(57)【要約】【課題】外部から供給される電力に加えて回生電力を有効活用することにより、省エネルギーを実現することができる荷揚げ装置を提供する。【解決手段】荷揚げ装置１は、吊り下げ用のロープ４０の一端に接続されたかご１０と、ロープ４０の他端に接続されたカウンターウェイト２０とを備えており、カウンターウェイト２０の内部には、かご１０の揚げ降ろしを行う動力を発生するモータ２５と、モータ２５を駆動する電力を供給する二次電池２３と、二次電池２３から供給される電力を用いてモータ２５を駆動するか、モータ２５で発生する回生電力を用いて二次電池２３の充電を行うかを制御する制御装置２４と、外部の給電装置３０から供給される外部電力を用いて二次電池２３の充電を行う充電装置２６とが設けられている。【選択図】図２
2011230907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷物の揚げ降ろしを行う動力を発生するモータが配設されたカウンターウェイトを備える荷揚げ装置において、
前記カウンターウェイトは、前記モータを駆動する電力を供給する二次電池と、
前記二次電池から供給される電力を用いて前記モータを駆動するか、前記モータで発生する回生電力を用いて前記二次電池の充電を行うかを制御する制御装置と、
外部から供給される外部電力を用いて前記二次電池の充電を行う充電装置と
を備えることを特徴とする荷揚げ装置。
【請求項２】
前記カウンターウェイトが停止する停止位置の近傍に配設され、前記充電装置に対して前記外部電力を非接触で供給する給電装置を備えることを特徴とする請求項１記載の荷揚げ装置。
【請求項３】
前記充電装置は、前記カウンターウェイトが前記給電装置の近傍に配置されて前記給電装置から電力が供給されている間だけ前記二次電池の充電を行うことを特徴とする請求項２記載の荷揚げ装置。
【請求項４】
前記給電装置は、前記カウンターウェイトの上死点及び下死点の少なくとも一方の近傍に配設されていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の荷揚げ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記カウンターウェイトの重量と前記荷物の重量との大小関係を求め、前記カウンターウェイト及び前記荷物のうちの重量が重い方を下降させる場合に、前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の荷揚げ装置。
【請求項６】
前記荷物は、ロープによって前記カウンターウェイトとともに吊り下げられ、人員又は物品が搭載されるかごであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の荷揚げ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷物の揚げ降ろしを行う荷揚げ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷揚げ装置の代表的なものとしてエレベータやクレーンが挙げられる。エレベータは、人員又は物品が搭載されるかごを荷物として昇降させて人員又は物品を低所から高所へ或いは高所から低所へ移動させるものである。クレーンは、荷物を吊り下げた状態で所定の位置へ移動させるものである。このような荷揚げ装置は、荷物とのバランスを取りつつ、荷物の移動に必要となる電力を低減するためにカウンターウェイトを備えている。
【０００３】
近年においては、カウンターウェイトを単に「おもり」として用いるだけではなく、かごを昇降させる機構をカウンターウェイトに設けたエレベータ（所謂、マシンルームレスエレベータ）も実現されている。このエレベータでは、従来機械室（マシンルーム）に設けられていた巻上機等の機構がカウンターウェイト内に設置されるため、機械室の設置スペースを低減することができ、エレベータを設置する自由度が高まる等の利点がある。
【０００４】
以下の特許文献１には、カウンターウェイト内に回転式モータと回転式モータの下方に配置されたインバータとを搭載することにより、回転式モータによるインバータの熱影響を小さくしたエレベータが開示されている。また、以下の特許文献２には、カウンターウェイト内にトラクション装置及び燃料電池を搭載することにより、停電等の非常時にも運転を可能としたエレベータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第００／５３５２０号パンフレット
【特許文献２】特開２００２−３３８１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、近年においては、地球環境の保護の観点から省エネルギーが推進されており、民生機器及び産業機器の多くは、省エネルギーを最重要課題の１つとして開発が進められている。上述した特許文献１に開示されたエレベータは、回生運転時にカウンターウェイトに設けられた回転式モータで生ずる回生エネルギーを回生抵抗器で消費するようにしている。このため、上記の特許文献１に開示されたエレベータは、基本的には外部から供給される電力のみによって動作され、内部で生ずる回生エネルギーが何等有効活用されていないため、省エネルギーが不十分であると考えられる。
【０００７】
上述した特許文献２に開示されたエレベータは、カウンターウェイトに搭載された燃料電池によって停電等の非常時にも運転が可能であるものの、通常時は電力会社からの商用電源で駆動される。また、特許文献２では回生エネルギーが何等考慮されていないため、通常時は特許文献１に開示されたエレベータと同様に、基本的には外部から供給される電力のみによって動作される。このように、特許文献２においても、回生エネルギーが何等有効活用されておらず、省エネルギーが不十分であると考えられる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、外部から供給される電力に加えて回生電力を有効活用することにより、省エネルギーを実現することができる荷揚げ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の荷揚げ装置は、荷物（１０）の揚げ降ろしを行う動力を発生するモータ（２５）が配設されたカウンターウェイト（２０）を備える荷揚げ装置（１、２）において、前記カウンターウェイトは、前記モータを駆動する電力を供給する二次電池（２３）と、前記二次電池から供給される電力を用いて前記モータを駆動するか、前記モータで発生する回生電力を用いて前記二次電池の充電を行うかを制御する制御装置（２４）と、外部から供給される外部電力を用いて前記二次電池の充電を行う充電装置（２６）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の荷揚げ装置は、前記カウンターウェイトが停止する停止位置の近傍に配設され、前記充電装置に対して前記外部電力を非接触で供給する給電装置（３０）を備えることを特徴としている。
また、本発明の荷揚げ装置は、前記充電装置が、前記カウンターウェイトが前記給電装置の近傍に配置されて前記給電装置から電力が供給されている間だけ前記二次電池の充電を行うことを特徴としている。
また、本発明の荷揚げ装置は、前記給電装置が、前記カウンターウェイトの上死点及び下死点の少なくとも一方の近傍に配設されていることを特徴としている。
また、本発明の荷揚げ装置は、前記制御装置が、前記カウンターウェイトの重量と前記荷物の重量との大小関係を求め、前記カウンターウェイト及び前記荷物のうちの重量が重い方を下降させる場合に、前記二次電池を充電する制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の荷揚げ装置は、前記荷物が、ロープ（４０）によって前記カウンターウェイトとともに吊り下げられ、人員又は物品が搭載されるかごであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カウンターウェイトに設けられたモータを駆動する電力を供給する二次電池の充電を、外部から供給される外部電力を用いて充電装置によって行うとともに、モータで発生する回生電力を用いて制御装置によって行っており、外部から供給される電力に加えて回生電力が有効活用されるため、省エネルギーを実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による荷揚げ装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による荷揚げ装置の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による荷揚げ装置の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による荷揚げ装置について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による荷揚げ装置の概略構成を示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の荷揚げ装置１は、かご１０（荷物）、カウンターウェイト２０、及び給電装置３０を備えており、カウンターウェイト２０の内部に配設されたモータ２５（図１では図示省略；図２参照）で発生する動力を用いてかご１０の揚げ降ろしを行う。
【００１３】
かご１０は、内部に人員又は物品を搭載することが可能な箱状の構造物であり、昇降可能に構成されている。このかご１０は開閉可能に構成された扉１０ａを一側面に備えており、この扉１０ａを介して人員又は物品がかご１０の内部に搭載される。かご１０は、その上部にロープ４０の一端が接続されており、このロープ４０によって昇降可能に吊り下げられる。
【００１４】
カウンターウェイト２０は、かご１０に対するバランスを取りつつ、かご１０の移動（揚げ降ろし）に必要となる電力を低減するために設けられる平らな箱状の構造物である。また、カウンターウェイト２０は、その内部にモータ２５を備えており、モータ２５で発生する動力を用いてかご１０の揚げ降ろしを行う。このカウンターウェイト２０は、その上部にロープ４０の他端が接続されており、このロープ４０によって昇降可能に吊り下げられる。
【００１５】
ロープ４０は、かご１０及びカウンターウェイト２０の上方に配置される定滑車４１，４２に懸架されている。従って、ロープ４０に吊り下げられたかご１０及びカウンターウェイト２０は互いに逆向きに昇降する。つまり、カウンターウェイト２０が上昇すると、その上昇分だけかご１０が下降し、逆にカウンターウェイト２０が下降すると、その下降分だけかご１０が上昇する。
【００１６】
また、カウンターウェイト２０の上面及び底面には、ロープ５０が介挿される孔２０ａ，２０ｂがそれぞれ形成されている。ロープ５０は、カウンターウェイト２０を昇降させるために設けられており、一端がカウンターウェイト２０の上方の固定端Ｆ１に固定されるとともに、他端がカウンターウェイト２０の下方の固定端Ｆ２に固定されている。尚、固定端Ｆ１は例えば荷揚げ装置１が設置される建築物の天井であり、固定端Ｆ２は例えば同建築物の床面である。
【００１７】
ロープ５０は、その一部が孔２０ａ，２０ｂを介してカウンターウェイト２０の内部に収容されており、カウンターウェイト２０の内部に設けられた滑車２１，２２に巻回されている。従って、滑車２１を一方向に回転させると、ロープ５０の一端側（固定端Ｆ１に固定された側）を下方に引く力がロープ５０に作用し、その反作用としてカウンターウェイト２０が上昇する。逆に、滑車２１を他方向に回転させると、滑車２２を介してロープ５０の他端側（固定端Ｆ２に固定された側）を上方に引く力がロープ５０に作用し、その反作用としてカウンターウェイト２０が下降する。
【００１８】
給電装置３０は、カウンターウェイト２０が停止する停止位置の一つである下死点の近傍に配置されており、カウンターウェイト２０に対して外部からかご１０の揚げ降ろしに必要となる電力を非接触で給電する。この給電装置３０は、商用交流電源（例えば電圧が２００Ｖの三相交流電源）から供給される交流電力の電圧や周波数を、カウンターウェイト２０への供給に適した電圧や周波数に変換する。
【００１９】
次に、荷揚げ装置１が備えるカウンターウェイト２０及び給電装置３０の内部構成について説明する。図２は、本発明の一実施形態による荷揚げ装置の要部構成を示すブロック図である。図２に示す通り、カウンターウェイト２０は、上述した滑車２１，２２に加えて、二次電池２３、制御装置２４、モータ２５、及び充電装置２６を内部に備える。
【００２０】
二次電池２３は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池等の充電可能な電池であり、モータ２５を駆動する電力を供給するために設けられる。この二次電池２３は、制御装置２４及び充電装置２６に接続されており、モータ２５で発生する回生電力又は充電装置２６によって充電される。尚、二次電池２３の容量は、少なくともかご１０又はカウンターウェイト２０を下死点から上死点まで上昇させるのに必要な電力を蓄えられるだけの容量に設定される。
【００２１】
制御装置２４は、二次電池２３から供給される電力を用いてモータ２５を駆動するか、モータ２５で発生する回生電力を用いて二次電池２３の充電を行うのかを制御する。具体的に、制御装置２４は、カウンターウェイト２０の重量とかご１０の重量との大小関係を求め、カウンターウェイト２４及びかご１０のうちの重量が重い方を下降させる場合に、二次電池２３を充電する制御を行い、逆に重量が重い方を上昇させる場合にモータ２５を駆動する制御を行う。
【００２２】
ここで、制御装置２４は、カウンターウェイト２０の重量とかご１０の重量との大小関係を、例えばモータ２５に流れる電流に流れる電流の大小関係により求める。具体的には、モータ２５を一方向に低速回転させてカウンターウェイト２０を低速で上昇させた場合にモータ２５に流れる電流と、モータ２５を他方向に低速回転させてカウンターウェイト２０を低速で下降させた場合にモータ２５に流れる電流との大小関係により求める。尚、制御装置２４は、かご１０の内部に設けられた操作盤、或いは外部に設けられた操作盤の操作に応じて以上の制御を行う。
【００２３】
充電装置２６は、コイル２６ａと整流器２６ｂとを備えており、給電装置３０からコイル２６ａを介して供給される外部電力を整流器２６ｂで直流電力に変換して二次電池２３の充電を行う。この充電装置２６は、カウンターウェイト２０が給電装置３０の近傍に配置されて給電装置３０から非接触で電力が供給されている間（カウンターウェイト２０が下死点に位置している間）だけ二次電池２３の充電を行う。
【００２４】
給電装置３０は、コンバータ３０ａ、インバータ３０ｂ、及びコイル３０ｃを備えている。コンバータ３０ａは、例えば三相全波整流回路を構成する複数のダイオード及びコンデンサを備えており、商用交流電源ＰＳから供給される三相交流電力を直流電力に変換する。インバータ３０ｂは、トランジスタ及びダイオードを複数備えており、コンバータ３０ａで変換された直流電力を、カウンターウェイト２０への供給に適した電圧や周波数を有する交流電力に変換してコイル３０ｃに出力する。コイル３０ｃは、カウンターウェイト２０が給電装置３０の近傍に配置された場合に、充電装置２６が備えるコイル２６ａと電磁的に結合し、コイル２６ａに向けて交流電力を給電する。
【００２５】
次に、上記構成における荷揚げ装置１の動作について説明する。尚、以下では説明を簡単にするために、荷揚げ装置１が、かご１０に搭載された人員を低所から高所へ或いは高所から低所へ移動させるものである場合を例に挙げて説明する。また、ここでは揚げ降ろしすべきかご１０の重量がカウンターウェイト２０の重量よりも大きいとし、初期状態では、かご１０が下死点に配置されているとともにカウンターウェイト２０が上死点に配置されているとする。また、初期状態ではカウンターウェイト２０に設けられた二次電池２３は満充電状態であるとする。
【００２６】
人員が、開放されている扉１０ａからかご１０の内部に進入し、かご１０の内部に設けられた操作盤を操作して上昇すべき旨の指示を行うと、かご１０の扉１０ａが閉鎖されるとともに、その指示内容を示す信号がカウンターウェイト２０に設けられた制御装置２４に向けて出力される。かご１０からの信号が入力されると、制御装置２４は、二次電池２３から供給される電力を用いてモータ２５を駆動する。
【００２７】
モータ２５が駆動されると、モータ２５の回転方向に応じた方向に滑車２１が回転し、これにより滑車２２を介してロープ５０の他端側（固定端Ｆ２に固定された側）を上方に引く力がロープ５０に作用し、その反作用としてカウンターウェイト２０が下降する。すると、ロープ４０を介してカウンターウェイト２０に接続されたかご１０が、カウンターウェイト２０の下降分だけ上昇する。
【００２８】
制御装置２４の制御によってモータ２５が駆動され続けることにより、カウンターウェイト２０の下降が継続され、これに伴ってかご１０の上昇も継続される。ここで、カウンターウェイト２０が下死点に達すると制御装置２４によるモータ２５の駆動が停止され、これによりカウンターウェイト２０が下死点で静止するとともに、かご１０が上死点で静止した状態になる。
【００２９】
カウンターウェイト２０が下死点に配置されると、その下死点近傍に配置された給電装置３０に設けられたコイル３０ｃとカウンターウェイト２０に設けられた充電装置２６のコイル２６ａとが電磁的に結合し、給電装置３０から充電装置２６に向けて交流電力が非接触で供給される。充電装置２６に供給された交流電力は、充電装置２６が備える整流器２６ｂで直流電力に変換され、この直流電力を用いて二次電池２３が充電される。尚、カウンターウェイト２０が下死点に配置されている間は、給電装置３０から充電装置２６へに交流電力が供給されるため、充電装置２６による二次電池２３の充電が継続される。
【００３０】
いま、かご１０内の人員が操作盤を操作して下降すべき旨の指示を行ったとすると、その指示内容を示す信号がカウンターウェイト２０に設けられた制御装置２４に向けて出力される。かご１０からの信号が入力されると、制御装置２４は、二次電池２３から供給される電力を用いてモータ２５を駆動する。尚、モータ２５は、その回転方向がカウンターウェイト２０を上昇させるときの回転方向とは反対方向になるように駆動される。
【００３１】
モータ２５が駆動されると、モータ２５の回転方向に応じた方向に滑車２１が回転し、これによりロープ５０の一端側（固定端Ｆ１に固定された側）を下方に引く力がロープ５０に作用し、その反作用としてカウンターウェイト２０が上昇する。すると、ロープ４０を介してカウンターウェイト２０に接続されたかご１０が、カウンターウェイト２０の上昇分だけ下降する。
【００３２】
カウンターウェイト２０の上昇が開始されると、給電装置３０に設けられたコイル３０ｃとカウンターウェイト２０に設けられた充電装置２６のコイル２６ａとの電磁的な結合が弱まり、給電装置３０から充電装置２６に向けた交流電力の供給が停止される。これにより、充電装置２６による二次電池２３の充電が終了する。このように、本実施形態では、カウンターウェイト２０が給電装置３０の近傍に配置されて、給電装置２０から電力が供給されている間だけ充電装置２６による二次電池２３の充電が行われる。
【００３３】
また、カウンターウェイト２０の上昇が開始されると、制御装置２３は二次電池２３の電力を用いたモータ２５の駆動を停止する。ここで、かご１０の重量がカウンターウェイト２０の重量よりも大きいため、制御装置２３がモータ２５の駆動を停止しても、カウンターウェイト２０は上昇し続け、かご１０は下降し続ける。すると、カウンターウェイト２０が下降することによって滑車２１及びモータ２５の回転軸が回転され、モータ２５で回生電力が生ずる。すると、制御装置２４によって、モータ２５で発生した回生電力を用いた二次電池２３の充電が行われる。
【００３４】
モータ２５で発生する回生電力を用いた二次電池２３の充電は、カウンターウェイト２０が上昇している間（かご１０が下降している間）は継続される。尚、このとき、カウンターウェイト２０の上昇（かご１０の下降）を妨げる力がモータ２５からロープ５０に伝達されるため、カウンターウェイト２０の上昇速度（かご１０の下降速度）は、ある速度以下に押さえれることになる。ここで、カウンターウェイト２０が上死点に近づくと、制御装置２４がモータ２５を駆動してカウンターウェイト２０及びかご１０を減速させ、カウンターウェイト２０が上死点に達すると、カウンターウェイト２０を上死点で静止させるとともに、かご１０を下死点で静止させる。
【００３５】
以上の通り、本実施形態では、カウンターウェイト２０内に二次電池２３及び充電装置２６を設けるとともに、カウンターウェイト２０の下死点近傍に給電装置３０を設けている。そして、給電装置３０から供給される電力を用いて充電装置２６により二次電池２３を充電するとともに、モータ２５で発生する回生電力を用いて制御装置２４により二次電池２３を充電している。このため、外部から供給される電力に加えて回生電力を有効活用することができ、その結果として省エネルギーを実現することができる。
【００３６】
また、本実施形態では、カウンターウェイト２０の下死点近傍のみに給電装置３０を設ければ良く、カウンターエイト２０に電力を供給するための電力供給路をカウンターウェイト２０の往復経路に沿って設ける必要がないため、構成を簡略化することができる。また、二次電池２３の容量は、少なくともかご１０又はカウンターウェイト２０を下死点から上死点まで上昇させるのに必要な電力を蓄えられるだけの容量で有ればよく、小型で軽量なものを用いることができるため、カウンターウェイト２０が不必要に大型化するのを防止することができる。
【００３７】
以上、本発明の一実施形態による荷揚げ装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、給電装置３０がカウンターウェイト２０の下死点の近傍に配設された例について説明したが、給電装置３０はカウンターウェイト２０の上死点の近傍に配設されていても良い。図３は、本発明の一実施形態による荷揚げ装置の変形例を示す斜視図である。
【００３８】
また、給電装置３０は、カウンターウェイト２０の上死点及び下死点の近傍にそれぞれ配設されていても良い。更に、上死点及び下死点の間に１つ又は複数のカウンターウェイト２０の停止位置が設定されている場合には、それら停止位置の少なくとも１つの近傍に給電装置３０を配設しても良い。尚、上記実施形態では、荷揚げ装置１が、カウンターウェイト２０に設けられたモータの駆動によってかご１０を昇降させるエレベータである場合を例に挙げて説明したが、本発明は荷物を吊り下げた状態で所定の位置へ移動させるクレーンにも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，２    荷揚げ装置
１０      かご
２０      カウンターウェイト
２３      二次電池
２４      制御装置
２５      モータ
２６      充電装置
３０      給電装置
４０      ロープ
【図１】
2011230907.tif 000003
【図２】
2011230907.tif 000004
【図３】
2011230907.tif 000005