(57)【要約】  【課題】  過熱保護機能がコストの上昇を伴わずに得られるようにしたエレベーター装置を提供すること。  【解決手段】  巻上機モータ５やインバータ装置７、電磁ブレーキ８、ドアモータ９などの過熱保護を要する電気機器と、当該各電気機器に供給すべき電流を制御する制御用マイコン１０とを備えたエレベーター装置において、前記各電気機器の過熱保護機能の発動に必要な各電気機器毎の温度を、温度検出器１１から取り込んだ周囲温度と前記各発熱機器に単位時間あたり通流される電流の２乗平均値から選択される温度上昇値の和して算出する手段を前記制御用マイコン１０に設け、当該算出した温度が許容温度以上のとき、サービス性の低下を抑えながら当該電気機器の温度低下が与えられる運転モードに移行するようにしたもの。  【選択図】  図１
2006213447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱保護を要する電気機器として、少なくとも乗りかご駆動用のモータを備えたエレベーター装置において、
前記電気機器に通流される電流の単位時間あたりの２乗平均値に基づいて当該電気機器の温度上昇値をテーブルから検索する手段を設け、
前記温度上昇値と周囲温度検出値の和が当該電気機器の許容温度を越えたとき、エレベーターの運転モードを温度低下モードに切り替えることを特徴とするエレベーター装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベーター制御装置において、
前記温度低下モードが、乗りかごの停止時間を長くするという第１の運転モードと、乗りかごの加速度と減速度を定格値から低くするという第２の運転モード、それに乗りかごの走行速度を定格速度から下げるという第３の運転モードの何れかであることを特徴とするエレベーター装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーターの運転制御方式に係り、特に、エレベーターの運転に必要な電気機器の過熱保護機能を備えたエレベーター装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベーターには巻上機が必要なことは当然で、これにはモータがあり、その他にも、例えば巻上機モータ駆動用のインバータ装置や電磁ブレーキ、乗りかごドア開閉用のモータなど、各種の電気機器が備えられているのが一般的であり、これらは何れも動作中に発熱を伴ない、温度が上昇する。
【０００３】
ところで、これらの電気機器には許容温度が定格値として設定してあるのが通例であるが、この許容温度は、主に使用されている材料に依存するものであり、従って、対象となる電気機器ごとに異なった値である。そして、この許容温度を超えて使用すると過熱により故障し焼損したりするため、過熱保護が必要になる。
【０００４】
そこで、例えば、ある従来技術では、エレベーターの機械室に、温度検出器に連動して動作するファンやエアコンなどを設け、機械室の温度がある一定値以上にならないようにしており、他の従来技術では、巻上機モータなどの過熱保護対象機器に温度検出器を設け、当該機器の温度が一定値以上になったらエレベーターを停止させたり、当該機器の発熱を抑えるのに有効なエレベーターの運転モードに切り替えるようにする方法について提案している(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開２００２−６０１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術は、許容温度が過熱保護対象となる電気機器ごとに異なっている点に配慮がされておらず、過熱保護機能の維持とコストの抑制に問題があった。
【０００６】
上記したように、エレベーターには、巻上機モータや電磁ブレーキ、ドア開閉用モータ、インバータ装置など各種の電気機器があり、これらは何れも過熱保護対象となる。
【０００７】
このとき、エレベーターの機械室に温度検出器と連動したファンを設けるようにした従来技術では、温度検出器やファンに故障が起きると機器が過熱してしまうので、過熱保護が得られなくなり、従って過熱保護機能の維持に問題が生じてしまうのである。
【０００８】
また、過熱保護対象機器に温度検出器を設けるようにした従来技術では、保護対象機器の許容温度が各機器ごとに異なることから、機器の全てに温度検出器を設ける必要があり、この結果、温度検出器の個数が増加して高価になり、従ってコストの抑制に問題が生じてしまうのである。
【０００９】
本発明の目的は、過熱保護機能がコストの上昇を伴わずに得られるようにしたエレベーター装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、過熱保護を要する電気機器として、少なくとも乗りかご駆動用のモータを備えたエレベーター装置において、前記電気機器に通流される電流の単位時間あたりの２乗平均値に基づいて当該電気機器の温度上昇値をテーブルから検索する手段を設け、前記温度上昇値と周囲温度検出値の和が当該電気機器の許容温度を越えたとき、エレベーターの運転モードを温度低下モードに切り替えることにより達成される。
【００１１】
このとき、前記温度低下モードが、乗りかごの停止時間を長くするという第１の運転モードと、乗りかごの加速度と減速度を定格値から低くするという第２の運転モード、それに乗りかごの走行速度を定格速度から下げるという第３の運転モードの何れかであるようにしても、上記目的が達成される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、過熱保護対象となる電気機器の電流を検出する必要がないので、温度検出器を設ける必要がないことによるコストの抑制と相俟って、エレベーター装置のコスト上昇を更に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明によるエレベーター装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態が適用されたエレベーター装置の一例で、図示のように、乗りかご１と釣合い錘２を備え、これらをロープ３で繋いだ上でロープ３をシーブ４に懸け、シーブ４をモータ５で回転駆動させることにより乗りかご１と釣合い錘２がつるべ式に上下に移動され、複数の階床間をサービスするというエレベーターとしての動作が得られるように構成されている。
【００１５】
このときモータ５は、シーブ４と共にエレベーターの巻上機を構成し、エレベーター制御部６のインバータ装置７から供給される可変電圧可変周波数の３相交流電力より可変速制御される。このため、インバータ装置７は、順変換部７Ａと逆変換部７Ｂを備え、商用電源ＡＣから給電される３相交流電力を、可変電圧可変周波数の３相交流電力に変換してモータ５に供給するように構成されている。そして、このときの逆変換部７Ｂの制御はＰＷＭ方式で遂行されるようになっている。
【００１６】
また、このときシーブ４の回転軸、つまりモータ５の回転軸には電磁ブレーキ８が備えられていて、乗りかご１が停止しているときシーブ４が回動するのを抑え、乗りかご１を停止状態に保持する働きをする。このため、電磁ブレーキ７は、スプリングの力でブレーキを掛け、電磁石のコイルに通電したときブレーキ力が解除されるという、いわゆる電磁開放型の電磁ブレーキで構成されていることは、当該技術分野で良く知られているところである。
【００１７】
一方、乗りかご１には扉開閉用のモータ、いわゆるドアモータ９が設けられていて、複数の階床間をサービスする際に必要な扉の開閉動作が得られるようになっているが、これも当該技術分野では良く知られているところである。
【００１８】
エレベーター制御部６には制御用マイコン１０が設けてあり、これに所定のプログラムを格納することにより、エレベーターの運転に必要な一般的な制御が遂行されるようになっているが、この実施形態では、更に温度検出器１１が設けてある。
【００１９】
そして、これにより、制御用マイコン１０は、温度検出器１１から周囲温度を表わす信号(温度データ)を取込み、上記したエレベーターの運転に必要な一般的な制御と並行して、エレベーターの運転に必要な電気機器の過熱保護動作が遂行されるように構成してあり、従って、この温度検出器１１は、エレベーターの機械室内に設置されている。
【００２０】
次に、この実施形態の動作について、図２により説明する。ここで、この図２は、過熱保護を要する電気機器の一例として、巻上機のモータ５を対象とした場合の動作を示すフローチャートである。
【００２１】
この実施形態では、制御用マイコン１０による制御周期毎に制御プログラムの演算処理を開始する。そして、処理を開始したら、まず、温度検出器１１から温度データを取り込む(２０１)。このとき、上記したように、逆変換部７ＢはＰＷＭ制御され、このため制御周期ごとに逆変換部７Ｂの電流指令値が制御用マイコン１０により算出されるようになっている。
【００２２】
そこで、この制御用マイコン１０で算出されてくる電流指令値から２乗平均電流を算出する(２０２)。具体的には、制御用マイコン１０内で算出した電流指令値を２乗し、この２乗した値に制御周期時間を乗算した値を一定時間分、メモリに記憶しておくことにより２乗平均電流を算出するのである。
【００２３】
次に、この算出した２乗平均電流によりデータテーブルを検索し、温度上昇値を選択する(２０３)。このため、制御用マイコン１０には、予め当該電気機器、この場合はモータ５の２乗平均電流に対する温度上昇値をデータテーブルとして持たせてある。なお、このとき、データテーブルに格納すべき２乗平均電流値に対する温度上昇値は、通常、数式から導くのは難しく、従って、予め当該電気機器毎に実験を行い、実測したデータからテーブル化しておくのが実用的である。
【００２４】
次に、エレベーターの運転状態を判定する(２０４)。そして、エレベーターが走行中であったときは、ここで処理を終了する。一方、エレベーターが停止していたときは、処理２０１で取り込んであった周囲温度と処理２０３で得られた温度上昇値の和を当該電気機器の許容温度、この場合はモータ５の許容温度と比較する(２０５)。
【００２５】
そして、比較結果が許容温度以下であれば、並行して実行されているエレベーターの運転に必要な一般的な制御における運転モードを通常モードに設定し(２０６)、許容温度以上の場合は運転モードを温度低下モードに設定する(２０７)のである。
【００２６】
ここで、まず、処理２０６における通常モードとは、端的に言えば、並行して実行されているエレベーターの運転に必要な一般的な制御における運転モードを変更せず、そのままにしておくということであり、従って、この場合、過熱保護のための処理は何も実行されない。何故なら、このときは、処理２０５での比較結果がＹＥＳの場合で、過熱保護は不要だからである。なお、詳しい理由については後述する。
【００２７】
一方、処理２０７における温度低下モードとは、並行して実行されているエレベーターの運転に必要な一般的な制御において、モータ５の温度低下がもたらされるようにした運転モードのことで、実施形態としては、乗りかご１の停止時間を長くするという第１の方法と、乗りかご１の加速度と減速度を定格値から低くするという第２の方法、それに乗りかご１の走行速度を定格速度から下げるという第３の方法がある。
【００２８】
ここで、まず、第１の方法の場合、乗りかご１を停止させている間はモータ５に電流が流れないから、平均値としては電流が少なくなり、その分、発熱量が低下するので温度上昇を抑えることができ、従って、過熱保護が得られることになる。
【００２９】
次に、第２の方法の場合、加速度と減速度を下げた分、モータ５に必要なトルクが少なくて済み、電流値が下げられるので、やはり発熱量が低下するので温度上昇を抑えることができ、従って、この場合も過熱保護が得られることになる。
【００３０】
また、第３の方法の場合もモータ５のトルクが小さくできることから、電流値を下げることができ、この結果、やはり発熱量が低下し、温度上昇を抑えることができ、従って、この場合も過熱保護が得られることになる。
【００３１】
このときのモータ５の発熱量は電流の２乗に比例するので、上記した何れの方法によっても、モータ５の回転を止めることなく過熱保護に必要な発熱量の抑制が得られることになり、従って、この実施形態によれば、サービス時間が多少長くなるという僅かな利便性の低下だけで、モータ５の過熱保護を確実にした上で、エレベーターの運転が停止されてしまうという望ましくない事態の発生を抑えることができ、サービスの維持によるエレベーターの信頼性の向上に寄与することができる。
【００３２】
ところで、上記した運転モードの切り替えがエレベーターの走行中に実行され、例えば定格速度が走行中に下げられたとすると、エレベーターの制御が正常に得られなくなる虞がある。そこで上記実施形態では、処理２０５で運転モードの切り替え判定を行う前に処理２０４が実行されるようにし、エレベーター(乗りかご１)が走行中のときに運転モードの変更が行われないようにしているのである。
【００３３】
次に、この実施形態では、図２の処理２０２、２０３に示されているように、モータ５の温度上昇値が、当該モータ５に通電される電流から２乗平均電流を算出し、この算出した値に基づいてデータテーブルから選択されるようにしている。そこで、以下、これによりモータ５の温度上昇値が推測可能な理由について説明する。
【００３４】
まず、電気機器の発熱は通電電流の２乗にほぼ比例する。そして電気機器の温度は、通電電流による発熱量に対して、周囲温度との温度差による放熱量の方が大きい間は上昇し、発熱量と放熱量が一致したところで上昇は収まり、一定の温度となるが、このときの通電開始時点から一定の温度になるまでの時間は電気機器の大きさや熱抵抗に依存し、従って電気機器によって異なるが、各電気機器の通電電流に対する一定時間後の温度上昇値は一義に決まるものである。
【００３５】
ここで、エレベーターの巻上機モータの場合、起動、停止の頻度や乗りかご内の負荷によって通電電流は一定とはならないが、前出のように、発熱量は通電電流の２乗にほぼ比例するため、２乗平均電流を使えば一定電流とほぼ等価に扱うことができ、従って、この実施形態のように、周囲温度と各電気機器の２乗平均電流から当該電気機器の温度が推測できるのである。
【００３６】
また、この実施形態では、過熱保護の対象である電気機器が、インバータ装置７によりＰＷＭ制御される巻上機のモータ５の場合、上記したように、制御用マイコン１０は、自身で算出している電流指令値から２乗平均電流を算出することができるので、別途、電流を検出する必要がない。
【００３７】
具体的には、これも上記したように、電流指令値を２乗し、この２乗した値に制御周期時間を乗算した値を一定時間分、所定のメモリに記憶しておくことにより２乗平均電流を算出することができ、従って、この実施形態によれば、モータ５の電流を検出する必要が無いので、電流検出器が不要にでき、この結果、更にコストを抑えることができる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施形態として、過熱保護を要する電気機器が図１のインバータ装置７の逆変換部７Ｂを構成しているスイッチング素子の場合について、第２の実施形態として説明する。
【００３９】
なお、この逆変換部の場合、スイッチング素子は１個だけではなく、一般的には６個のスイッチング素子が用いられていて、動作中はほぼ同じ発熱量となる。そこで、これら６個のスイッチング素子は、通常、共通の放熱フィンに取り付けられていて、動作中はほぼ同じ温度に保たれるようにされているのが通例であり、従って、ここでスイッチング素子の温度としているのは、６個のスイッチング素子の平均的な温度のことである。
【００４０】
そして、この第２の実施形態の場合、上記したモータ５を対象とした実施形態の場合と処理の大筋では同じで、図２のフローチャートにおける処理２０３が異なるだけである。端的にいえば、この第２の実施形態の場合、図２のフローチャートの中の処理２０３におけるデータテーブルを、逆変換部７Ｂを構成しているスイッチング素子の２乗平均電流に対する温度上昇値を与えるデータテーブルに置換するだけでよい。
【００４１】
何故なら、逆変換部７Ｂのスイッチング素子とモータ５を流れる電流は等しいからで、従って、処理２０３のデータテーブルを変更してやるだけで良いのである。なお、このときのデータテーブルも、予めスイッチング素子について実験を行い、実測したデータからテーブル化した方が実用的なことは同じである。
【００４２】
このとき逆変換部７Ｂを構成するスイッチング素子の通電電流は、上記したように、起動、停止の頻度や乗りかご内の負荷によって変化するが、スイッチング素子の場合でも、その発熱量は通電電流の２乗にほぼ比例するため、２乗平均電流を使えば一定電流とほぼ等価に扱うことができる。
【００４３】
この結果、この第２の実施形態の場合も、周囲温度とスイッチング素子の２乗平均電流から当該スイッチング素子の温度が推測できることになり、インバータ装置７の動作を停止させることなく過熱保護に必要なスイッチング素子の発熱量の抑制が得られ、同じくサービス時間が長くなるという僅かな利便性の低下だけで、エレベーターの運転が停止されてしまうという望ましくない事態の発生を抑えることができる。
【００４４】
従って、この第２の実施形態によれば、サービス時間が多少長くなるという僅かな利便性の低下だけで、インバータ装置７の過熱保護が確実に得られる上、エレベーターの運転が停止されてしまうという望ましくない事態の発生を抑え、サービスの維持によるエレベーターの信頼性の向上に寄与することができる。
【００４５】
次に、本発明の実施形態として、過熱保護を要する電気機器が図１の電磁ブレーキ８の場合について、第３の実施形態として説明する。なお、このとき過熱保護を要するのは、厳密に言えば電磁ブレーキ８のコイルであり、ここでも、図２のフローチャートの中で異なる点についてだけ説明する。
【００４６】
まず、図２のフローチャートの中の処理２０２における２乗平均電流算出について、上記したモータ５やスイッチング素子の場合は、乗りかご１内の負荷や運転方向等により通電電流の値が異なるが、この第３の実施形態のように、電磁ブレーキ８の場合は、それに通電される電流は乗員数や運転方向によらずほぼ一定であり、定格電圧の印加を前提とするだけで、単純に既知の電流値として制御用マイコン１０に取り込むことができる。
【００４７】
従って、この第３の実施形態のように、電磁ブレーキ８のコイルの場合、その平均電流は、当該コイルの定格電流値と通電比(デューティ比)の積となり、このとき通電比は、一定期間内におけるエレベーターの停止時間と走行時間の割合となる。
【００４８】
そこで、処理２０２では、一定期間におけるエレベーターの停止時間と走行時間から通電比を算出し、算出した通電比と、既知の値として与えられるコイルの定格電流値から２乗平均電流を算出し、処理２０３で温度上昇値を選択すればよいことになる。このときの処理に用いるデータテーブルは、これも予め電磁ブレーキ８について実験を行い、実測したデータからテーブル化するのが実用的なことには変わりはない。
【００４９】
ところで、この第３の実施形態の場合、処理２０７における２乗平均電流低下モードについては、上記した実施形態のときの方法２と方法３は適用できない。これら方法２と方法３を適用したとすると、乗りかご１の走行時間が長くなってしまい、上記した通電比が大きくなってしまうからで、従って、この第３の実施形態の場合、処理２０７では、上記した第１の方法を適用し、乗りかご１の停止時間が長くなる運転モードにすることになる。
【００５０】
このとき、乗りかご１の停止時間をただ長くしたのでは、乗客に違和感を与えてしまう。そこで、この場合、例えばドアの開閉速度を落し、ゆっくりと開閉動作させる方法を適用してやれば、乗りかご１の停止時間が長くなっても違和感なく、自然に乗りかご１の停止時間を延ばすことができる。
【００５１】
従って、この第３の実施形態によれば、サービス時間が多少長くなるという僅かな利便性の低下だけで電磁ブレーキ８の過熱保護が確実に得られる上、エレベーターの運転が停止されてしまうという望ましくない事態の発生を抑え、エレベーターのサービスを維持し、信頼性の向上に寄与することができる。
【００５２】
次に、本発明の実施形態として、過熱保護を要する電気機器が図１におけるドアモータ９の場合について、第４の実施形態として説明する。この場合、そこで過熱保護を要する電気機器がドアモータ９であり、従って、その発熱特性は、上記した第３の実施形態における電磁ブレーキ８と同じである。
【００５３】
既に説明したように、電磁ブレーキ８の場合は、それに通電される電流は乗員数や運転方向によらずほぼ一定であるが、この点は、ドアモータ９も同じであり、従って、この第４の実施形態でも、定格電圧の印加を前提とするだけで単純にドアモータ９から既知の電流値として制御用マイコン１０に取り込むことができる。
【００５４】
また、このドアモータ９の場合、その平均電流は、上記した第３の実施形態の場合の電磁ブレーキ８と同じで、その定格電流値と通電比(デューティ比)の積となる。そして、このときの通電比も、一定期間内におけるエレベーターの停止時間と走行時間の割合となる。
【００５５】
そこで、この第４の実施形態でも、図２のフローチャートにおける処理２０２では、一定期間におけるエレベーターの停止時間と走行時間から通電比を算出し、算出した通電比と、既知の値として与えられるドアモータ９の定格電流値から２乗平均電流を算出し、処理２０３で温度上昇値を選択すればよいことになる。このときの処理に用いるデータテーブルは、これも予めドアモータ９について実験を行い、実測したデータからテーブル化するのが実用的なことにも変わりはない。
【００５６】
従って、この第４の実施形態でも、その他は上記した第３の実施形態の場合と同じで、サービス時間が多少長くなるという僅かな利便性の低下だけでドアモータ９の過熱保護が確実に得られる上、エレベーターの運転が停止されてしまうという望ましくない事態の発生を抑え、エレベーターのサービスを維持して信頼性の向上に寄与することができる。
【００５７】
ところで、以上は、何れも過熱保護を要する電気機器が１台の場合の実施形態について説明したが、本発明は、過熱保護を要する電気機器が２台以上の場合にも適用が可能なことは言うまでもなく、この場合は、各電気機器毎に各々に対応して２乗平均電流を算出し、各々に対応した運転パターンを設定するようにしてやればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明によるエレベーター装置の一実施形態を示すブロック構成図である。
【図２】本発明によるエレベーター装置の一実施形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００５９】
１：乗りかご
２：釣合い錘
３：ロープ
４：シーブ
５：モータ(巻上機モータ)
６：エレベーター制御部
７：インバータ装置
８：電磁ブレーキ
９：ドアモータ
１０：制御用マイコン
１１：温度検出器
【図１】
2006213447.tif 000003
【図２】
2006213447.tif 000004