(57)【要約】【課題】回生運転が連続する運転モードにおいても、回生電力の発生量を抑えることにより、回生電力消費回路の過負荷を防止し、電源回生型エレベータの運転に制約を与えることのない輸送効率に優れたエレベータ制御装置を得る【解決手段】エレベータのかご内負荷および運転方向に応じて力行運転と回生運転を切り換え制御する走行制御部１１を備えたエレベータ制御装置において、エレベータ走行時の走行抵抗力を増大させることが可能な走行抵抗力調整手段２２と、回生モード判別用信号の入力に基づいて、エレベータが回生モードであるか否かを検出する回生モード検出手段１２と、回生モード検出手段により回生モード中であることが検出された場合には、走行抵抗力増大指令を出力することにより走行抵抗力調整手段２２の走行抵抗力を増大させる走行抵抗力制御部１３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかご内負荷および運転方向に応じて力行運転と回生運転を切り換え制御する走行制御部を備えたエレベータ制御装置において、
エレベータ走行時の走行抵抗力を増大させることが可能な走行抵抗力調整手段と、
回生モード判別用信号の入力に基づいて、エレベータが回生モードであるか否かを検出する回生モード検出手段と、
前記回生モード検出手段により回生モードであることが検出された場合には、走行抵抗力増大指令を出力することにより前記走行抵抗力調整手段の走行抵抗力を増大させる走行抵抗力制御部と
を備えたことを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータ制御装置において、
前記回生モード検出手段は、前記回生モード判別用信号としてかご内負荷および運転方向に関する信号を前記走行制御部から受信し、前記かご内負荷および前記運転方向に基づいて回生モードであるか否かを検出することを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のエレベータ制御装置において、
前記回生モード検出手段は、前記回生モード判別用信号としてエレベータ駆動で消費される電圧値および電流値を入力し、前記電圧値および前記電流値から算出した入力電力量に基づいて回生モードであるか否かを検出することを特徴とするエレベータ制御装置。
【請求項４】
複数のエレベータに１つの回線から電力を分配供給する受電盤を有し、それぞれのエレベータのかご内負荷および運転方向に応じて、それぞれのエレベータの力行運転と回生運転を制御する走行制御部を備えたエレベータ制御装置において、
前記複数のエレベータのそれぞれに設けられ、エレベータ走行時の走行抵抗力を増大させることが可能な走行抵抗力調整手段と、
前記複数のエレベータのそれぞれで消費される個別電流値と、前記１つの回線で消費される電流値および電圧値を回生モード判別用信号として前記受電盤から受信し、前記回生モード判別用信号に基づいてそれぞれのエレベータが回生モードであるか否かを検出するとともに、総電力量を算出する回生モード検出手段と、
前記回生モード検出手段で算出された前記総電力量が回生電力であり、かつあらかじめ決められた基準値を超えた場合には、前記複数のエレベータの中で回生モードであるエレベータに対応する前記走行抵抗力調整手段に対して、走行抵抗力増大指令を出力することにより前記走行抵抗力調整手段の走行抵抗力を増大させる走行抵抗力制御部と
を備えたことを特徴とする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、回生運転中のエネルギー消費を問題とするエレベータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の回生運転を行うエレベータ制御装置において、火災時にエレベータを避難用に使用する場合の自家発電源容量やバッテリ容量を小さくしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、エレベータは、昇降路内にかごと釣合い錘がロープを介してつながった「つるべ式構造」となっており、一般的に、かご内に定格積載荷重の半分の負荷を積んだ状態で釣り合うようになっている。さらに、昇降路内のレールに沿って走行するように、かご２や釣合い錘には、カイドローラやガイドシューといったガイド装置が取り付けられている。
【０００４】
また、エレベータの運転には、力行運転と回生運転がある。例えば、定格積載時の上昇運転は、力行運転であり、下降運転は、回生運転となる。逆に、かご内無負荷時の上昇運転は、回生運転であり、下降運転は、力行運転となる。回生運転の場合、エレベータを動かす電動機は、発電機となり回生電力を発生する。
【０００５】
小容量のエレベータの場合、エレベータの回生運転時には、電動機からの回生電力により、エレベータの直流母線電圧が上昇を開始する。制御装置内の回生電力消費回路は、直流母線電圧を監視し、電圧が基準値を超えると抵抗回路への通電を開始して、回生電力を熱に変換して放出する。
【０００６】
一方、大容量のエレベータの場合、回生電力処理回路が大きくなるため、エレベータ機械室内での抵抗による消費は困難であり、双方向のコンバータ回路により電源への回生を行なっており、省エネルギーの効果もある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２２７９９号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。実際にエレベータが避難用として使用される場合には、上方階から下降運転にて避難者を地上まで運ぶ際の回生運転と、かご内無負荷で上方の避難階まで上昇運転で救出に向かう際の回生運転とにより、回生運転の繰り返しになることが想定される。このような繰り返し運転において、回生電力を抵抗で消費するタイプのエレベータでは、回生回路の過負荷に至る可能性がある。
【０００９】
一般に、発電機にはその容量の規定以外に、回生負荷に対する回生電力耐量が規定されている。電源に回生電力を返すタイプのエレベータにおいて、電源が自家発電機に切り替わっている場合には、過度の回生電力が発電機に戻らないように配慮しなければならない。このような問題の対策として、回生電力のピークが重ならないように、エレベータの運転タイミングをずらすといった方法もあるが、場合によっては輸送効率の低下を招く可能性がある。
【００１０】
本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、回生運転が連続する運転モードにおいても、回生電力の発生量を抑えることにより、回生電力消費回路の過負荷を防止し、電源回生型エレベータの運転に制約を与えることのない輸送効率に優れたエレベータ制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るエレベータ制御装置は、エレベータのかご内負荷および運転方向に応じて力行運転と回生運転を切り換え制御する走行制御部を備えたエレベータ制御装置において、エレベータ走行時の走行抵抗力を増大させることが可能な走行抵抗力調整手段と、回生モード判別用信号の入力に基づいて、エレベータが回生モードであるか否かを検出する回生モード検出手段と、回生モード検出手段により回生モードであることが検出された場合には、走行抵抗力増大指令を出力することにより走行抵抗力調整手段の走行抵抗力を増大させる走行抵抗力制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回生モード時に走行抵抗力を大きくして昇降路ロストルクを増加させることにより、回生運転が連続する運転モードにおいても、回生電力の発生量を抑えることにより、回生電力消費回路の過負荷を防止し、電源回生型エレベータの運転に制約を与えることのない輸送効率に優れたエレベータ制御装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のエレベータ制御装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置の全体構成図であり、コントローラ部１０と駆動装置２０とで構成されている。コントローラ部１０は、力行運転と回生運転を切り換え制御する従来の走行制御部１１に加えて、エレベータが回生モードであるか否かを検出する回生モード検出手段１２と、回生運転中に走行抵抗力増大指令を出力する走行抵抗力制御部１３とをさらに備えている。
【００１５】
一方、駆動装置２０は、従来のエレベータ機構部２１に加えて、走行抵抗力制御部１３からの走行抵抗力増大指令に応じて、エレベータ走行時の走行抵抗力を増大させることが可能な走行抵抗力調整手段２２をさらに備えている。
【００１６】
ここで、本願における「走行抵抗力を増大する」とは、かご側ガイド機構のレールに対する摺動抵抗等を大きくして、昇降路ロストルクを増大させることを意味している。さらに、本願における「回生モード」とは、昇降路ロストルクを増大させる期間を定めるために検出されるモードを意味している。
【００１７】
次に、本願における走行抵抗力調整手段２２について、図２〜図４の具体例に基づいて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第１の具体例を示した図である。図２における走行抵抗力調整手段２２は、モータ駆動によりガイドシューとレールとの間の摺動抵抗力を可変にできるものである。
【００１８】
また、図３は、本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第２の具体例を示した図である。図３における走行抵抗力調整手段２２は、回生モード時にかご側の発電機をレールに押し当てることにより、そこで発生するエネルギーを蓄電池に蓄えるものである。このような発電を行うことは、等価的に走行抵抗力を増大させ、昇降路ロスを増加させることとなる。
【００１９】
さらに、図４は、本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第３の具体例を示した図である。図４における走行抵抗力調整手段２２は、かご側に取り付けた永久磁石と、昇降路側に取り付けた発電用コイルの働きにより、蓄電池への充電を行うことにより、昇降路ロスを増加させるものである。回生モード時にスイッチをＯＮに切り替えることにより、等価的に走行抵抗力を増大させ、昇降路ロスを増加させることとなる。
【００２０】
次に、図１における回生モード検出手段１２について、詳細に説明する。回生モード検出手段１２は、回生モード判別用信号の入力に基づいて、エレベータが回生モードであるか否かを検出する。実施の形態１においては、この回生モード判別用信号として、かご内負荷および運転方向に関する信号を用いる場合について説明する。
【００２１】
図１においては、回生モード判別用信号を外部から取り込む場合を図示しているが、かご内負荷および運転方向に関する信号は、走行制御部１１を介して取り込むことも可能である。そして、かご内に定格積載荷重の半分の負荷を積んだ状態で釣り合うようになっている場合を仮定すると、回生モード検出手段１２は、回生モード判別用信号に基づいて、かご内負荷が定格積載荷重の半分より軽く、かつ運転方向が上昇である場合、もしくはかご内負荷が定格積載荷重の半分より重く、かつ運転方向が下降である場合には、回生モードであると判定する。
【００２２】
次に、走行抵抗力制御部１３は、回生モード検出手段１２により回生モードであることが検出された場合には、走行抵抗力調整手段２２に対して、走行抵抗力増大指令を出力する。これにより、走行抵抗力調整手段２２は、走行抵抗力を増大させることとなる。
【００２３】
具体的には、図２の構成を有する走行抵抗力調整手段２２に対しては、走行抵抗力制御部１３は、走行抵抗力増大指令によりモータを駆動させることにより、昇降路ロスを大きくすることができる。
【００２４】
また、図３の構成を有する走行抵抗力調整手段２２に対しては、走行抵抗力制御部１３は、走行抵抗力増大指令により発電機をレールに押し当てることにより、昇降路ロスを大きくすることができる。
【００２５】
さらに、図４の構成を有する走行抵抗力調整手段２２に対しては、走行抵抗力制御部１３は、走行抵抗力増大指令によりスイッチをＯＮさせることにより、昇降路ロスを大きくすることができる。
【００２６】
次に、走行抵抗力調整手段２２の働きにより、昇降路ロスを増加させた場合の回生電力の変化について説明する。図５は、本発明の実施の形態１における昇降機ロスの増加と回生電力の発生との関係を示した図である。エレベータが定格積載にて下降する回生運転時における各種の時間応答波形を表した図である。
【００２７】
図５において、（ａ）はエレベータ速度、（ｂ）は従来のエレベータ制御装置を用いた場合における巻上機の電動機発生トルク、（ｃ）は従来のエレベータ制御装置を用いた場合における電動機への入力電力を示している。この波形（ｃ）において、入力電力が正の場合が力行電力、負の場合が回生電力に相当する。
【００２８】
さらに、（ｄ）は、昇降路ロスを示している。回生モード検出手段１２は、エレベータが定格積載にて下降していることから回生モードであると判断できる。そこで、走行抵抗力制御部１３が走行抵抗力調整手段２２に対して走行抵抗力増大指令を出力した結果、その一走行中において、昇降機ロスが大きくなっている様子を示している。
【００２９】
また、（ｅ）は、本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置を用いた場合における巻上機の電動機発生トルク、（ｆ）は、本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置を用いた場合における電動機への入力電力をそれぞれ示している。
【００３０】
本実施の形態１では、上述したように、かご内負荷が定格積載で下降運転の場合、あるいはかご内が無負荷で上昇運転の場合等、回生モードと判断された場合には、走行抵抗力を大きくして昇降路ロストルクを増加させる。走行抵抗力を大きくすることは、エレベータの走行方向に対して、制動をかける方向に寄与する。その結果、エレベータ走行時の電動機発生トルクは、図５（ｅ）のようになり、入力電力は、図５（ｆ）のようになる。
【００３１】
図５における（ｃ）と（ｆ）を比較すると、昇降路ロスを大きくさせた場合には、通常時（昇降路ロスを大きくさせない場合）よりも回生電力を減少できることがわかる。
【００３２】
以上のように、実施の形態１によれば、回生モード時に昇降路ロストルクを増加させることにより、回生電力を減少させることができる。この結果、例えば、回生運転が連続するような運転モードにおいても、回生電力の発生を抑えることにより、回生電力消費回路の過負荷を防止することが可能になる。
【００３３】
さらに、低速エレベータの場合には、回生抵抗で消費する電力が減少するので、回生抵抗の発熱を抑制することができる。また、大容量のエレベータの場合には、電源回生量を減らすことが可能となる。さらには、電源容量の低減にも効果がある。
【００３４】
さらに、電源回生型エレベータの場合は、自家発電機により電源供給されている際、発電機の回生電力耐量を考慮した回生電力の低減が可能になり、運転に制約を与える必要がなくなる。
【００３５】
さらに、機械室がある回生処理回路を備えたエレベータの場合は、回生エネルギーを昇降路で放出することにより、機械室の温度上昇を抑えることも可能である。移動する際に発電を行う等、エネルギーを発生する方法においても同様の効果が得られる。
【００３６】
実施の形態２．
実施の形態１では、かご内負荷と運転方向に基づいて回生モードであることを判断し、昇降路ロストルクを増加させる場合について説明した。すなわち、走行開始時にかご内負荷と運転方向に基づいて回生モードであるか否かを判断し、一走行が完了するまでは、途中でモードを切り替えることは行っておらず、一走行中のモードは１つであった。
【００３７】
これに対して、本実施の形態２では、走行中における入力電力に基づいて回生モードであることを判断し、昇降路ロストルクを増加させることを特徴とする。すなわち、一走行中においても、入力電流に応じて昇降路ロストルクの増減を切り替えることを可能としている。実際、一走行内でも力行の状態と回生の状態とが混在するのが普通だからである。
【００３８】
図６は、本発明の実施の形態２における昇降機ロスの増加と回生電力の発生との関係を示した図である。先の実施の形態１と同様に、エレベータが定格積載にて下降する回生運転時における各種の時間応答波形を表した図である。
【００３９】
図６において、（ａ）はエレベータ速度、（ｂ）は従来のエレベータ制御装置を用いた場合における巻上機の電動機発生トルク、（ｃ）は従来のエレベータ制御装置を用いた場合における電動機への入力電力を示しており、図５の（ａ）〜（ｃ）と同じである。
【００４０】
さらに、（ｄ）は、昇降路ロスを示している。回生モード検出手段１２は、回生モード判別用信号としてエレベータ駆動で消費される電圧値および電流値を入力し、この電圧値および電流値から（ｃ）の入力電力を算出する。そして、回生モード検出手段１２は、入力電力が負になったことから回生モードであると判断できる。そこで、走行抵抗力制御部１３が走行抵抗力調整手段２２に対して走行抵抗力増大指令を出力した結果、一走行中の途中で昇降路ロスが切り替わっている様子を示している。
【００４１】
より具体的には、回生モード検出手段１２は、図６（ｃ）の「Ａ」点において、入力電力が負になったことから回生モードであると判断でき、走行抵抗力制御部１３は、走行抵抗力調整手段２２に対して走行抵抗力増大指令を出力して昇降路ロスを増大させる。一方、回生モード検出手段１２は、図６（ｃ）の「Ｂ」点において、入力電力が負から正になったことから回生モードでなくなったと判断でき、走行抵抗力制御部１３は、走行抵抗力調整手段２２に対して走行抵抗力増大指令を出力するのをやめ、昇降路ロスをなくした元の状態に戻すこととなる。
【００４２】
また、（ｅ）は、本発明の実施の形態２におけるエレベータ制御装置を用いた場合における巻上機の電動機発生トルク、（ｆ）は、本発明の実施の形態２におけるエレベータ制御装置を用いた場合における電動機への入力電力をそれぞれ示している。
【００４３】
本実施の形態２では、上述したように、入力電力が負であることから回生モードであると判断された場合には、走行抵抗力を大きくして昇降路ロストルクを増加させる。走行抵抗力を大きくすることは、エレベータの走行方向に対して、制動をかける方向に寄与する。その結果、エレベータ走行時の電動機発生トルクは、図６（ｅ）のようになり、入力電力は、図６（ｆ）のようになる。
【００４４】
実施の形態１における図５（ｆ）の入力電力波形と、本実施の形態２における図６（ｆ）の入力電力波形とを比較すると、本実施の形態２では、一走行中においても入力電力が正のときには昇降路ロスを大きくしないことから、所要電力（力行側の電力）には影響を与えないようにすることができることがわかる。
【００４５】
以上のように、実施の形態２によれば、入力電力に基づいて回生モードを判断して昇降路ロスを調整するため、エレベータからの回生電力を低減しつつ、力行運転時の電力増加を抑制できるため、実施の形態１に比較して電源容量をさらに抑制することが可能になる。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態３では、複数のエレベータに対して１回線の電源系統から電力を分配供給する場合に対して、昇降路ロスを変化させる例を説明する。図７は、本発明の実施の形態３における複数のエレベータに対して１回線の電源系統から電力を分配供給する場合のシステム全体の構成図であり、コントローラ部１０、駆動装置２０ａ〜２０ｃ、電源３０、および受電盤４０で構成されている。
【００４７】
図７においては、３台のエレベータの駆動装置２０ａ〜２０ｃに対して、電源３０からの１回線で電力を分配供給する場合を示している。また、コントローラ部１０の中の走行制御部１１により、各駆動装置２０ａ〜２０ｃを制御する構成を示しているが、走行制御部１１は、各駆動装置２０ａ〜２０ｃに個別に設ける構成としても構わない。
【００４８】
このようなシステムでは、通常、受電盤４０から各台のエレベータの駆動装置２０ａ〜２０ｃに電力が分岐される。受電盤４０内には、電源３０からの１回線における電圧値を検出する電圧検出器４１、および電源３０からの１回線における電流値を検出する電流検出器４２が設けられている。さらに、受電盤４０内には、１回線から各駆動装置２０ａ〜２０ｃに分岐後のそれぞれの電流値を検出する電流検出器４３ａ〜４３ｃが設けられている。
【００４９】
本実施の形態３における回生モード検出手段１２は、電圧検出器４１からの電圧値、および電流検出器４２、４３ａ〜４３ｃからのそれぞれの電流値を読み取ることにより、エレベータごとの電力状態と、システム全体の電力状態を算出できる。すなわち、回生モード検出手段１２は、エレベータごとの入力電力量から、エレベータごとに回生モードであるか否かを検出するとともに、システム全体の総電力量を算出し、走行抵抗力制御部１３に出力する。
【００５０】
次に、走行抵抗力制御部１３は、回生モード検出手段１２からの総電力量に関する情報から、電源３０が発電機に切り換った（すなわち、総電力量が回生電力である）と判断したときには、回生電力耐量を考慮して、回生電力があらかじめ決められたある基準値を超えないように監視する。さらに、走行抵抗力制御部１３は、回生電力の総計がこの基準値を超えた場合には、走行抵抗力を増大させて回生電力を減らすべきであると判断する。
【００５１】
そして、走行抵抗力制御部１３は、回生モード検出手段１２からのエレベータごとに回生モードに関する情報に基づいて、回生モードと判断されたエレベータに対応して昇降路ロスを増加させるように走行抵抗力増大指令を出力して回生電力を抑制する。
【００５２】
走行抵抗力制御部１３は、回生モードと判断されたエレベータの台数によっては、複数台のエレベータに対して昇降路ロスを増加させるための走行抵抗力増大指令を出力し、システム全体としての回生電力を抑制する。また、走行抵抗力制御部１３は、回生電力がある基準値以下となった場合には、走行抵抗力増大指令の出力をやめることにより、昇降路ロスを元に戻し、通常の運転状態となるようにする。
【００５３】
以上のように、実施の形態３によれば、複数のエレベータに対して１回線の電源系統から電力を分配供給する場合において、電源の回生電力耐量に基づいて個々のエレベータの回生電力を制御することにより、１回線あたりの全体の回生電力を抑制できる上、電源容量もエレベータ１台ごとに制御を行うよりもさらに電源容量の圧縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるエレベータ制御装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第１の具体例を示した図である。
【図３】本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第２の具体例を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１における走行抵抗力調整手段２２の第３の具体例を示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における昇降機ロスの増加と回生電力の発生との関係を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態２における昇降機ロスの増加と回生電力の発生との関係を示した図である。
【図７】本発明の実施の形態３における複数のエレベータに対して１回線の電源系統から電力を分配供給する場合のシステム全体の構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０  コントローラ部、１１  走行制御部、１２  回生モード検出手段、１３  走行抵抗力制御部、２０、２０ａ〜２０ｃ  駆動装置、２１  エレベータ機構部、２２  走行抵抗力調整手段、３０  電源、４０  受電盤、４１  電圧検出器、４２、４３ａ〜４３ｃ  電流検出器。
【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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【図６】
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【図７】
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