻上機３１の動力によりロープ３２に案内されて紙面の上下方向に昇降する。なお、乗りかご４０は、図示しない制御装置によって昇降路４５内を昇降する制御がされている。送電部１００１、１０１５、１０１９はそれぞれ１F、１５F、１９Fに設置されているものである。電源ケーブル１２０１、１２１５、１２１９、電源１３０１、１３１５、１３１９も同様で、それぞれ基本的な機能は同等であるため、送電部１００１、電源ケーブル１２０１、電源１３０１についてのみ記載する。

送電部１００１はロビー階である１Ｆに設置されている。また、送電部１００１はコイル、インバータ、コンデンサ等から成り、電源１３０１から供給された電力を高周波に変換し、磁界を発生させる。

かご４０の上部には、充放電回路２１と、蓄電装置２２と、受電部２０とが備えられており、受電部２０はコイル、コンデンサ、整流器等から成る。

例えば１Ｆで給電する際は、受電部２０が送電部１００１からの磁界を受け、電力を受電する。充放電回路２１は蓄電部２２、かご４０で使用される電力を供給する。蓄電部２２は鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、キャパシタ等の蓄電装置である。

電源１３０１はAC200Vや400V、DC等の電源である。電源ケーブル１２０１は電源１３０１から送電部１００１に電力や信号等を送るための電線である。制御部３０は巻上機３１、送電部１００１、受電部２０等を制御する。

図２は実施例１に係る非接触給電システムを用いたエレベーターのサービス階、非サービス階、送電部の設置階を示す模式図である。サービス階とは利用客がかご４０に乗降できる階、非サービス階とは利用客がかご４０に乗降できない階である。

本実施例においては、複数のサービス階によって構成される低層ゾーン９０と、複数の非サービス階によって構成される通過ゾーン９４と、複数のサービス階によって構成される高層ゾーン９８があるエレベーターであって、B1F（地下１階）から19Fの行程をもつエレベーターを例にして説明する。

低層ゾーン９０は１Ｆや地下等のロビー階付近の階である。ロビー階は劇場・ホテルなど人の出入りの多い建物で、玄関に付属した廊下・控え室・応接間などを兼ねる広間のある階で、ホテルの受付等があることがある階である。ここではB1F（地下１階）と１Fである。

通過ゾーン９４はエレベーターが停止しない（ことのある）階で２Ｆから１４Ｆである。説明のために2F,14Fとしているが、階が存在しなくてもよく、例えばその建物の平均的な床から天井の高さ以上を通過する区間である。

高層ゾーン９８は前記通過ゾーン９４よりも高層であって、エレベーターが停止しサービス（利用客が乗降可能）する階で１５Fから１９Fである。

送電部１００１、１０１５、１０１９はそれぞれ、１Ｆ、１５Ｆ、１９Ｆに設置した送電部を示し、その階でかごに送電できる階（給電階）であることを示している。

送電部１００１は利用者が多いロビー階に設置される。また、送電部１０１９は同様に、展望のあるレストランや観光客の多い階である最上階、またはロビー階からもっとも離れた階であることから最上階に設置される。また、１７Fは最上階を除く利用数の多い階、すなわち停止回数の多い階である。

次に送電部１０１５の設置階の決定手順を以下で説明する。

図３は給電階の設定の優先順位を示すテーブルである。まずテーブルによって停止頻度の高い（停止回数の多い）階を予測する。

ａ列はエレベーターが停止する階（利用客がエレベーターを利用可能な階）である。

ｂ列は商業ビルであれば店舗数、居住マンションであれば世帯数、宿泊施設であれば客室数である。

ｃ列はエレベーター利用者数の見込みで、店舗数やその店舗の形態、世帯数と間取り、客室数と間取りから宿泊者数が予測できる。たとえば、店舗では量販店よりも予約が必要な店舗の方が比較的来客数は少なく見積もることができる。また、世帯数では１ルームタイプが多い階の場合、単身者が多いと予想でき、２、３部屋ある間取りが多い場合、家族分利用者が多くなる。ホテル等の宿泊施設では客室の広さや、ベッド数で利用者数を見積もることができる。

ｄ列はエレベーターの見込みの利用数で、例えば建屋がレストランや量販店の場合、利用者は任意の階に１度だけ訪れる場合が多く、数回訪れる場合は稀であると考えられ、例えば利用者数の約2倍の利用数（その階に訪れる利用とその階から移動する利用）を見込むことができる。また、居住マンションであれば、家族が外出する回数となる。出勤や買い物、ゴミ捨てなど、複数回の外出が考えられ、宿泊施設であれば、観光のための外出や、レストランへの移動、ジムやプール等のホテル施設への移動と１人あたり複数回の外出が考えられ、これらの場合は、利用者数の数倍の利用数が見込める。なお、図３においては、高層ゾーン９８において利用数見込の高い階は１７Fとなる。

ｅ列の利用数順位とは利用数を、高層ゾーン９８のサービス階を、利用数の多い順に順位づけしたものである。

ｆ列は通過頻度を示している。通過頻度とは、利用客の乗降が発生せずにサービス階を通過する頻度のことである。本実施例において、各階の利用数からエレベーターが通過する頻度は、例えば、該当の停止階より上の階の利用数の和が通過頻度として見込める。これは、低層ゾーン９０、通過ゾーン９４、高層ゾーン９８を有するエレベーターにおいては、低層ゾーン９０におけるいずれかの階と、高層ゾーン９８におけるいずれかの階の間を往復する運転を想定している。

ｐ列の設置優先順位は送電部を設置すべき階の順位であり、通過頻度の高い順に順位付けされている。

次にかごが通過する頻度が高い階に送電部を設置した場合の給電制御について説明する。

例えば、かご４０の通過する頻度が一番高いと予測された１５Ｆに送電部１０を設けた場合において、かご４０が１７Ｆで待機している場合、１７Ｆには送電部１０が設けられていないことから、制御部はかご４０を１５Ｆに移動させ、送電部１０は給電を開始する。

ここで、１７Ｆより下層は通過頻度が高いことから、今後かご４０は下層に向かって移動する可能性が高い。しかしながら、仮に送電部１０が１８Ｆに設けられており、充電のために１８Ｆにかご４０を移動させた場合、次の呼びとは反対方向への移動となる可能性が高く、次のかご呼びに対して無駄な移動となる恐れがある。

一方で、本実施例のように、通過頻度の高い１５Ｆに送電部１０を設けたことで、次の呼びは１７階より下層の階へ向かう可能性が高いことから、次の呼びにも対応する移動となるため、次のエレベーターの昇降方向がエレベーターが給電のために所望の昇降方向でない方向に昇降する間の無駄な電力消費を低減させることができ、給電を行えることになる。

また、本実施例において１７Ｆが最も停止頻度の高い階であることから、１７Ｆより上層の階にかごが向かう頻度よりも、下層に向かう頻度が高いため、１７階より下層の階は通過頻度が高いことが考えられる。したがって、最も停止頻度の高い階よりも下層の階が通過頻度が高い階と考えられる。

すなわち、エレベーターが通過する頻度が一番高いと予測された１５Ｆに送電部１０を設けることで、給電機会が向上する。また、利用頻度と通過頻度予測に鑑みて、高層ゾーン９８において通過頻度の高い階に送電部１０を設置することで給電の機会が増え、利便性を損なわない構成とすることができる。

図４は２つのエレベーターA、Bがそれぞれ、B1Fから１３Fの低層エレベーターA、B1Fから１９Fの高層エレベーターBとなっている通過階を有するシャトルエレベーターである。

低層エレベーターAはロビー階の１F、最上階の１３Fにそれぞれ送電部１００１A、１０１３Aを設置する。高層ゾーンのうち、最も利用数が見込める階は１１Fと見込まれた場合、送電部１０１０Aは１１Fより下層の１０Fに設置する。

中層エレベーターBはロビー階の１F、最上階の１９Fにそれぞれ送電部１００１B、１０１９Bを設置する。最上階を除く高層ゾーンのうち、最も利用数が見込める階は１７Fと見込まれた場合、送電部１０１５Bは１７F以下の１５Fに設置する。

以上の構成により、通過ゾーンより上層における通過する頻度が高い階に少なくとも１つ以上の送電部を設けることで、電池残量が少なくなった際、比較的早急に給電を行うことができ、サービス停止の機会が低減し、利便性が向上する。

図５は複数のエレベーターがある場合の送電部の設置する給電階の決定方法の一例である。

３つのエレベーターD、E、Gは、B1Fから１９Fの通過階を有するシャトルエレベーターである。

エレベーターD、E、Gはロビー階の１Fにそれぞれ送電部１００１D、１００１E、１００１Gを設置する。また、最上階には送電部１０１９D、１０１９E、１０１９Gを設置する。エレベーターD、E、Gが建屋内の近くに配置されているとき、最上階を除く高層ゾーンのうち、最も利用数が見込める階は１７Fと見込まれた場合の例である。

図６は給電階の設定の通過頻度順位を示すテーブルである。エレベーターD、E、Gに給電階を設定する際にテーブルの通過頻度順位の順にそれぞれ異なる階に給電階を設定する。

エレベーターDにおいては最上階を除く利用数の最も多い１７Fより下層であって通過頻度順位の高い１５Fに送電部１０１５Dを設置する。

エレベーターEにおいてはエレベーターDに設置を決めた１５F以外の通過頻度順位の高い１６Fと、利用数の最も多い１７Fにそれぞれ、送電部１０１６E、１０１７Eを設置する。このように送電部を設置することで、１７Fにてかごが待機している場合、１７Fで充電を行っても良いし、次の下層階からの呼びに備え、１６Fにかごを移動させ、１６Fにて充電を行っても良くなり、運転制御の幅をもたせ、最も効率の良い配車制御を行うことができる。

エレベーターGにおいては通過頻度順位の高い１５Fから１７Fにエレベーターが移動中でも送電可能な送電部１０１７Eを、利用数の最も多い１７Fより下の階を含む範囲に設置する。

以上の構成により、通過する頻度が高い階に優先的に送電部を設け、かつ、各エレベーターで送電部の設置条件を変えれば、電池残量が少なくなった際、比較的早急に充電を行うことができる。行先階により稼働させるエレベーターを最適なものに選択することで、他のエレベーターがサービス停止の機会が低減し、利便性が向上する。加えて、移動中でも送電可能な送電部1017Eを適用することで、給電機会がさらに向上し、給電不足による運搬効率の低下を抑制することが可能である。

また、店舗のリニューアル等による来客変動からテーブルを更新し、利用数の高い階を決定し、設置階を変更、設定してもよい。図７は図６に示したテーブルの更新後である。利用数の最も多い階が１７Fから１５Fに変更となっている。このとき、エレベーターE（図５）の送電部１０１６Eを設置する階を１５Fに変更する。以上の構成により、ビルのテナントや利用形態が変更された際、給電階を変更することでエレベーターへの給電頻度を下げることなく、利便性を維持することが可能になる。

なお、利用者数見込、または利用数について給電のためにエレベーターが停止する回数は除く。また、利用数としたが、これに限らない。例えば、人の利用有無に限らずエレベーターが呼ばれる回数でもよいし、その階での停止時間でもよい。また、通過頻度についても、その階をエレベーターが昇降した頻度に限らず、通過にかかる時間でもよい。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。

また、製品上必ずしも制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１００１…送電部、１３０１…電源、２０…受電部、２１…充放電回路、２２…蓄電装置、３０…制御部、３１…巻上機、３２…ロープ、３３…つり合いおもり、４０…かご、４３…ドア、４５…昇降路、９０…低層ゾーン、９４…通過ゾーン、９８…高層ゾーン、１F…１階、B1F…地下１F

Claims (5)

1. かごに取り付けられた受電部と、
   昇降路に取り付けられた送電部と、
   前記かごの昇降を制御する制御装置とを備え、
   前記送電部から前記受電部へ非接触で電力が供給されることで前記かごに給電が行われる非接触給電エレベーターにおいて、
   前記制御装置は、利用客が乗降できない階である非サービス階と前記非サービス階よりも高層であって利用客が乗降できる階であるサービス階とを含む区間において前記かごを昇降させ、
   前記送電部は、前記非サービス階より高層のサービス階のうち最も停止回数の多いサービス階より下層の階、に設けられることを特徴とする非接触給電エレベーター。
2. 前記制御装置は、前記かごが前記非サービス階より高層の前記サービス階で待機中であって、待機中の階に前記送電部が設けられていない場合、前記かごを前記送電部が設けられる階へ移動させることを特徴とする、請求項１に記載の非接触給電エレベーター。
3. 前記送電部は、前記かごが移動中でも送電可能な連続送電部であることを特徴とする、請求項１に記載の非接触給電エレベーター。
4. 前記送電部は、複数階に跨って設けられることを特徴とする請求項３に記載の非接触給電エレベーター。
5. 複数の前記かごが併設され、
   複数の前記かごがそれぞれ昇降する前記昇降路に設置される前記送電部は、前記昇降路ごとに異なる階に分散して設定されることを特徴とする請求項１に記載の非接触給電エレベーター。

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