(57)【要約】【課題】停電時にエレベータに電力を供給するための蓄電池を寿命で交換するとき、環境面に配慮しながら保守点検コストも考慮して価格の上昇を抑えた、保守交換用の蓄電装置を提供する。【解決手段】停電時にエレベータに電力を供給するための蓄電池とその蓄電池を充電するためのトリクル充電器を備えた電源制御装置において、前記蓄電池を寿命等により交換するための保守交換蓄電装置であって、間欠充電器またはパルス充電器とニッケル水素蓄電池から構成される保守交換蓄電装置を設け、トリクル充電器を取り外すことなく交換する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時にエレベータに電力を供給する蓄電池と該蓄電池を商用電源により充電するトリクル充電器を備えた電源制御装置と、該電源制御装置の充放電を制御するエレベータ制御装置を備えたエレベータにおいて、
前記蓄電池を寿命等により交換するために設けられた保守交換蓄電装置であって、充電器とニッケル水素蓄電池を有し、前記電源制御装置の前記トリクル充電器に接続されることを特徴とするエレベータの保守交換蓄電装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータの保守交換蓄電装置において、該保守交換蓄電装置を構成する前記充電器に間欠充電方式充電器を使用したことを特徴とするエレベータの保守交換蓄電装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエレベータの保守交換蓄電装置において、該保守交換蓄電装置を構成する前記充電器にパルス充電方式充電器を使用したことを特徴とする保守交換蓄電装置。
【請求項４】
請求項３に記載のエレベータの保守交換蓄電装置において、該保守交換蓄電装置の前記パルス充電方式の充電器に一時蓄電器を内蔵したことを特徴とするエレベータの保守交換蓄電装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のエレベータの保守交換蓄電装置において、該保守交換蓄電装置を構成する充電池を負荷必要電圧の１／２の電圧をもつ２つの蓄電池に分け、充電時は前記２つの蓄電池を並列接続して充電を行い、放電時は２つの蓄電池を直列接続して給電を行うことを特徴とするエレベータの保守交換蓄電装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかに記載のエレベータの保守交換蓄電装置において、該保守交換蓄電装置を構成する充電池を負荷必要電圧の１／２の電圧をもつ２つの蓄電池に分け、充電時は前記２つの蓄電池を交互に充電を行い、放電時は前記２つの蓄電池を直列接続して給電を行うことを特徴とするエレベータの保守交換蓄電装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載されたエレベータの保守交換蓄電装置を備えたエレベータの電源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は停電時にエレベータに電力を供給する電源制御装置の蓄電池を、寿命等で交換する場合の保守交換蓄電装置、及びこれを用いたエレベータの電源制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの乗りかごが昇降中に商用電源が停電すると、乗りかごの昇降用電動機、戸開閉用電動機、照明等への電力が絶たれる。このとき乗りかごは非常停止するが、場合によっては昇降階の中間に停止し、乗客を乗りかご内に閉じ込めてしまう。その場合には、非常用電源により電動機等に電力を与え、乗りかごを最寄り階に昇降させて乗客を安全に救出する必要がある。このため、エレベータには停電時に備えて、蓄電池と、充電器と、通電時と停電時で電力供給経路を切り替える切替回路等からなる電源制御装置が設けられている。
【０００３】
関連する従来技術として、例えば特許文献１には、停電時に電力を供給する蓄電池を備えたエレベータ電源制御装置において、装置の大型化を招くことなく蓄電池の急速充電とトリクル充電との切替を好適に行うことが記載されている。
【０００４】
特許文献１には急速充電とトリクル充電を組み合わせた蓄電池の充電方式が記載されている。一方、トリクル充電のみの充電方式も多く使用されている。トリクル充電方式における充電電流は、蓄電池が満充電の状態において１時間放電可能な電流の値Ｉの３０分の１以下が望ましいとされている。
【０００５】
またエレベータでは、これまで主に鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池が使用されている。エレベータに搭載している蓄電池に必要な電圧は、停電時に電力を供給する負荷装置によっていろいろあり、たとえば負荷装置がインターホンの場合は、６Ｖや２４Ｖ、停電灯であれば１２Ｖ、エレベータのかごを乗降位置まで運転する停電時自動着床装置であれば４８Ｖや１０５．６Ｖなどが用いられている。
【０００６】
これに対し、鉛蓄電池は１セル２Ｖであり、一般には複数セルをまとめてケースに入れた６Ｖ（３セル）や１２Ｖ（６セル）のパッケージ品を使用している。また、ニッケルカドミウム電池は、１セル１．２Ｖであり、エレベータでは取り付け性・持ち運び易さの関係で、６Ｖ（５セル）や１２Ｖ（１０セル）、２４Ｖ（２０セル）、２６．４Ｖ（２２セル）のパック品を単独や２個、４個と直列接続して、必要な電圧を作っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１２６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、停電時にさまざまな機器に電力を供給する手段として蓄電池を電力供給源として用いる方法があり、エレベータにおいては、コスト上の理由から主に鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池が停電時の電力供給源として使用されている。これらの蓄電池には数年程度の寿命があり、定期的な保守交換が必要になる。
【０００９】
一方、近年環境問題の一つとして有害化学物質の使用が挙げられ、鉛やカドミウムは有害物質であるので、これらを使用していない製品への切替が望まれており、蓄電池であれば、ニッケル水素蓄電池やリチウムイオン蓄電池などへの切替が考えられている。従って、新しく設置するエレベータにニッケル水素蓄電池を使用したり、ニッケルカドミウム蓄電池の保守交換時に同程度の電流容量を持つニッケル水素蓄電池への交換が進められている。
【００１０】
しかしニッケル水素蓄電池は、鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池に対して現在のところまだ高価であり、価格面ではニッケル水素蓄電池への切替は不利である。
【００１１】
本発明は、停電時にエレベータに電力を供給するための蓄電池を寿命により交換するとき、環境面に配慮しながら、価格上昇も抑えたエレベータ電源制御装置の保守交換用蓄電装置と、これを用いた電源制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は、有害物質を含まないニッケル水素蓄電池と、蓄電池の長寿命化が図れる間欠充電器またはパルス充電器からなる、保守交換用蓄電装置を供給する。また、既設のエレベータの寿命で劣化したニッケルカドミウム蓄電池を取り外す際に、既設の充電器を取り外さずそのまま残し、その後段に上記したニッケル水素蓄電池と間欠充電またはパルス充電方式で充電できる充電器からなる保守交換蓄電装置を取り付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、使用する蓄電池をニッケルカドミウム蓄電池から有害物質を含まないニッケル水素蓄電池に交換するため、環境負荷を低減することができる。
【００１４】
また、充電方式を従来のトリクル充電方式から間欠充電またはパルス充電方式に変更することにより、蓄電池の寿命を延ばして、使用期間あたりの蓄電池コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１のエレベータ電源制御装置を示すブロック回路。
【図２】本発明の実施例１の充電器の内部構成を示すブロック回路。
【図３】本発明の実施例２の充電器の内部構成を示すブロック回路。
【図４】本発明の実施例３のエレベータ電源制御装置を示すブロック回路。
【図５】本発明の実施例４のエレベータ電源制御装置を示すブロック回路。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１のエレベータ電源制御装置を示すブロック回路である。
【００１８】
図１において、エレベータ制御装置１００は、エレベータ電源制御装置２００を用いて、商用電源１から充電し、停電時に負荷装置５に給電を行う様に制御する。エレベータ電源制御装置２００は、商用電源１に接続されたトリクル充電器２と、保守交換蓄電装置４と、保守交換蓄電装置４の充電と負荷装置５への給電を切り替える切替スイッチＳＷ１を有する。保守交換蓄電装置４はさらに充電器６とニッケル水素蓄電池７を有する。
【００１９】
保守交換蓄電装置４は、寿命に達した際に交換する既設のニッケルカドミウム蓄電池の代わりに、エレベータに設置される。
【００２０】
通常の商用電源１からエレベータに電力が供給されているとき、すなわち通電時には、エレベータ制御装置１００からの信号でＳＷ１は端子Ａ側に接続されており、トリクル充電器２から保守交換蓄電装置４に電流が供給される。保守交換蓄電装置４においては、供給された電流は充電器６を介して電流が供給され、ニッケル水素蓄電池７を充電する。
【００２１】
停電時に商用電源１からエレベータに電力が供給されなくなったときには、エレベータ制御装置１００からの信号により、ＳＷ１は端子Ｂ側に切替えられる。するとニッケル水素蓄電池７に蓄電された電力は、充電器６をおよびＳＷ１を介して負荷装置５に供給される。これにより負荷装置５は、停電灯であれば通常照明に代わって停電灯が点灯し、エレベータかご内を照らし、乗りかご駆動モータであれば、乗りかごを所定の昇降階に移動させる等の動作を行うことができる。
【００２２】
また、充電器６の充電方式は、ニッケル水素蓄電池７の寿命がトリクル充電方式の時より長くなる間欠充電方式またはパルス充電方式のいずれでもよい。
【００２３】
次に、充電器６が間欠充電方式である場合の充電器の内部構成について説明する。図２は、充電器６の内部構成を示すブロック回路である。図２のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。図２において、８は充電制御プログラムを有するマイコン等から構成された充電制御装置、９、１０、１２、１３は抵抗器、ＳＷ２はスイッチである。
【００２４】
通電時には、図１と同じくＳＷ１がＡ側に接続されており、保守交換蓄電装置４に電流が供給されている。充電制御装置８は抵抗器９、１０で分圧された電圧から、電源が通電時であるのか、停電時であるのかを判断する。抵抗器９、１０で分圧した電圧は、通電時すなわちトリクル充電器２から電力が供給されている電圧が、停電時すなわち放電しているときのニッケル水素蓄電池７の電圧より高いことから、充電制御装置８は通電時と停電時の判断が可能である。
【００２５】
充電制御装置８は、通電時と判断した場合、まずＳＷ２を閉じて充電池７の充電を行う。充電池７の電圧は、抵抗器１２、１３で分圧された電圧により充電制御装置８が監視している。充電制御装置８は充電池７の電圧が満充電になったことを検知すると、ＳＷ２を開いてニッケル水素蓄電池７の充電を停止する。
【００２６】
充電制御装置８は、設定した放電量に達する程度の時間を計算し、その時間だけ充電を停止した後、ＳＷ２を閉じて充電を再開する。その後再びニッケル水素蓄電池７が満充電状態になったことを検知すると、再度ＳＷ２を開いてニッケル水素蓄電池７の充電を停止する。この動作を繰返して通電中は間欠充電を行う。間欠充電は、トリクル充電に比べて充電時間が短く、温度上昇時間が短いため、蓄電池の劣化を低減し寿命を延ばすことができる。
【００２７】
なお、充電の再開は、前述のように時間により決定するほか、充電池７の電圧がどの程度低下したかにより決定する方法としてもよい。
【００２８】
次に、停電時には同じくＳＷ１がＢ側に接続されて、充電制御装置８は停電と判断する。充電制御装置８はＳＷ２を閉じて、ニッケル水素蓄電池７の電力はＳＷ２およびＳＷ１を介して負荷装置５に供給される。
【実施例２】
【００２９】
次に、充電器６がパルス充電方式である場合について、実施例２を用いて充電器内部構成を説明する。図３は本発明の実施例２の充電器の内部構成を示すブロック回路である。図３のうち、既に説明した図１、図２に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００３０】
図３において、３００はエレベータ電源制御装置である。３０４は保守交換蓄電装置である。３０６は充電器である。充電器３０６において、ＳＷ３、ＳＷ４は切替スイッチ、１５はコンデンサ等の一時蓄電器、１６はダイオード、１７は抵抗器である。
【００３１】
通電時は、エレベータ制御装置１００によってＳＷ１がＡ側に接続される。充電制御装置８はＳＷ３をＢ側に接続し、ニッケル水素蓄電池７が満充電になるまで従来と同様にトリクル充電を行う。充電制御装置８は、抵抗器９、１０で分圧された電圧から満充電を検知すると、ＳＷ３をＡ側に切り替えてパルス充電に切り替える。
【００３２】
パルス充電時の動作について説明する。まず充電制御装置８は、ＳＷ４をＡ側に接続しダイオード１６を介して一時蓄電器１５に電流を供給し充電する。時間ｔ１後にＳＷ３をＢ側に接続し、抵抗器１７を介し一時蓄電器１５に蓄えた電力をニッケル水素蓄電池７に充電する。時間ｔ２後にＳＷ３をＡ側に接続し、一時蓄電器１５を充電する。以降これを繰返してパルス充電を行う。
【００３３】
一時蓄電器１５を使用しているのは、パルス充電時の電流量を確保するためである。すなわち、トリクル充電器２から供給される電流は、前述の通り蓄電池が満充電の状態において１時間放電可能な電流値Ｉの３０分の１以下の微少電流であるのに対して、パルス充電時に必要な電流は、蓄電池が満充電の状態において１時間放電可能な電流値Ｉの例えば１／２程度の、より大きな電流を必要とする。
【００３４】
また、ｔ１、ｔ２は、自己放電の電流量と一時蓄電器１５から供給できる電流量の比率などから決まる値である。抵抗器１７は、ニッケル水素蓄電池７に供給する電流量を制限し、ダイオード１６は抵抗器１７に関係なく一時蓄電器１５を十分充電するために接続されている。
【００３５】
停電時にはＳＷ１がＢ側に接続され、これにより充電制御装置８は停電と判断する。充電制御装置８はＳＷ３をＢ側に接続し、ニッケル水素蓄電池７の電力はＳＷ３およびＳＷ１を介して負荷装置５に供給される。
【００３６】
上記の構成によって、蓄電池寿命を従来のトリクル受電より延ばすことができる。蓄電池寿命が２倍になれば、エレベータの保守期間内でたとえば２度交換していた場合に１度の交換で済むため使用期間あたりの蓄電池価格が１／２になり、価格上昇を低減することができる。さらに交換作業にも費用が掛かるため、交換回数が減ることにより更なる価格低減がなされる。
【００３７】
さらに、充電方式をトリクル充電から間欠充電またはパルス充電方式に変更する場合、通常は既設のトリクル充電器を取り外して、代わりに間欠充電器またはパルス充電器を取り付ける。しかし、本発明のニッケル水素蓄電池と充電器からなる保守交換蓄電装置は、既設のトリクル充電器をそのまま残したまま取り付けることができるため、既設のトリクル充電器を取り外す作業も不要となり、作業費用を低減できる。
【００３８】
設置スペースについては、ニッケル水素蓄電池はニッカド蓄電池に対してエネルギー密度が高いため、既設のニッカド蓄電池と同じ容量のニッケル水素蓄電池であっても、ニッカド蓄電池よりも体積が減る。そのため空いた空間に間欠充電器やパルス充電器を設置することで、問題はない。
【００３９】
使用する蓄電池は、ニッケル水素蓄電池のほかリチウムイオン蓄電池等の有害物質を含まない蓄電池においても有効と考える。
【実施例３】
【００４０】
以下に、本発明の実施例３について説明する。実施例３は、実施例１、２における蓄電池の接続構造を改良するものである。図４は、本発明の実施例２の保守交換蓄電装置を示すブロック回路である。図４のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００４１】
図４において、４００はエレベータ電源制御装置である。４０４は保守交換蓄電装置である。保守交換蓄電装置４０４において、７Ａ、７Ｂはニッケル水素蓄電池、ＳＷ５、ＳＷ６は切替スイッチである。
【００４２】
ニッケル水素蓄電池７Ａとニッケル水素蓄電池７Ｂは、背景技術で説明したように、負荷装置に必要な電圧を供給する時に複数の電池パックを直列接続して使用している場合の各々の電池パックを示す。たとえば負荷装置が２４Ｖを必要としているのに対して、１２Ｖの電池パックを２個直列接続している場合、１２Ｖの電池パックそれぞれが、ニッケル水素蓄電池７Ａ、ニッケル水素蓄電池７Ｂに相当する。
【００４３】
実施例３においてニッケル水素蓄電池７を２つの構成に分けたのは、次の理由による。本発明はトリクル充電器２を設置したままで、既設のニッカド蓄電池を保守交換蓄電装置４０４に交換することを考えているため、トリクル充電器２から保守交換蓄電装置４０４に供給できる電流は基本的には変わらない。
【００４４】
これに対し保守用充電装置４０４には、既設のニッカド蓄電池と同等容量のニッケル水素蓄電池７に加え、充電器６を搭載しているため、充電器６の消費電流や充電が充電器６を経由していることによる充電器６内での電圧ロスを考えると、充電地７への供給電流量や供給電圧の不足の可能性が考えられる。
【００４５】
そこで、通電時すなわち充電時には従来の所定電圧を２つに分けたニッケル水素蓄電池７Ａ、ニッケル水素蓄電池７Ｂを並列に接続して蓄電池の電圧を下げることにより、供給電流量や供給電圧不足を補う。停電時すなわち放電時にはニッケル水素蓄電池７Ａ、ニッケル水素蓄電池７Ｂを直列に接続することにより、負荷装置８が必要な電圧を供給できる。
【００４６】
なお、実施例１、２の場合でも、間欠充電やパルス充電を行うことにより、充電効率が上がるため、その分で充電器６の消費電流を補うことができ、電圧ロスの少ないスイッチを使用することにより電圧低下量を抑えることができる。このように、実施例３は実施例１、２における余裕度をさらに上げるための一例を示すものである。
【００４７】
次に、実施例３の動作について説明する。
【００４８】
通電時は、実施例１で説明したように、充電器６は通電中であるか停電中であるか判断できるため、充電器６からの信号によりＳＷ５およびＳＷ６をＡ側に倒す。これによりニッケル水素蓄電池７Ａおよびニッケル水素蓄電池７Ｂは並列接続になり充電器６により充電される。充電器６の動作については、実施例１、２と同様である。
【００４９】
停電時には、充電器６からの信号によりＳＷ５およびＳＷ６をＢ側に切り替える。これによりニッケル水素蓄電池７Ａおよびニッケル水素蓄電池７Ｂは直列接続になり、ニッケル水素蓄電池７の電力は充電器６およびＳＷ１を介して負荷装置５に供給される。充電器６の動作については、実施例１、２と同様である。
【実施例４】
【００５０】
次に、本発明の実施例４について説明する。図５は、本発明の実施例４の保守交換蓄電装置を示すブロック回路である。図５のうち、既に説明した図４に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
【００５１】
図５において、５００はエレベータ電源制御装置、５０４は保守交換蓄電装置である。７Ａ、７Ｂはニッケル水素蓄電池、ＳＷ６、ＳＷ７は切替スイッチである。
【００５２】
ニッケル水素蓄電池７Ａとニッケル水素蓄電池７Ｂに関する説明は、実施例３にて説明した内容と同じである。
【００５３】
通電時は、充電器６からの信号によりＳＷ６をＡ側に接続する。これによりニッケル水素蓄電池７Ａおよびニッケル水素蓄電池７Ｂは並列接続になり、充電器６により充電されるが、ＳＷ７は充電器６からの信号により、定期的にＡ側Ｂ側交互に切り替える。
【００５４】
充電器６の動作は実施例１と同様に間欠的に蓄電池に充電電流を流すので、充電電流を流していない期間にＳＷ７を切り替えて、充電流を流す蓄電池をニッケル水素蓄電池７Ａとニッケル水素蓄電池７Ｂに交互に切り替える。
【００５５】
これにより、１回の充電で流す電流量を実施例２の半分に減らすことができるため、充電器６における電圧ロスを低減できると共にパルス充電用の一時蓄電器の容量を小さくできる。
【００５６】
停電時には、充電器６からの信号によりＳＷ６およびＳＷ７をＢ側に倒す。これによりニッケル水素蓄電池７Ａおよびニッケル水素蓄電池７Ｂは直列接続になり、ニッケル水素蓄電池７の電力は充電器６およびＳＷ１を介して負荷装置５に供給される。充電器６の動作については、実施例１と同様である。
【００５７】
以上の全ての実施例において、ニッケル水素蓄電池７は、環境負荷を減らすため、ニッケル水素蓄電池のほか、リチウムイオン蓄電池などの、有害物質を含まない蓄電池を採用する。
【符号の説明】
【００５８】
１  商用電源
２  トリクル充電器
４、３０４、４０４、５０４  保守交換蓄電装置
５  負荷装置
６  充電器
７、７Ａ、７Ｂ  ニッケル水素蓄電池
８  充電制御装置
９  抵抗器
１０、１１、１２、１３、１７  抵抗器
１５  一時蓄電器
１６  ダイオード
１００  エレベータ制御装置
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６、ＳＷ７  切替スイッチ
２００、３００、４００、５００  エレベータ電源制御装置
【図１】
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【図２】
2014019581.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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