(57)【要約】      （修正有）【課題】ＣＰＵによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成できるエレベータ用コンデンサの異常検出装置を得る。【解決手段】エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサ１と、この平滑コンデンサ１に基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧５を比較して、平滑コンデンサ１の電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサ１の充電検出信号を出力する第１比較回路４と、平滑コンデンサ１に基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧７を比較して、平滑コンデンサ１の電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサ１の電圧低下検出信号を出力する第２比較回路６とを備える。【選択図】図１
2007055709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、前記平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、前記平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第１比較回路と、前記平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、前記平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、前記平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第２比較回路とを備えたことを特徴とするエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項２】
第１比較回路からの充電検出信号及び第２比較回路からの電圧低下検出信号に基づいて平滑コンデンサの容量抜けを検出し、前記平滑コンデンサの容量低下が所定値に達した際に容量抜け検出信号を出力する容量抜け検出回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項３】
容量抜け検出回路は、充電検出信号に基づく電圧及び電圧低下検出信号に基づく電圧を比較して、所定の一方の電圧が他方の電圧以上の場合に、平滑コンデンサの容量抜け検出信号を出力する第３比較回路と、この第３比較回路の前記一方の電圧の入力側に接続され、前記一方の電圧の入力側に前記充電検出信号又は前記電圧低下検出信号が入力されることによって放電されるコンデンサとを備えたことを特徴とする請求項２に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項４】
コンデンサは、その放電時間が、所定の電気部品の定数に基づいて設定された平滑コンデンサの最低必要容量に応じて調整自在であることを特徴とする請求項３に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項５】
容量抜け検出回路からの容量抜け検出信号に基づいて、平滑コンデンサの交換時期を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エレベータのインバータシステムに使用される電解コンデンサの電圧低下等の異常を検出する異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エレベータ装置のインバータシステムで使用される、コンバータ及びインバータ間の平滑コンデンサは、容量の観点から一般的に電解コンデンサが使用されている。この電解コンデンサにより平滑された電圧は、インバータ電力の指標となるため非常に重要であり、この電圧が低下したり、充電電圧に異常が発生したりした場合には、即座に異常を検出して適正な対応が必要とされる。
【０００３】
また、上記電解コンデンサは、アレニウスの法則に従って劣化し、容量抜けすることが一般的に知られている。電解コンデンサのこのような容量劣化は、使用環境によって進行が異なるため、電解コンデンサの交換を一定期間使用後に実施するとした場合には、交換前に電解コンデンサが寿命に達したり、容量に余裕がある状態で交換されたりするといったことが生じてしまう。なお、電解コンデンサの容量劣化がエレベータのインバータシステムにおいて発生した場合には、回生運転時に電圧が異常上昇したり、停電時等に電力供給の遮断検出前に電圧低下異常が検出され、異常判定が正常に実施されなかったりするといった問題が生じ得る。
【０００４】
上述した電解コンデンサの容量抜けは、電解コンデンサの外観から判断することが極めて困難である。また、従来から、電解コンデンサの容量抜けに基づいて電解コンデンサの寿命を診断する装置が種々提案されているが、その何れもが電解コンデンサの容量抜けに至るまでの正確な計測に基づいたものではないため、寿命の診断は正確性の低いものであった。そして、使用環境等により電解コンデンサが計算よりも早期に寿命となった場合には、電解コンデンサの交換が遅れてしまい、上記のような不測の事態が生じ得る。
【０００５】
なお、かかる問題を解決する従来技術として、例えば、ＣＰＵによる演算によって電解コンデンサの容量抜けを診断する電解コンデンサの動作状態診断装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５１０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された電解コンデンサの動作状態診断装置では、電解コンデンサの容量抜けを検出するためにＣＰＵが使用されているため、このＣＰＵでの演算のために、絶縁アンプを用いて絶縁処理した後、ＡＤ変換を行う必要があった。このため、回路規模が増加してコスト高を招来する要因となっていた。また、ＣＰＵを使用するためにソフトウェアの開発も必要であり、精密な演算方法の開発の困難さも懸念される。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、ＣＰＵによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成できるエレベータ用コンデンサの異常検出装置を提供することである。
【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用コンデンサの異常検出装置は、エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第１比較回路と、平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第２比較回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明は、エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第１比較回路と、平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第２比較回路とを備える構成としたことで、ＣＰＵによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の構成図である。図１において、１はエレベータのインバータシステムにおいて平滑コンデンサとして使用され、コンバータ及びインバータ間に接続されて、コンバータからの出力電圧を平滑する電解コンデンサ、２及び３は電解コンデンサ１の両端の電圧を所定の割合に分圧する分圧抵抗、４は＋入力及び−入力端子が一方の分圧抵抗３の一端と他端とに接続された、電解コンデンサ１の充電検出用のコンパレータ（第１比較回路）、５は分圧抵抗３の他端とコンパレータ４の−端子との間に接続された、電解コンデンサ１の充電検出用のリファレンス電圧、６は＋入力及び−入力端子が一方の分圧抵抗３の一端と他端とに接続された、電解コンデンサ１の電圧低下検出用のコンパレータ（第２比較回路）、７は分圧抵抗３の他端とコンパレータ６の−端子との間に接続された、電解コンデンサ１の電圧低下検出用のリファレンス電圧である。
【００１３】
また、８及び９はコンパレータ４及び６の各出力端子に接続された絶縁用のフォトカプラ、１０乃至１３はプルアップ抵抗、１４は後述の容量抜け検出回路１５の誤作動防止用として設けられたダイオード、１５はフォトカプラ８からの出力信号とフォトカプラ９からの出力信号とに基づいて電解コンデンサ１の容量抜けを検出し、平滑コンデンサ１の容量低下が所定値に達した際に容量抜け検出信号を出力する容量抜け検出回路である。
【００１４】
次に、上記構成を有するエレベータ用コンデンサの異常検出装置における電解コンデンサ１の充電検出動作について、図２に示すフローチャート及び図１に基づいて説明する。なお、電解コンデンサ１の充電検出は、エレベータシステムの異常の際にエレベータが設置されたビル側の電源とエレベータシステムとを切り離すために設けられたコンタクタ（図示せず）の投入時に、突入電流が流れるのを防止するために実施される。
【００１５】
電解コンデンサ１の充電前、フォトカプラ８のＬＥＤは発光しておらず、その出力電圧はＨｉｇｈの状態に保たれている。ここで、電解コンデンサ１の充電が開始されると（ステップＳ２０１）、電解コンデンサ１が充電されるのに伴い、分圧抵抗３の両端の電圧も上昇する。電解コンデンサ１の充電電圧に基づく分圧抵抗３両端の電圧は、コンパレータ４によって充電検出用のリファレンス電圧５と比較されており、分圧抵抗３両端の電圧が上昇してリファレンス電圧５以上になると、コンパレータ４から電解コンデンサ１の充電検出信号が出力される。即ち、分圧抵抗３とリファレンス電圧５とは、電解コンデンサ１の充電電圧が予め設定されている充電電圧閾値以上となった場合に、コンパレータ５から電解コンデンサ１の充電検出信号が出力されるように設定されている（ステップＳ２０２）。そして、エレベータの制御手段（図示せず）は、フォトカプラ８を介して上記充電検出信号が入力されることにより、電解コンデンサ１の充電が所定値に達したと判定して（ステップＳ２０３）、エレベータの運転を開始する（ステップＳ２０４）。
【００１６】
次に、エレベータ用コンデンサの異常検出装置における電解コンデンサ１の電圧低下検出動作について、図３に示すフローチャート及び図１に基づいて説明する。電解コンデンサ１の充電前、フォトカプラ９のＬＥＤは発光しておらず、その出力電圧はＨｉｇｈの状態に保たれている。ここで、電解コンデンサ１の充電が開始されると（ステップＳ３０１）、電解コンデンサ１が充電されるのに伴い、分圧抵抗３の両端の電圧も上昇する。電解コンデンサ１の充電電圧に基づく分圧抵抗３両端の電圧は、コンパレータ６によって電圧低下検出用のリファレンス電圧７と比較されており、分圧抵抗３両端の電圧が上昇してリファレンス電圧７以上となると、コンパレータ６から電解コンデンサ１の電圧低下検出信号が出力される。
【００１７】
即ち、分圧抵抗３とリファレンス電圧７とは、電解コンデンサ１の充電電圧が予め設定されている電圧低下閾値以上となった場合に、コンパレータ６から電解コンデンサ１の電圧低下検出信号が出力されるように設定されている（ステップＳ３０２）。そして、エレベータの制御手段は、フォトカプラ９を介して上記電圧低下検出信号が入力されることにより、電解コンデンサ１の電圧が所定値に達したと判定して、電圧の低下異常を解除する（ステップＳ３０３）。
【００１８】
また、制御手段は、電圧低下異常解除後も、電解コンデンサ１の電圧低下異常を検出する。即ち、電解コンデンサ１の充電電圧が電圧低下閾値以上で（ステップＳ３０４）、電圧低下検出信号が入力されている場合には、電解コンデンサ１の電圧に異常はないと判定してエレベータの正常運転を継続する（ステップＳ３０５）。一方、分圧抵抗３の電圧がリファレンス電圧７よりも小さくなり、コンパレータ６からの電圧低下検出信号が遮断された場合、即ち、電解コンデンサ１の電圧が電圧低下閾値よりも低くなった場合には、制御手段は、電解コンデンサ１の電圧の異常（電圧低下）を判定し（ステップＳ３０６）、インバータ動作を停止させる（ステップＳ３０７）。
【００１９】
かかる構成を有することにより、ＣＰＵでの演算処理を要せず、ハードウェア処理によって電解コンデンサ１の充電検出及び電圧低下検出が可能となり、異常検出装置を安価で簡単に構成することができる。
【００２０】
また、図４は図１における容量抜け検出回路１５の構成図を示したものである。図４において、１６は＋入力及び−入力端子がフォトカプラ８及び９の出力端に接続されたコンパレータ（第３比較回路）、１７はフォトカプラ９及びコンパレータ１６の−端子間に接続された検出レベル調整用の可変抵抗部、１８はコンパレータ１６の−端子に接続されたコンデンサ、１９はフォトカプラ８及びコンパレータ１６の＋端子間に接続されたＶａ電圧バイアス用のツェナダイオード、２０はツェナダイオード電流供給抵抗、２１はプルアップ抵抗、２２はコンパレータ１６の出力側に接続されたラッチ回路である。なお、図中のＶａはコンパレータ１６の＋端子における電圧、Ｖｂはコンパレータ１６の−端子における電圧、Ｖｃはコンパレータ１６の出力端子における電圧、Ｖｄはラッチ回路２２の出力側における電圧を示している。
【００２１】
次に、上記構成を有する容量抜け検出回路１５における電解コンデンサ１の容量抜け検出動作について、図５に基づいて説明する。電解コンデンサ１の充電開始前は、図５に示すように、ＶｂはＶａよりもダイオード１４の分だけ電圧が低い状態にある。そして、電解コンデンサ１の充電が開始されると、電解コンデンサ１の電圧が上昇する。この電解コンデンサ１が予め設定された所定値Ａに達することによって、コンパレータ６から電圧低下検出信号が出力され、この電圧低下検出信号に基づくＶｂの電圧が、ＨｉｇｈからＬｏｗの状態へと変化する。この結果、コンデンサ１８の電荷が可変抵抗部１７によって放電されることにより、Ｖｂの電圧は、図５に示すように、徐々に低下する。また、電解コンデンサ１の充電が継続されてその電圧がさらに上昇し、予め設定された所定値Ｂに達することによってコンパレータ４から充電検出信号が出力されると、この充電検出信号に基づくＶａの電圧がＨｉｇｈからＬｏｗの状態に変化する。なお、ＶａのＬｏｗレベルは、図５に示すように、ツェナダイオード１９によってＶＦとなり、正常状態においては、常にＶａ＞Ｖｂの関係を有するように構成されている。即ち、正常状態におけるＶａの変化点Ｆにおいても、Ｖａ＞Ｖｂが成立する。
【００２２】
ここで、電解コンデンサ１の容量が経年劣化等の要因によって低下すると、電解コンデンサ１の電圧が所定値Ｂに達することによって生じるＶａの変化点が、Ｖｂの変化点Ｃに次第に近づいていく。そして、電解コンデンサ１の容量が、上記Ｖａの変化点における電圧がＶａ＝ＶｂとなるＥ点にまで低下すると、それ以降は、コンパレータ１６が動作することとなる。例えば、Ｄ点において電解コンデンサ１の電圧が所定値Ｂに達する場合には、Ｄ−Ｅ間距離に相当する幅のパルスがＶｃに現れることとなる。
【００２３】
したがって、コンパレータ１６から出力されるパルスをラッチ回路２２によってラッチすることにより、ラッチ回路２２の出力側に容量抜け検出信号が出力される。そして、制御手段は、容量抜け検出回路１５から入力される容量抜け検出信号に基づいて電解コンデンサ１の容量抜けを検出し、報知手段（図示せず）によって、例えば、エレベータ機械室の制御盤や電話回線等で通信可能なエレベータ保守会社等の外部へ、電解コンデンサ１の交換時期を報知する。
【００２４】
なお、Ｖａ＜Ｖｂとなる場合に現れる動作点Ｄの時間は、コンデンサ１８の放電時間によって任意に設定することが可能である。したがって、使用予定の電解コンデンサ１に対して、エレベータシステムにおいて問題となる容量の直前の容量で充電カーブを測定しておき、その測定値に基づいて可変抵抗部１７の抵抗値を決定しておけば、種々の電解コンデンサが適用される場合でも、出荷時に可変抵抗部１７の抵抗値をディップスイッチ等で設定することにより、動作点を容易に調整することが可能となる。
【００２５】
かかる構成を有することにより、ＣＰＵでの演算処理を要せず、ハードウェア処理によって電解コンデンサ１の容量抜け検出が可能となり、異常検出装置を安価で簡単に構成することができる。さらに、電解コンデンサ１の容量抜けの検出結果を、エレベータ保守会社等に通信することにより、適当な交換期での交換が実現可能となり、交換前に電解コンデンサ１の寿命がきて、不測の事態が生じるといった恐れもなくなる。
【００２６】
なお、従来のエレベータでは、電解コンデンサ１の容量によらず閾値電圧までの上昇時間が一定値以下となると容量抜けを検出していたため、電解コンデンサ１の容量が大きくなるほど、システム上問題となる容量抜けが発生しても検出されにくい状況となっていたが、本発明における異常検出装置では、基板上の電気部品の定数に基づいて設定された電解コンデンサ１の最低必要量に応じてコンデンサ１８の放電時間を調整することができるため、種々の電解コンデンサ１に対応することができ、電解コンデンサ１の容量に応じた適切な容量抜けの検出を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の他の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図１における容量抜け検出回路の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置各部の電圧を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  電解コンデンサ
２、３  分圧抵抗
４、６  コンパレータ
５、７  リファレンス電圧
８、９  フォトカプラ
１０、１１、１２、１３  プルアップ抵抗
１４  ダイオード
１５  容量抜け検出回路
１６  コンパレータ
１７  可変抵抗部
１８  コンデンサ
１９  ツェナダイオード
２０  ツェナダイオード電流供給抵抗
２１  プルアップ抵抗
２２  ラッチ回路
【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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