(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
かご内機器が設けられているかご、
前記かごに設けられた受電部、
前記かごに設けられ、前記受電部で受けた電力を蓄電する蓄電ユニット、
昇降路に設けられ、電源からの電力を前記かごへの給電に適した状態に変換する昇降路電力変換器、及び
前記昇降路電力変換器に接続され、前記受電部に給電する給電部
を備え、
前記給電部は、前記昇降路内の下部に設置された第１の給電部と、前記昇降路内の上部に設置された第２の給電部とを含み、
前記第１の給電部と前記第２の給電部との間に、前記給電部が設けられていない無給電区間があり、
前記昇降路電力変換器は、前記第１の給電部に接続された第１の昇降路電力変換器と、前記第２の給電部に接続された第２の昇降路電力変換器とを含み、
前記蓄電ユニットの容量は、前記かご内機器の消費電力と、前記給電部が設けられた給電区間に前記かごが存在する時間と、前記無給電区間にかごが存在する時間とに基づいて決定されており、
前記第１の昇降路電力変換器の容量は、前記かご内機器の消費電力と、前記第１の給電部が設置された区間に前記かごが存在する時間と、前記無給電区間にかごが上昇時に存在する時間とに基づいて決定されており、
前記第２の昇降路電力変換器の容量は、前記かご内機器の消費電力と、前記第２の給電部が設置された区間に前記かごが存在する時間と、前記無給電区間にかごが下降時に存在する時間とに基づいて決定されており、
前記第１及び第２の給電部の給電長は、前記第１及び第２の昇降路電力変換器が必要とする容量が互いに等しくなるように決定されていることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項２】
かご内機器が設けられているかご、
前記かごに設けられた受電部、
前記かごに設けられ、前記受電部で受けた電力を蓄電する蓄電ユニット、
昇降路に設けられ、電源からの電力を前記かごへの給電に適した状態に変換する昇降路電力変換器、及び
前記昇降路電力変換器に接続され、前記受電部に給電する給電部
を備え、
前記給電部は、前記昇降路内の所定の区間に部分的に設けられており、
前記給電部の給電長は、前記電源の容量と前記かご内機器の消費電力とに基づいて決定されていることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項３】
かご内機器が設けられているかご、
前記かごに設けられた受電部、
前記かごに設けられ、前記受電部で受けた電力を蓄電する蓄電ユニット、
昇降路に設けられ、電源からの電力を前記かごへの給電に適した状態に変換する昇降路電力変換器、及び
前記昇降路電力変換器に接続され、前記受電部に給電する給電部
を備え、
前記給電部は、シャトル運転区間では、前記かごが定格速度よりも低い速度で走行する区間にのみ設置されていることを特徴とするエレベータ装置。
【請求項４】
前記蓄電ユニットは、蓄電装置と、前記蓄電装置の蓄電量を検出する蓄電量検出部とを有しており、
前記蓄電装置の蓄電量が足りるかどうかを判定し、蓄電量が足りないと判定された場合は、運行条件を変更することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエレベータ装置。
【請求項５】
前記運行条件の変更は、前記かごへの給電時間を長くする変更、前記かご内機器の消費電力を抑える変更、及び前記給電部が設けられた給電区間に前記かごを早く到達させる変更の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項４記載のエレベータ装置。
【請求項６】
前記運行条件の変更は、前記かごの速度及び加速度の少なくともいずれか一方の変更、並びに前記かごの停止時間の変更の少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のエレベータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータ装置に関し、特にかごに電力を供給するためのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エレベータのかごへの給電は、かごと制御盤との間に接続された制御ケーブルを用いて行われる。ビルの高層化に伴い制御ケーブルの長さが伸びると、制御ケーブルは、自重を支えるため、より太く、重くなる。その結果、制御ケーブルのコストが増大したり、巻上機が必要とするトルクが増えたりする。
【０００３】
これに対して、制御ケーブルを用いないエレベータ装置も提案されている。このような従来のエレベータ装置では、エレベータ制御盤から電力と制御信号を供給する電力供給線が昇降路内に設けられている。また、かご及び各階乗場近傍には、受電部がそれぞれ設けられている。さらに、各受電部は、電力供給線に電磁結合されている。そして、各受電部と電力供給線との間では、電磁誘導により非接触で電力の供給及び制御信号の伝達が行われる。
【０００４】
また、電力の供給方法としては、かご内で消費される電力を連続的に供給する方法と、かごの停止時にかごに搭載された蓄電装置に充電し、かご走行時には蓄電装置の電力を利用する方法とが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２２５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のような従来のエレベータ装置では、昇降路全長に渡って電力供給線を敷設する必要があるため、昇降行程が長くなるにつれて電力供給線のコストが大きくなるという問題があった。
【０００７】
また、停止時に蓄電装置に充電を行う方法では、停止時間の間に、少なくとも次の停止階まで走行する間に必要な電力を充電しておく必要がある。これに対して、一般的に、高揚程エレベータでは、かごに供給する電力も大きくなるため、大容量の蓄電装置が必要で、かつ停止中の短時間で急速充電する必要がある。このため、急速充電用に大容量の給電装置が必要となり、そのための商用電源容量も大きくなり、実用的ではないという問題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、かごに搭載された蓄電ユニットと昇降路側の給電設備の活用度を高め、かごへの電力供給の効率を高めることができ、コストを低減することができるエレベータ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るエレベータ装置は、かご内機器が設けられているかご、かごに設けられた受電部、かごに設けられ、受電部で受けた電力を蓄電する蓄電ユニット、昇降路に設けられ、電源からの電力をかごへの給電に適した状態に変換する昇降路電力変換器、及び昇降路電力変換器に接続され、受電部に給電する給電部を備え、給電部は、昇降路内の所定の区間に部分的に設けられており、昇降路電力変換器及び蓄電ユニットの容量は、かご内機器の消費電力と、給電部が設けられた給電区間にかごが存在する時間と、給電部が設けられていない無給電区間にかごが存在する時間とに基づいて決定されている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のエレベータ装置は、昇降路電力変換器及び蓄電ユニットの容量を、かご内機器の消費電力と、給電部が設けられた給電区間にかごが存在する時間と、給電部が設けられていない無給電区間にかごが存在する時間とに基づいて決定することにより、蓄電ユニットと昇降路側の給電設備の活用度を高め、かごへの電力供給の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図２】図１の受電部、蓄電ユニット及びかご電力変換器を示すブロック図である。
【図３】図１のかごが給電区間に存在する時間と無給電区間に存在する時間とを示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態５によるエレベータ装置の変形例を示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態６によるエレベータ装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ装置を示す構成図である。図において、昇降路１の上部には、機械室２が設置されている。機械室２には、巻上機（駆動装置）３と、巻上機３を制御する制御装置４とが設置されている。巻上機３は、巻上機本体５と駆動シーブ６とを有している。巻上機本体５は、駆動シーブ６を回転させる巻上機モータと、駆動シーブ６の回転を制動する巻上機ブレーキとを有している。
【００１３】
巻上機３の近傍には、そらせ車７が設けられている。駆動シーブ６及びそらせ車７には、懸架手段８が巻き掛けられている。懸架手段８は、例えば、複数本のロープ又は複数本のベルトにより構成されている。
【００１４】
かご９及び釣合おもり１０は、懸架手段８により昇降路１内に吊り下げられており、巻上機３により昇降される。
【００１５】
制御装置４は、かご９の昇降を含めたエレベータ装置全体の制御を行う。制御装置４は、商用電源１１に接続されており、商用電源１１から電力を供給される。
【００１６】
昇降路１には、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂが上下方向に互いに間隔をおいて設置されている。各昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂは、制御装置４及び商用電源１１に接続されている。
【００１７】
第１の昇降路電力変換器１２ａには、昇降路１内の下部でかご９に電力を供給する第１の給電部１３ａが接続されている。第１の給電部１３ａは、第１の昇降路電力変換器１２ａから下方へ延出されている。
【００１８】
第２の昇降路電力変換器１２ｂには、昇降路１内の上部でかご９に電力を供給する第２の給電部１３ｂが接続されている。第２の給電部１３ｂは、第２の昇降路電力変換器１２ｂから上方へ延出されている。給電部１３ａ，１３ｂは、昇降路１内の所定の区間に部分的に設けられている。
【００１９】
昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂは、商用電源１１の電圧及び周波数をかご９への給電に適した電圧及び周波数に変換する。例えば、かご９に直流で給電する場合、昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂは、整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータとで構成され、商用電源１１からの電流を整流回路によって直流に変換した後、ＤＣ−ＤＣコンバータによって、所定の大きさの直流電圧を第１及び第２の給電部１３ａ，１３ｂに供給する。
【００２０】
また、かご９に交流で給電する場合、昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂは、整流回路とインバータとで構成され、商用電源１１からの電流を整流回路によって直流に変換した後、インバータによって、給電に適した所定の電圧及び周波数を第１及び第２の給電部１３ａ，１３ｂに供給する。
【００２１】
かご９には、受電部１４、蓄電ユニット１５及びかご電力変換器１６が搭載されている。受電部１４には、かご９の移動中又は停止中に、第１及び第２の給電部１３ａ，１３ｂから電力が供給される。
【００２２】
具体的には、給電部１３ａ，１３ｂを固定接点（例えばトロリー線）とし、受電部１４を可動接点（例えば集電装置）とすることにより、給電部１３ａ，１３ｂから受電部１４に電力を供給することができる。
【００２３】
受電部１４に供給された電力は、蓄電ユニット１５により蓄電される。蓄電ユニット１５に蓄えられた電力は、かご電力変換器１６を介してかご９に供給される。
【００２４】
なお、給電部１３ａ，１３ｂから受電部１４に非接触で電力を供給するようにしてもよい。このとき、昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂは、例えば整流回路とインバータとで構成され、給電部１３ａ，１３ｂは、給電線又は給電コイルで構成され、受電部１４は、受電コイルで構成される。そして、給電部１３ａ，１３ｂには交流電流が流され、受電部１４により電力が伝送される。なお、受電コイルには、磁性体からなるコアを設けることもできる。
【００２５】
また、非接触給電における給電効率を向上させるため、給電側の回路又は受電側の回路に、コンデンサを直列又は並列に接続し、共振現象を利用してもよい。
【００２６】
さらに、非接触給電の方式は、電磁誘導方式に限らず、例えば、振動の鋭さを示すＱ値の高いコイルを磁気的に共振させアンテナ部から電力を受け取る磁気共鳴式でも、マイクロ波を媒介に電力を伝送するマイクロ波伝送方式でも、レーザ光を媒介に電力を伝送するレーザ光方式などであってもよい。
【００２７】
図２は図１の受電部１４、蓄電ユニット１５及びかご電力変換器１６を示すブロック図である。受電部１４は、蓄電ユニット１５に接続されており、給電部１３ａ又は給電部１３ｂから電力を受ける。蓄電ユニット１５は、蓄電装置１７、充放電制御回路１８及び蓄電量検出回路（蓄電量検出部）１９を有している。
【００２８】
蓄電装置１７としては、二次電池（リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池又はニッケル・カドミウム蓄電池等）や、電気二重層コンデンサを用いることができる。これらのうち、電気二重層コンデンサは、急速充放電性能や充放電回数に優れており、特に好適である。
【００２９】
充放電制御回路１８は、受電部１４で受けた電力を、蓄電装置１７での充電に適した電圧及び電流となるように変換する。給電部１３ａ，１３ｂからかご９に直流で給電する場合、充放電制御回路１８は、ＤＣ−ＤＣコンバータを内部に含み、直流電圧を所定の大きさの電圧に変換する。
【００３０】
また、給電部１３ａ，１３ｂからかご９に交流で給電する場合、充放電制御回路１８は、整流回路とＤＣ−ＤＣコンバータとで構成され、整流回路によって交流を直流に変換した後、ＤＣ−ＤＣコンバータによって直流電圧を所定の大きさの電圧に変換する。このように、充放電制御回路１８により、蓄電ユニット１５に流れ込む電流又は電圧を制御することによって、蓄電ユニット１５は適正に充電される。
【００３１】
蓄電量検出回路１９は、蓄電装置１７の蓄電量を監視する。充放電制御回路１８は過充電保護機能を持ち、蓄電量検出回路１９によって検出された蓄電量（充電量）が、予め設定された蓄電量以上であるときに、受電部１４から蓄電装置１７を電気的に切断する。これは、予め設定された蓄電量以上とならないように、過充電になる前に蓄電ユニット１５の充電を制御するためである。
【００３２】
また、充放電制御回路１８は、過放電保護機能を持ち、蓄電量検出回路１９によって検出された蓄電量が、予め設定された所定の蓄電量以下であるときに、蓄電装置１７からの出力を停止する。これは、過放電による電池の異常発熱や、電力容量の低下を防ぐためである。
【００３３】
蓄電ユニット１５から放電された電力は、かご電力変換器１６によって、かご内機器２０の使用に適した所定の電圧及び周波数に変換され、かご内機器２０に供給される。かご電力変換器１６には、ＤＣ−ＤＣコンバータ又はインバータが用いられている。
【００３４】
かご内機器２０は、かご９内で電力を消費する機器一般を指しており、具体的には、照明、エアコン、ドア開閉装置、インターホン、気圧制御装置及び制振装置等が含まれる。また、かご内機器２０には、掃除機等の外部機器に電源を供給するためのサービスコンセントも含まれる。
【００３５】
ここで、この実施の形態１では、図１に示すように、第１の給電部１３ａは昇降路１内の下部のＬ３の区間に設置されており、第２の給電部１３ｂは、昇降路１内の上部のＬ１の区間に設置されている。そして、商用電源１１及び昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂを含む給電設備の容量と、かご電力変換器１６及び蓄電ユニット１５を含む受電設備の容量が、かご内機器２０の消費電力、かご９が給電区間に存在する時間、及びかご９が無給電区間に存在する時間に基づいて決定されている。以下にその決定方法について説明する。
【００３６】
図３は図１のかご９が給電区間に存在する時間と無給電区間に存在する時間とを示す説明図である。図３において、かご９が給電区間Ｌ１を上方向に走行する時間をｔ４、下方向に走行する時間をｔ６とする。また、かご９が無給電区間Ｌ２を上方向に走行する時間をｔ３、下方向に走行する時間をｔ７とする。さらに、かご９が給電区間Ｌ３を上方向に走行する時間をｔ２、下方向に走行する時間をｔ８とする。さらにまた、かご９が最下階で停止する時間をｔ１、最上階で停止する時間をｔ５とする。
【００３７】
特に、最下階から最上階までのシャトル運転を行う場合の走行時間ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３が確定すると特定の値となる。また、停止時間ｔ１、ｔ５は、かご９が停止してから動き出すまでの時間であり、ドア開閉時間と乗客の乗降時間との和である。
【００３８】
これらのうち、ドア開閉時間は特定の値である。また、乗客の乗降時間は、乗車人数や乗場の混雑度合いなどの状況によって異なるが、かご９の定員や乗車率から算出した平均的な時間を選択する方法等により、ある特定の値として与えることができる。
【００３９】
なお、最下階から最上階までの間に停止階がある場合はシャトル運転とはならず、走行時間ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８は特定の値とはならない。但し、その場合も、例えば平均的な時間を選択する方法等により、ある特定の値として与えることができる。
【００４０】
また、かご内機器２０の平均的な消費電力をＷａｖｅとする。このとき、蓄電装置１７の容量（Ｗｂａｔとする）は、無給電区間Ｌ２を走行する際に必要なかご内機器２０の消費電力量以上となるように設定する。即ち、最下階から最上階までの走行時と、最上階から最下階までの走行時とで、かご９が無給電区間Ｌ２を通過する間にかご内機器２０で消費される電力量のうちの大きい方と同等の容量として選定される。
【００４１】
より具体的には、無給電区間Ｌ２でのかご内機器２０の消費電力量は、上方向の走行時にはｔ３×Ｗａｖｅ、下方向の走行時にはｔ７×Ｗａｖｅとなることから、両者のうちの大きい方以上の蓄電容量とする。つまり、次式１とすることができる。
【００４２】
式１：Ｗｂａｔ＝ｍａｘ（ｔ３×Ｗａｖｅ，ｔ７×Ｗａｖｅ）／Ｓ
【００４３】
式１において、ｍａｘ（Ａ，Ｂ）はＡとＢの大きい方を意味し、Ｓは蓄電装置１７の利用率を表す。例えば、蓄電装置１７を容量の５０％の充電量から１００％の充電量の間の５０％の範囲で利用するときは、Ｓ＝０．５となり、５０％から８０％の充電量の３０％の範囲で利用する場合はＳ＝０．３となる。
【００４４】
なお、シャトル運転の高速エレベータでは、上昇速度の方が下降速度よりも大きい場合があり、その場合は下降運転の方が無給電区間Ｌ２を走行する時間が長くなるため、蓄電容量は下降時を基準としてＷｂａｔ＝ｔ７×Ｗａｖｅ／Ｓとなる。また、蓄電容量に余裕を持たせるため、実際の蓄電容量は式１の値よりも若干大きめの値としてもよい。
【００４５】
次に、商用電源１１の容量をＷｓ、かご電力変換器１６の給電容量をＷｃ、第１の昇降路電力変換器１２ａの給電容量をＷｈ１、第２の昇降路電力変換器１２ｂの給電容量をＷｈ２とすると、これらは給電区間の走行時間に基づいて次のように決定される。
【００４６】
商用電源１１の容量Ｗｓは、昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂで給電する給電容量のうち、容量の大きい方以上になるように選ぶが、容量の大きい方と同じ容量とする場合は次式２となる。
【００４７】
式２：Ｗｓ＝ｍａｘ（Ｗｈ１，Ｗｈ２）
【００４８】
第１の昇降路電力変換器１２ａの給電容量Ｗｈ１は、給電区間Ｌ３で消費される電力Ｗａｖｅと、無給電区間Ｌ２で消費される電力量Ｗａｖｅ×ｔ３を、区間Ｌ３を通過する時間ｔ８＋ｔ１＋ｔ２で蓄電するのに必要な電力Ｗａｖｅ×ｔ３／（ｔ８＋ｔ１＋ｔ２）とを合わせた容量以上になるように選ぶ。よって、次式３で選ぶと最小となる。
【００４９】
式３：Ｗｈ１＝Ｗａｖｅ＋Ｗａｖｅ×ｔ３／（ｔ８＋ｔ１＋ｔ２）
【００５０】
同様に、第２の昇降路電力変換器１２ｂの給電容量Ｗｈ２は、給電区間Ｌ１で消費される電力Ｗａｖｅと、無給電区間Ｌ２で消費される電力量Ｗａｖｅ×ｔ７を、区間Ｌ１を通過する時間ｔ４＋ｔ５＋ｔ６で蓄電するのに必要な電力Ｗａｖｅ×ｔ７／（ｔ４＋ｔ５＋ｔ６）とを合わせた容量以上になるように選ぶ。よって、次式４で選ぶと最小となる。
【００５１】
式４：Ｗｈ２＝Ｗａｖｅ＋Ｗａｖｅ×ｔ７／（ｔ４＋ｔ５＋ｔ６）
【００５２】
最後に、かご電力変換器１６の給電容量Ｗｃは、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂの給電容量Ｗｈ１，Ｗｈ２のうちの容量の大きい方に合わせて選択する。つまり、次式５で選ぶことができる。
【００５３】
式５：Ｗｃ＝ｍａｘ（Ｗｈ１，Ｗｈ２）
【００５４】
以上のように、商用電源１１、かご電力変換器１６、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂ、蓄電装置１７の容量を、かご９が給電区間Ｌ１，Ｌ３及び無給電区間Ｌ２に存在する時間に基づいて上記のように決定することにより、給電部１３ａ，１３ｂを昇降路１内に部分的に設けつつ、蓄電装置１７や給電装置の活用度を高めることができ、高効率でコストが低いシステムを実現することができる。
【００５５】
ここで、上記の説明とは逆に、商用電源１１、電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６、及び蓄電装置１７の容量に基づいて、それらの活用度を高めるように給電区間長さを決定することもできる。例えば、商用電源１１の容量に基づいて給電区間長さを設定する方法について以下に述べる。
【００５６】
昇降路全体に渡って商用電源１１からかご内機器２０に電力を常時供給する場合、商用電源１１の容量は、通常かご内機器２０で定常的に消費される電力（定格電力）と同程度の容量とするか、或いはかご内機器２０で消費されるピーク消費電力と同程度の容量とするのが一般的である。
【００５７】
しかしながら、図１のように、商用電源１１からかご内機器２０に給電できない区間が存在する場合、無給電区間Ｌ２の走行中にかご内機器２０が消費する電力を、給電区間Ｌ１，Ｌ３で蓄電する必要がある。このため、商用電源１１及び電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６の容量は、かご内機器２０の定格電力よりも一般的に大きくなる。この商用電源１１の容量とかご内機器２０の定格電力との差は、無給電区間Ｌ２が大きくなるに従って大きくなる。
【００５８】
無給電区間Ｌ２を大きくすると、第１及び第２の給電部１３ａ，１３ｂの給電区間を短くすることができ、給電部１３ａ，１３ｂは低コスト化できる。しかし、商用電源１１、電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６、及び蓄電ユニット１５の容量が大きくなるため、この点ではコストアップとなる。つまり、両者にはトレードオフの関係がある。
【００５９】
このようなトレードオフの関係に対して、両者のバランスを考慮して適切な給電装置を得ることは有用である。よって、商用電源１１、電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６、及び蓄電装置１７の容量に基づいて、それらの活用度を高める給電区間長さを決定することも有用である。
【００６０】
上述のように、第１の昇降路電力変換器１２ａの給電容量は、式３の値以上となるように選定し、第２の昇降路電力変換器１２ｂの給電容量は、式４の値以上となるように選定する。また、商用電源１１及びかご電力変換器１６の容量は、それぞれ式２、式５の値以上となるように選定する。
【００６１】
逆に、商用電源１１の容量Ｗｓを決定すれば、ｔ１、ｔ５及びＷａｖｅは予め決定しているため、Ｗｈ１＝Ｗｓ、Ｗｈ２＝Ｗｓとして式３、式４を満たす、或いは式３、４の左辺＞右辺となるようなＬ２を求めることができる。
【００６２】
つまり、Ｌ２を決定すればｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８が決定する。そして、Ｌ２を小さくすると、ｔ３、ｔ７が小さくなり、ｔ２、ｔ４、ｔ６、ｔ８が大きくなるため、式３、４の右辺は小さくなる。反対に、Ｌ２を大きくすると、式３、４の右辺は大きくなるため、式３、式４を満たすか、或いは式３、４の左辺＞右辺となるようなＬ２を求めることができる。このとき、式３、４を満たすＬ２の値が最適値となるが、上昇時と下降時の速度が異なる場合などは、式３、４を同時に満たすＬ２は存在しないため、どちらか片方を満たし、もう片方は左辺＞右辺となるＬ２が最適値となる。
【００６３】
以上の手順で、商用電源１１の容量Ｗｓを決定した後、Ｗｓに応じて給電区間が最短になるような給電部１３ａ，１３ｂの長さを決定すること（最適なＬ２を求めることと等価）ができ、給電システムの活用度を高めることができる。
【００６４】
なお、電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６や蓄電装置１７の容量を決定してＬ２を求める方法についても同様である。
【００６５】
また、商用電源１１の容量と無給電区間長さＬ２とのバランスを取る場合に、例えば次のような評価関数Ｊを導入し、その値を小さくするような商用電源容量と無給電区間長さとを決定してもよい。
【００６６】
式６：Ｊ＝（ＴＲ−Ｌ２）×Ｋ１＋Ｗｓ×Ｋ２
【００６７】
ここで、ＴＲは昇降行程であり、ＴＲ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３である。また、Ｋ１、Ｋ２は重みを表す値であり、既知である。重み値は、例えばコストに関する係数とすることができ、（ＴＲ−Ｌ２）×Ｋ１が給電部１３ａ，１３ｂ部分のコスト、Ｗｓ×Ｋ２が商用電源１１のコストを表す係数である。つまり、Ｋ１は単位長さ当たりの給電部１３ａ，１３ｂのコスト、Ｋ２は単位容量当たりの商用電源１１のコストとすることができる。
【００６８】
つまり、式６は、給電部１３ａ，１３ｂと商用電源１１の合計コストを表しており、式６を小さくするようなＬ２の長さや商用電源１１の容量を選定することで、両者のバランスを取って低コスト化した給電システムを実現することができる。なお、式６を最小化するＬ２やＷｓは、計算機を用いた数値計算等により求めることができる。
【００６９】
また、給電システム全体のコストを最適化するために、次式７のような評価関数Ｊを導入することもできる。
【００７０】
式７：Ｊ＝（ＴＲ−Ｌ２）×Ｋ１＋Ｗｓ×Ｋ２＋Ｗｃ×Ｋ３＋Ｗｈ１×Ｋ４＋Ｗｈ２×Ｋ５＋Ｗｂａｔ×Ｋ６
【００７１】
ここで、ＴＲ、Ｋ１、Ｋ２については式６と同様である。また、Ｋ３〜Ｋ６は重みを表す値であり、式６と同様にコストを表す係数とすることができる。具体的には、Ｗｃ×Ｋ３がかご電力変換器１６のコスト、Ｗｈ１×Ｋ４が第１の昇降路電力変換器１２ａのコスト、Ｗｈ２×Ｋ５が第２の昇降路電力変換器１２ｂのコスト、Ｗｂａｔ×Ｋ６が蓄電装置１７のコストとなるような係数である。
【００７２】
式７は、給電システム全体のコストを表しているので、式７を小さくするようなＬ２の長さや給電機器の容量を選定することで、給電システム全体のコストを小さくする適切な機器選定が行われた給電システムを実現することが可能である。なお、上記のような機器容量の選定は、計算機を用いた数値計算等により求めることができる。
【００７３】
なお、説明の簡単のため、かご内機器２０の平均的な消費電力を走行中も停止中も含めて１つの値Ｗａｖｅとしたが、走行区間毎、停止毎に個別の値として考えてもよい。
また、制御装置４とかご９との間の制御信号の授受については、給電部１３ａ，１３ｂを利用して行ってもよいが、昇降路１内に別途敷設された信号線を介して行ったり、無線通信により行ったりしてもよい。
【００７４】
実施の形態２．
次に、図４はこの発明の実施の形態２によるエレベータ装置を示す構成図である。この例では、第２の給電部１３ｂが最上階のみに配置されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７５】
例えば、最上階の停止時間ｔ５が長く、最下階の停止時間ｔ１が短い場合、図４に示すように、昇降路１の上部では最上階のみで給電する構成としてもよい。この場合、上記の説明において、ｔ４＝ｔ６＝０として考えればよい。
【００７６】
なお、最上階の停止時間が短く、最下階の停止時間が長い場合も同様の考え方が可能であり、この場合、昇降路１の下部では最下階のみで給電する構成としてもよい。
【００７７】
実施の形態３．
次に、図５はこの発明の実施の形態３によるエレベータ装置を示す構成図である。この例では、昇降路１の中間部に第３の昇降路電力変換器１２ｃが設置されている。第３の昇降路電力変換器１２ｃは、制御装置４及び商用電源１１に接続されている。また、第３の昇降路電力変換器１２ｃは、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂと同様に構成され、商用電源１１の電圧及び周波数をかご９への給電に適した電圧及び周波数に変換する。
【００７８】
第３の昇降路電力変換器１２ｃには、昇降路１内の中間部でかご９に電力を供給する第３の給電部１３ｃが接続されている。第３の給電部１３ｃは、第３の昇降路電力変換器１２ｃから下方へ延出されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００７９】
昇降路１の下部及び上部に加えて、中間位置付近にも停止階を持つようなエレベータ装置では、図５に示すような構成とすることにより、実施の形態１の手法と同等の考え方が適用できる。
【００８０】
図５において、かご９が給電区間Ｌ１を上方向に走行する時間をｔ６、下方向に走行する時間をｔ８とする。また、かご９が無給電区間Ｌ２を上方向に走行する時間をｔ５、下方向に走行する時間をｔ９とする。さらに、かご９が給電区間Ｌ３を上方向に走行する時間をｔ４、下方向に走行する時間をｔ１０とする。
【００８１】
さらにまた、かご９が無給電区間Ｌ４を上方向に走行する時間をｔ３、下方向に走行する時間をｔ１１とする。また、かご９が給電区間Ｌ５を上方向に走行する時間をｔ２、下方向に走行する時間をｔ１２とする。さらに、かご９が最下階で停止する時間をｔ１、最上階で停止する時間をｔ７とする。なお、給電時間ｔ４、ｔ１０は、中間位置付近の停止階での停止時間を含む。
【００８２】
図５の構成において、上記で述べた手法と同等の考え方で商用電源１１、昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ、かご電力変換器１６、蓄電装置１７の容量を決定することができる。
【００８３】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、図１のような給電システムにおける無給電区間Ｌ２の位置が、無給電区間Ｌ２を走行する上昇時と下降時の時間、昇降路１の上部の給電区間Ｌ１にかご９が存在する時間、及び昇降路１の下部の給電区間Ｌ３にかご９が存在する時間に基づいて決定される。
【００８４】
図３において、無給電区間Ｌ２の距離は予め決められている。このとき、給電区間Ｌ１、Ｌ３の距離を決めることにより、無給電区間Ｌ２の位置が決定できる。この実施の形態４では、Ｌ１、Ｌ３を、無給電区間Ｌ２を走行する上昇時と下降時の時間、昇降路１の上部の給電区間Ｌ１にかご９が存在する時間、及び昇降路１の下部の給電区間Ｌ３にかご９が存在する時間に基づいて決定する。
【００８５】
このような決定方法の一例として、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂの容量が等しくなるように決定する方法について述べる。実施の形態１で述べたように、第１の昇降路電力変換器１２ａの容量は式３の値以上が必要であり、第２の昇降路電力変換器１２ｂの容量は式４の値以上が必要である。よって、この実施の形態４では、次式８を満たすように昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂの容量を決める。
【００８６】
式８：Ｗａｖｅ＋Ｗａｖｅ×ｔ３／（ｔ８＋ｔ１＋ｔ２）＝Ｗａｖｅ＋Ｗａｖｅ×ｔ７／（ｔ４＋ｔ５＋ｔ６）
【００８７】
式８を簡略化すると次式９となる。
式９：ｔ３／（ｔ８＋ｔ１＋ｔ２）＝ｔ７／（ｔ４＋ｔ５＋ｔ６）
【００８８】
一般的に、式９は成り立たないが、Ｌ１とＬ３の距離の比率を変えることにより時間ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８の値が変化するため、式９が成り立つようなＬ１とＬ３を選ぶことができる。この実施の形態４では、式９が成立するようなＬ１とＬ３を選び、無給電区間Ｌ２の位置を決定する。
【００８９】
これにより、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂの容量を等しくすることができるため、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂ、かご電力変換器１６及び商用電源１１の容量を小さくすることが可能である。
【００９０】
例えば、ｔ１＝ｔ５で、かご９の上昇速度と下降速度とが等しい場合（厳密には加減速度も等しい場合）は、Ｌ１＝Ｌ３とすれば式９を満たす。つまり、昇降路１の中間位置から対称にＬ２を設定すればよい。
【００９１】
上記は自明な場合であるが、かご９の上昇速度と下降速度とが異なる場合や、ｔ１とｔ５とが異なる場合は、第１及び第２の昇降路電力変換器１２ａ，１２ｂの容量を等しくするＬ２は自明ではなく、式２を満たすようなＬ１とＬ３の値を求めることによって、Ｌ２の位置を求めることができる。
【００９２】
かご９の上昇時及び下降時の速度、加減速度、Ｌ１及びＬ３の値が決まれば、時間区間ｔ２〜ｔ４、ｔ６〜ｔ８を求めることが可能である。かご９の上昇時及び下降時の速度、加減速度は、エレベータ装置の昇降行程等により決まるため、Ｌ１及びＬ３の値を変えながら式９を満たすＬ１及びＬ３の値を見つけることが可能である。
【００９３】
式９を満たすＬ１及びＬ３を見つける目安を以下に述べる。上昇時のかご９の速度が下降時のかご９の速度よりも速い場合は、ｔ３がｔ７よりも小さいため、無給電区間Ｌ２での必要電力量は上昇時の方が下降時よりも小さい。よって、無給電区間Ｌ２を昇降路１の中間位置よりも下方になるように、Ｌ１をＬ３よりも大きくして、給電区間Ｌ３での給電時間（ｔ２、ｔ８）を小さくし、給電区間Ｌ１での給電時間（ｔ４、ｔ６）を大きくする。このようにＬ１を徐々に大きくしていくと、式９を満たすＬ１、Ｌ３を見つけることができる。
【００９４】
なお、かご９の最下階及び最上階の停止時間ｔ１、ｔ５が与えられると、かご９の上昇時、下降時の走行速度に基づいて式９を満たすＬ１とＬ３を決定することもできる。これは、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ６、ｔ７、ｔ８は、かご９の上昇時と下降時の走行速度によって決まる（かご９の加速度、減速度が上昇時と下降時とで異なる場合も、その影響は小さいとみなせる）ためである。
【００９５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５について説明する。この実施の形態５によるエレベータ装置の構成は、図１と同様である。この実施の形態５では、給電区間Ｌ１、Ｌ３がかご９の走行速度によって定められ、かご９の走行速度が予め規定された速度以下となる部分に給電部１３ａ，１３ｂが敷設される。具体的には、実施の形態５の給電部１３ａ，１３ｂは、シャトル運転区間では、かご９が定格速度よりも低い速度で走行する区間にのみ設置される。
【００９６】
シャトル運転を行うエレベータ装置では、かご９の加減速のため、昇降路１の終端部に近づくにつれてかご９の走行速度が小さくなる。また、走行速度が小さくなるにつれて、単位移動距離あたりの走行時間が長くなるため、給電部１３ａ，１３ｂによる単位移動距離あたり給電量は走行速度が大きい部分に敷設するよりも、走行速度が小さい部分に敷設する方が大きくでき、より効率的である。
【００９７】
よって、例えばかご９の加減速区間に給電部１３ａ，１３ｂを敷設したり、かご９の走行速度が最大速度の半分以下となる区間に給電部１３ａ，１３ｂを敷設したりすることにより、給電設備の利用効率を高めることができる。
【００９８】
特に、高揚程のエレベータ装置では、走行速度も大きく、最大速度で走行する区間での給電量が小さくなるため、この実施の形態５のような給電装置が効果的である。
【００９９】
なお、最上階での停止時間ｔ５が短い場合は、図４のような構成や、図６のように昇降路１の上部での給電をなくした構成とし、昇降路１の下部の給電区間Ｌ３においてのみ、予め規定された速度以下となる部分に給電部１３ａを敷設するようにしてよい。
【０１００】
また、この実施の形態５の構成は、図５のように昇降路１に２箇所を超える給電区間が存在するような構成にも適用できる。
【０１０１】
実施の形態６．
次に、この発明の実施の形態６について説明する。この実施の形態６は、図１、図４、図５、図６のいずれかのエレベータ装置の構成に適用される。また、この実施の形態６では、無給電区間の走行時に必要な電力量を確保できるように、例えばかご９の走行速度、加減速度及び停止時間等のかご９の運行条件（運転条件）を、蓄電装置１７の蓄電量に応じて変更する。
【０１０２】
以下では、運行条件の変更動作について図７を用いて説明する。図７に示す動作は、制御装置４によって実行することができるが、制御装置４とは別に設けた運行条件変更制御部によって実行し、運行条件変更制御部から制御装置４に運行条件の変更指令を送るようにしてもよい。
【０１０３】
図７は実施の形態６によるエレベータ装置の動作を示すフローチャートである。図において、まず、蓄電量検出回路１９により、蓄電装置１７の蓄電量を検出する（ステップＳ１）。この動作は、かご９の走行中や停止中に定期的に実施されるが、任意のタイミングで実施してもよい。
【０１０４】
次に、かご９が給電状態か否かを判定する（ステップＳ２）。この判定動作は、かご位置情報から、かご９が給電区間に存在するか否かを判定することにより実施することができる。また、蓄電量検出回路１９による蓄電量の検出値に基づいて実施することもできる。さらに、電力変換器１２ａ，１２ｂ，１６の動作状態や電流値に基づいて判定することもできる。そして、かご９が給電状態の場合は、ステップＳ３に移行し、給電状態にない場合はステップＳ４に移行する。
【０１０５】
まず、ステップＳ３に移行した場合について説明する。かご９が給電状態の場合、かご９が給電区間を出るまでに蓄電装置１７に蓄電される蓄電量を推定する（ステップＳ３）。これは、現在の蓄電量、給電装置の能力、かご内機器２０の消費電力、給電区間を出るまでの時間に基づいて推定する。即ち、現在の蓄電量から給電区間を出るまでの電力収支（給電区間を出るまでの給電電力量からかご内機器２０の消費電力量を減じた量）を加えることにより推定する。
【０１０６】
現在の蓄電量と給電装置の能力は既知である。また、かご内機器２０の消費電力は機器のスペックから推定したり、消費電力を予め測定しておいたりすることで求めることができる。給電区間を出るまでの時間は、図３で説明したｔ１〜ｔ８（かご９の区間走行時間や停止時間）等の情報に基づいて推定可能であるため、かご９が給電区間を出るまでに蓄電装置１７に蓄電される蓄電量を推定することが可能である。
【０１０７】
次に、ステップＳ３で推定した蓄電量推定値と必要電力量とを比較し、蓄電量が足りるかどうかを判定する（ステップＳ５）。必要電力量は、かご９が無給電区間を走行中に、かご内機器２０で必要とする電力量に基づいて決定される。そして、蓄電量が足りる場合は、現在の運転を継続する（ステップＳ６）。
【０１０８】
また、蓄電量が足りないと判定された場合は、運行条件を変更する（ステップＳ７）。運行条件の変更方法としては、以下のように給電時間を増やしたり、消費電力を下げたりする方法が挙げられる。
・かご９の加速度や速度を下げることにより給電時間を増やす。
・かご内機器２０の消費電力を下げる（照明の調光、空調の出力を下げる等）。
・ドアの開閉時間を長くすることにより給電時間を増やす。
・かご９の出発を遅らせて、かご９の停止時間を長くすることにより給電時間を増やす。
【０１０９】
このような運行条件の変更により、蓄電量を増やすことができるため、エレベータ装置のサービス低下を最小限に抑えることができる。
【０１１０】
次に、ステップＳ２の判定において、ステップＳ４に移行した場合について説明する。ステップＳ２でかご９が給電状態にないと判断された場合、かご９が給電区間に到達するまでの蓄電量を推定する（ステップＳ４）。これは、現在の蓄電量から、給電区間に到達するまでにかご内機器２０によって消費される電力量を減じることによって推定する。かご内機器２０によって消費される電力量は、給電区間に到達するまでの時間と、かご内機器２０の消費電力とを用いて、ステップＳ３と同様の考え方で推定することができる。
【０１１１】
ステップＳ５、ステップＳ６の動作は既に述べた通りであるが、ステップＳ７の運行条件の変更については、以下に示す給電区間外用の運行条件の変更となる。即ち、変更する運行条件は、かご９が給電区間内にある場合と給電区間外にある場合とで、一部を除いて異なっている。
・かご９の加速度や速度を上げることで給電区間に到達するまでの時間を短縮する。
・かご内機器２０の消費電力を下げる（照明の調光、空調の出力を下げる等）。
・給電区間外にかご９の停止階がある場合は、ドアの開閉時間を短くしたり、アナウンスにより乗客の迅速な乗り降りを促したりして停止時間を減らすか、或いは停止をキャンセルする。
【０１１２】
このような制御方法は、実施の形態１〜５で述べたようなエレベータ装置に適用可能である。実施の形態１〜５では、通常の運用では蓄電量が足りなくなることがないような設計となっている。しかし、給電区間でのかご９の停止時間が想定外に短くなったり、かご内機器２０の電力消費量が一時的に想定以上に大きくなったりすることにより、蓄電量が足りなくなった場合、実施の形態６の制御方法を適用すれば、エレベータ装置のサービス低下を防ぐことができる。
【０１１３】
以上のように、実施の形態６では、蓄電量が足りなくなった場合でも、かご９の走行速度や加減速度、停止時間等の運行条件を蓄電量に応じて変更することにより、エレベータ装置の運行サービスの低下を最小限に抑えながらかご内機器２０への給電を継続し、エレベータ装置の運行を継続することができる。
【０１１４】
なお、例えば停電時など、かご９が無給電区間に存在するときに蓄電ユニット１５の電力がなくなった場合は、かご９に設置された非常用バッテリ（図示せず）による給電に切り替える。非常用バッテリは、蓄電ユニット１５とは別にかご９に設置され、非常灯やインターホンなど、停電時に必要な最低限の設備に電力を供給する。
【０１１５】
また、上記の例では、巻上機３及び制御装置４が機械室２に設置されたエレベータ装置を示したが、これらは昇降路１に設置してもよく、この発明は、機械室２を持たない機械室レスエレベータにも適用できる。
さらに、上記の例では、１：１ローピング方式のエレベータ装置を示したが、ローピング方式はこれに限定されるものではなく、例えば２：１ローピング方式であってもよい。
さらにまた、上記の例では、ロープ式のエレベータ装置を示したが、この発明は、ロープレスエレベータにも適用できる。
また、上記の例では、昇降路１内に１台のかご９が設けられたエレベータ装置を示したが、この発明は、共通の昇降路内に複数台のかごが設けられたマルチカー方式のエレベータ装置や、共通のかご枠に複数のかご室が搭載されたマルチデッキ式のエレベータ装置にも適用できる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  昇降路、９  かご、１１  商用電源、１２ａ  第１の昇降路電力変換器、１２ｂ  第２の昇降路電力変換器、１２ｃ  第３の昇降路電力変換器、１３ａ  第１の給電部、１３ｂ  第２の給電部、１３ｃ  第３の給電部、１４  受電部、１５  蓄電ユニット、１７  蓄電装置、１９  蓄電量検出回路（蓄電量検出部）、２０  かご内機器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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