(57)【要約】【課題】エレベータの必要空間を増加することなく、必要電力容量を低下する。【解決手段】  エレベータのかご１０と釣合い重り１２とをロープ１３を介して上下移動自在に支持する複数のシーブのうち主シーブ９を回転する主モータ８と、複数のシーブのうち釣合い重りの近傍に設けられた副シーブ１１に取付けられた副モータ３０との２台のモータが設けられている。  そして、主モータ８は主に外部電源１から供給された電力で駆動される。  一方、副モータ３０においては、エレベータの回生運転時にはこの副モータ３０を回生運転して回生電力を蓄積し、エレベータの力行運転時時に蓄積した電力を副モータ３０へ供給している。【選択図】      図１
2005324885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源からの交流を整流器にて直流に変換し、この変換された直流をインバータで交流に変換し、この変換された交流を、エレベータのかごと釣合い重りとをロープを介して上下移動自在に支持する複数のシーブのうち主シーブを回転する主モータに供給することによって、前記かごを目的階に上下移動させるエレベータ制御装置において、
前記複数のシーブのうち前記釣合い重りの近傍に設けられた副シーブに取付けられた副モータと、
前記副モータの回生運転時には前記副モータの回生電力を直流に変換し、前記副モータの力行運転時には供給された直流電力を交流に変換して前記副モータに供給する副インバータと、
前記副モータの回生運転時には副インバータから出力された回生電力を蓄積し、前記副モータの力行運転時には蓄積された電力を前記副インバータを介して前記副モータに供給する蓄電装置と、
前記エレベータの回生運転時には前記副モータを回生動作制御し、前記エレベータの回生運転時には前記副モータを力行動作制御する運転制御部と
を備えたエレベータ制御装置。
【請求項２】
前記主モータの回転数と前記副モータの回転数との同期をとる回転同期回路を備えたことを特徴とる請求項１記載のエレベータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流を整流器で直流に変換してさらにこの直流をインバータで交流に変換してエレベータのかごを上下移動するモータに供給するエレベータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エレベータ制御装置においては、外部の商用交流電源から供給される三相交流を整流器で一旦直流に変換して、さらにこの直流をインバータで交流に変換してエレベータのかごを上下移動するモータに供給するようにしている。また、モータの負担を軽減するために、かごに対してシーブを介して釣合い重りを設けるようにしている。さらに、釣合い重りを設けることにより生じる回生電力を蓄積する蓄電装置を設けて、この蓄電装置に蓄積された電力をモータの力行運転時にモータに供給して、外部から供給される電力のピーク値を低下して、電力消費量を低減すると共に、エレベータ制御装置の必要電力容量を低下するようにしている（特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、上述した蓄電装置が組込まれたエレベータ制御装置の概略構成図である。  
三相商用交流電源である外部電源１から供給される三相交流はダイオードブリッジ回路からなる整流器２で全波整流され、平滑コンデンサ３でリップル分が吸収され、インバータ４に供給される。このインバータ４は、スイッチング素子５とダイオード６との並列回路をブリッジ接続した構成を有しており、運転制御部７からの各スイッチング素子５に対するゲート信号に基づいて、平滑コンデンサ３で平滑された直流を三相交流に変換して主モータ８に供給する。この主モータ８は主シーブ９を回転制御する。
【０００４】
両端が建屋の最上階の天井に固定されたロープ１３は、かご１０が取付けられたかご用シーブ１０ａ、１０ｂ、前記主モータ８が取付けられた主シーブ９、釣合い重り（Ｃ／Ｗ）１２が取付けられた副シーブ１１に掛られている。このように、ロープ１３の両端にかご１０及び釣合い重り１２を接続しない２：１ローピング方法を採用することによって、主モータ８の必要とする回転力（トルク）を１／２に低減できる。
【０００５】
したがって、運転制御部７は、このエレベータの乗客のかご呼び操作に応じて、インバータ４を介して主モータ８を運転制御して、かご１０を目的階へ上下移動させる。
【０００６】
乗客が搭乗している状態のかご１０の重量と釣合い重り１２の重量との関係において、重量が大きい側が上昇している期間において主モータ８は力行運転状態となり、重量が大きい側が下降している期間において主モータ８は発電機として動作し回生運転状態となる。なお、釣合い重り１２の重量は、例えば、定員の半分程度の乗客が搭乗している状態のかご１０の重量に対応する重量である。
【０００７】
主モータ８の力行運転期間においては、インバータ４は整流器２で整流された直流を交流に変換して主モータ８に供給する。一方、主モータ８の回生運転期間においては、主モータ８の回生電力はインバータ４のダイオード６のブリッジ回路で直流に変換されて整流器２側に出力され、平滑コンデンサ３に蓄積される。インバータ４の整流器２側端には、抵抗１４とスイッチング素子１５との直列回路が接続されている。平滑コンデンサ３の両端には電圧計１６が接続されている。
【０００８】
主モータ８の回生運転期間においては、インバータ４から供給される回生電力に起因して、平滑コンデンサ３の端子電圧Ｖｃが上昇するので、このコンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧ＶRに対してかなり高い値に設定されたエネルギー放出電圧ＶHSを超えると、各回路素子を高電圧から保護する目的で、エネルギー放出制御部１７が起動して、スイッチング素子１５を閉じて、平滑コンデンサ３に蓄積された回生電力（エネルギー）を抵抗１４で消費させる。なお、基準電圧ＶRとは主モータ８が停止している状態の電圧である。
【０００９】
さらに、インバータ４の整流器２側端には、インバータ４から供給される回生電力を蓄電器１８に蓄積し、蓄積された電力をインバータ４を介してモータ８に供給する充放電回路１９が接続されている。また、この充放電回路１９の動作を制御する充放電制御部２０が設けられている。
【００１０】
次に、充放電回路１９及び充放電制御部２０の動作を説明する。  
主モータ８の回生運転期間においては、インバータ４から供給される回生電力に起因して、平滑コンデンサ３の端子電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが上昇し、このコンデンサ電圧Ｖｃが、基準電圧ＶRより高くエネルギー放出電圧ＶHSより低い値に設定された上側電圧値ＶHを超えると、充放電制御部２０は、充放電回路１９のスイッチング素子２１をオンする。すると、インバータ４から供給される回生電力が充電リアクトル２２を介して蓄電器１８に蓄積される。なお、充電リアクトル２２の両端に逆流防止用のダイオード２３が接続されている。
【００１１】
主モータ８の力行運転期間においては、整流器２から出力される直流電力がインバータ４へ供給されるが、インバータ４の負荷に起因して、インバータ４の整流器２側電圧、すなわち平滑コンデンサ３の端子電圧（コンデンサ電圧）Ｖｃが基準電圧ＶRより一時的に低下する。このコンデンサ電圧Ｖｃが基準電圧ＶRより低い値に設定された下側電圧値ＶLを下回ると、充放電制御部２０は、充放電回路１９のスイッチング素子２４をオンする。すると、蓄電器１８、放電リアクトル２５、スイッチング素子２４の閉回路が形成され、この閉回路に放電電流が流れる。そこで、スイッチング素子２４をオフすると放電リアクトル２５に蓄えられた電力（エネルギー）がダイオード２６を介してインバータ４の整流器２側端子へ供給される。このように、スイッチング素子２４に対するオン、オフを繰り返すことにより、蓄電器１８に蓄積された電力をインバータ４を介して、モータ８に供給することができる。
【００１２】
このように、エレベータ制御装置内に、蓄電器１８、充放電回路１９、充放電制御部２０を設けることにより、外部から供給される電力のピーク値を低下して、電力消費量を低減すると共に、エレベータ制御装置の必要電力容量を低下することができる。
【特許文献１】特開平１０−２３６７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、図３に示すエレベータ制御装置においてもまだ改良すべき次のような課題があった。
【００１４】
すなわち、図３に示すつるべ式のエレベータにおいては、前述したように、釣合い重り１２は、かご１０と重量においてバランスさせ、主モータ８の負荷を軽減させるため必要不可欠な部材であるが、単なるおもりを積んでいるだけであり、釣合い重り１２の昇降する空間も事実上無駄な空間となっている。  
また、エレベータ制御装置において、さらに必要電力容量を低下することが求められている。
【００１５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、釣合い重りの近傍の副シーブに副モータを取付けることにより、エレベータの回生運転時にはこの副モータを回生運転して回生電力を蓄積し、エレベータの力行運転時時に蓄積した電力を副モータへ供給することができ、エレベータの必要空間を増加することなく、制御装置の必要電力容量をさらに低下することができるエレベータ制御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】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明においては、外部電源からの交流を整流器にて直流に変換し、この変換された直流をインバータで交流に変換し、この変換された交流を、エレベータのかごと釣合い重りとをロープを介して上下移動自在に支持する複数のシーブのうち主シーブを回転する主モータに供給することによって、かごを目的階に上下移動させるエレベータ制御装置において、
複数のシーブのうち釣合い重りの近傍に設けられた副シーブに取付けられた副モータと、副モータの回生運転時には副モータの回生電力を直流に変換し、副モータの力行運転時には供給された直流電力を交流に変換して副モータに供給する副インバータと、副モータの回生運転時には副インバータから出力された回生電力を蓄積し、副モータの力行運転時には蓄積された電力を副インバータを介して副モータに供給する蓄電装置と、エレベータの回生運転時には副モータを回生動作制御し、エレベータの回生運転時には副モータを力行動作制御する運転制御部とを備えている。
【００１７】
このように構成されたエレベータ制御装置においては、エレベータのかごと釣合い重りとをロープを介して上下移動自在に支持する複数のシーブのうち主シーブを回転する主モータと、複数のシーブのうち釣合い重りの近傍に設けられた副シーブに取付けられた副モータとの２台のモータが設けられている。
【００１８】
エレベータの回生運転時においては、副モータの回生電力が副インバータを介して蓄電装置に蓄積される。そして、エレベータの力行運転時においては、主シープを回転する主モータには外部電源から整流器及びインバータを介して電力が供給され、副シーブを回転する副モータには蓄電装置から副インバータを介して電力が供給される。
【００１９】
すなわち、エレベータの力行運転時においては、かごは主モータと副モータとで上下移動されるが、副モータは蓄積された電力が使用されるので、外部電源から電力が供給される主モータの消費電力量が抑制される。
【００２０】
また、副モータは釣合い重りの昇降する空間に設けることが可能であるので、エレベータの必要空間を増加することはない。
【００２１】
また、別の発明は、上述した発明のエレベータ制御装置において、さらに、主モータの回転数と副モータの回転数との同期をとる回転同期回路を備えている。
【発明の効果】
【００２２】
このように構成されたエレベータ制御装置においては、釣合い重りの近傍の副シープに副モータを取付け、エレベータの回生運転時にはこの副モータを回生運転して回生電力を蓄積し、エレベータの力行運転時時に蓄積した電力を副モータへ供給している。したがって、エレベータの必要空間を増加することなく、外部電源から電力が供給される主モータの消費電力量が抑制され、エレベータ制御装置の必要電力容量をさらに低下することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成図である。図３に示す従来のエレベータ制御装置と同一部分には同一符号を付して重複する部分の詳細説明は省略する。
【００２５】
この実施形態のエレベータ制御装置においては、外部電源１から供給される三相交流は整流器２で全波整流され、平滑コンデンサ３でリップル分が吸収され、インバータ４に供給される。このインバータ４は、運転制御部７からのゲート信号に基づいて、平滑コンデンサ３で平滑された直流を三相交流に変換して主モータ８に供給する。両端が建屋の最上階の天井に固定されたロープ１３は、かご１０が取付けられたかご用シーブ１０ａ、１０ｂ、前記主モータ８が取付けられた主シーブ９、釣合い重り（Ｃ／Ｗ）１２が取付けられた副シーブ１１に掛られている。
【００２６】
運転制御部７は、このエレベータの乗客のかご呼び操作に応じて、インバータ４を介して主モータ８を運転制御して、かご１０を目的階へ上下移動させる。また、エネルギー放出制御部１７、充放電回路１９、充放電制御部２０の構成及び動作は、図３に示す従来のエレベータ制御装置のエネルギー放出制御部１７、蓄電器１８、充放電回路１９、充放電制御部２０の構成及び動作と同じである。
【００２７】
この実施形態のエレベータ制御装置においては、釣合い重り１２が取付けられた副シープ１１の回転軸に副モータ３０が取付られている。この副モータ３０は本来の電動機（モータ）として力行運転できると共に発電機として回生運転できる。この副モータ３０に副インバータ３１が接続されている。この副インバータ３１は主モータ８のインバータ４と同一構成を有しており、副モータ３０の回生運転時には副モータ３０の回生電力を直流に変換し、平滑コンデンサ３２を介して、充放電回路３３へ出力し、副モータ３０の力行運転時には充放電回路３３から供給された直流電力を交流に変換して副モータ３０に供給する。
【００２８】
充放電回路３３は、充放電回路１９と同一構成を有しており、運転制御部３６の指示に基づいて、副インバータ３１から出力された回生電力を蓄電器３４に蓄積するとともに、蓄電器３４に蓄積された電力を副インバータ３１を介して副モータ３０に供給する。蓄電器３４に対する充電電流及び放電電流は電流検出回路３５で検出されて運転制御部３６へ送信される。蓄電器３４の端子電圧は電圧検出回路３７で検出されて運転制御部３６へ送信される。
【００２９】
かご１０には乗客が搭乗している状態のかご重量を計測する重量計３８が設けられ、計測されたかご重量は力行回生判定部３９へ送信される。力行回生判定部３９は、かご重量と記憶されている釣合い重り１２の重量の大小比較結果、及びかご１０の上下移動方向を用いて、前述したアルゴリズムに基づいて、エレベータ（主モータ８）が力行運転状態か回生運転状態かを判定し、判定結果を運転制御部３６へ送信する。
【００３０】
さらに、前述した主モータ８に対する運転制御部７は、主モータ８の回転数を回転数検出器４１から読取って回転同期回路４０へ送出する。回転同期回路４０は副モータ３０の回転数を回転数検出器４２から読取って、この副モータ３０の回転数が主モータ８の回転数に一致するように、副インバータ３１を介して副モータ３０を制御する。
【００３１】
なお、主モータ８の回転数と副モータ３０の回転数との同期を取る他の手法として、ワンウェイベアリング（一方向だけ駆動がかかるベアリング、反対方向の回転はフリーになる）等を使用して、回転数が同期するまで釣合い重り１２の副シーブ１１が主モータ８によって回転させる機械的手法がある。このワンウェイベアリング手法においては、同期して副モータ３０より駆動力がかかると初めて力の方向が逆転し、トラクションがかかることを利用して同期制御を簡略化する。
【００３２】
運転制御部３６は、電流検出回路３５で検出された蓄電器３４の充電電流及び放電電流、電圧検出回路３７で検出された蓄電器３４の端子電圧を取込んで、端子電圧に充放電電流を乗算した電力を、この時点で蓄電器３４に充放電される電力とし、この電力を過去の蓄積量＝０と見なせる基準時点からの積算値を現在時点の蓄積量とする。このように、運転制御部３６は蓄電器３４の現在時点の蓄積量を算出する機能をも有する。
【００３３】
なお、上述した副モータ３０、平滑コンデンサ３２、回転数検出器４２、副インバータ３１、充放電回路３３、蓄電器３４、各回路３５，３７，４０、及び各部３６，３９は釣合い重り１２の一部として、この釣合い重り１２に組込まれている。
【００３４】
そして、運転制御部３６は、図２に示す流れ図に従って充放電回路３３を制御するとともに、副インバータ３１を介して副モータ３０を制御する。
【００３５】
力行回生判定部３９からの情報に基づいて、エレベータ（主モータ８）の現在の運転状態を判定する。運転状態が力行運転の場合（ステップＳ１）、蓄電器３４の電力の蓄積量がこの蓄電器３４の最大蓄積容量の６０％以上か否かを調べる。蓄積量が最大蓄積容量の６０％以上の場合は（Ｓ２）、充放電回路３３を制御するとともに副インバータ３１を介して、副モータ３０をモータ（電動機）として起動する（Ｓ３）。
【００３６】
回転同期回路４０を起動して、主モータ８の回転数を検出して（Ｓ４）、主モータ８の回転数と副モータ３０の回転数との同期をとる。具体的には、副モータ３０の回転数を主モータ８の回転数に一致させる（Ｓ５）。
【００３７】
次に、充放電回路３３を制御して、蓄電器３４に蓄積されている電力を副インバータ３１を介して、力行状態の副モータ３０に供給する（Ｓ６）。その結果、蓄電器３４の電力の蓄積量が低下開始するので、同時に蓄電器３４の電力の蓄積量を調べ、蓄積量が最大蓄積容量の６０％以上の場合は（Ｓ７）、副モータ３０に対する電力供給を継続する。
【００３８】
蓄積量が最大蓄積容量の６０％未満に低下すると（Ｓ７）、充放電回路３３を制御するとともに副インバータ３１を介して、副モータ３０のモータ（電動機）としての制御を停止し（Ｓ８）、これ以降、副モータ３０を自由回転とする（Ｓ９）。
【００３９】
エレベータ（主モータ８）の現在の運転状態が力行運転の場合で（Ｓ１）、かつ蓄電器３４の電力の蓄積量が最大蓄積容量の６０％未満の場合は（Ｓ２）、副モータ３０を自由回転とする（Ｓ９）。
【００４０】
エレベータ（主モータ８）の現在の運転状態が力行運転でなくて（Ｓ１）、回生運転の場合、蓄電器３４の電力の蓄積量が蓄電器３４の最大蓄積容量の７０％以下か否かを調べる。蓄積量が最大蓄積容量の７０％以下の場合は（Ｓ１０）、充放電回路３３を制御するとともに副インバータ３１を介して、副モータ３０を発電機として起動する（Ｓ１１）。
【００４１】
回転同期回路４０を起動して、主モータ８の回転数を検出して（Ｓ１２）、主モータ８の回転数と副モータ３０の回転数との同期をとる。具体的には、副モータ３０の回転数を主モータ８の回転数に一致させる（Ｓ１３）。
【００４２】
次に、充放電回路３３を制御して、副モータ３０から副インバータ３１を介して出力される回生電力を、蓄電器３４に蓄積する（１４）。その結果、蓄電器３４の電力の蓄積量が上昇開始するので、同時に蓄電器３４の電力の蓄積量を調べ、蓄積量が最大蓄積容量の７０％以下の場合は（Ｓ１５）、蓄電器３４に対する電力蓄積を継続する。
【００４３】
蓄積量が最大蓄積容量の７０％を超えると（Ｓ１６）、充放電回路３３を制御するとともに副インバータ３１を介して、副モータ３０の発電機としての制御を停止し（Ｓ１７）、これ以降、副モータ３０を自由回転とする（Ｓ１７）。
【００４４】
エレベータ（主モータ８）の現在の運転状態が回生運転の場合で（Ｓ１）、かつ蓄電器３４の電力の蓄積量が最大蓄積容量の７０％を超える場合は（Ｓ１０）、副モータ３０を自由回転とする（Ｓ１７）。
【００４５】
このように構成されたエレベータ制御装置においては、エレベータのかご１０と釣合い重り１２とをロープ１３を介して上下移動自在に支持する複数のシーブ１０ａ、１０ｂ、９、１１のうち主シーブ９を回転する主モータ８の他に、釣合い重り１２が取付られた副シーブ１１に取付けられた副モータ３０が設けられている。
【００４６】
エレベータ（主モータ８）の回生運転時においては、副モータ３０も回生運転が可能であるので、この副モータ３０の回生電力が副インバータ３１を介して蓄電器３４に蓄積される。この場合、電力が蓄電器３４の最大蓄積容量の７０％まで蓄積されると、副モータ３０は発電機の機能を停止して自由回転になる。
【００４７】
そして、エレベータ（主モータ８）の力行運転時においては、主シーブ９を回転する主モータ８には外部電源１から整流器２及びインバータ４を介して電力が供給される。さらに、副シーブ１１を回転する副モータ３０には蓄電器３４から副インバータ３１を介して電力が供給される。蓄電器３４の蓄積量がこの蓄電器３４の最大蓄積容量の６０％まで低下すると、副モータ３０はモータ（電動機）の機能を停止して自由回転になる。
【００４８】
このように、エレベータ（主モータ８）の力行運転時においては、かご１０は主モータ８と副モータ３０とで上下移動されるが、副モータ３０は蓄電器３４に蓄積された電力が使用されるので、外部電源１から電力が供給される主モータ８の消費電力量が抑制される。その結果、エレベータ制御装置の必要電力容量をさらに低下することができる。
【００４９】
なお、副モータ３０の力行運転時及び回生運転時においては、副モータ３０の回転数は主モータ８の回転数に同期が取れているので、ロープ１３が弛んだり、ロープ１３に過大張力が印加されることはない。
【００５０】
また、副モータ３０、平滑コンデンサ３２、回転検出器４２、副インバータ３１、充放電回路３３、蓄電器３４、各回路３５，３７，４０、及び各部３６，３９は釣合い重り１２の一部として、この釣合い重り１２に組込まれている。このように、副モータ３０は結果的に、釣合い重り１２の昇降する空間に設けることになるので、このことにより、エレベータの必要空間を増加することはない。
【００５１】
さらに、主モータ８やインバータ４が故障し、主モータ８が自由回転状態になったとしても、蓄電器３４に蓄積されている電力を用いて、副モータ３０にて、かご１０を最寄り階、又は１階（基準階）へ低速で移動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係わるエレベータ制御装置の概略構成を示す図
【図２】同実施形態のエレベータ制御装置の制御動作を示す流れ図
【図３】従来のエレベータ制御装置の概略構成を示す図
【符号の説明】
【００５３】
１…外部電源、２…整流器、３，３２…平滑コンデンサ、４…インバータ、７，３６…運転制御部、８…主モータ、９…主シーブ、１０…かご、１１…副シーブ、１２…釣合い重り、１３…ロープ、１４…抵抗、１５，２２，２４…スイッチング素子、１６…電圧計、１７…エネルギー放出制御部、１８，３４…蓄電器、１９，３３…充放電回路、２０…充放電制御部、３０…副モータ、３１…副インバータ、３５…電流検出回路、３７…電圧検出回路、３８…重量検出器、３９…力行回生判定部、４０…回転同期回路、４１，４２…回転数検出器
【図１】
2005324885.tif 000003
【図２】
2005324885.tif 000004
【図３】
2005324885.tif 000005