(57)【要約】【課題】停電時、バッテリ１０から給電して最寄階まで運転し、乗客を救出するエレベータにおいて、簡単に、高性能バッテリ１５への交換を可能とすること。【解決手段】交換用の高性能バッテリ１５と直列に、抵抗１６とダイオード１７の並列回路を接続した交換用バッテリセット１８を用意しておく。交換が必要な場合、端子１１，１２間に接続されていた既存のバッテリ１０を取外し、前記交換用バッテリセット１８を前記端子１１，１２間に接続する。充電電流Ｉｃは、既存の充電抵抗９と追加された抵抗１６の和の抵抗値によって、交換用高性能バッテリ１５のトルクル電流の範囲内に収まり、かつ、放電電流は、ダイオード１７を通して、救出運転に必要な大電流が得られ、確実な、停電時の最寄階への救出運転が可能である。【選択図】図１
2012126521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源の健全時に前記電源から充電されるバッテリを備え、停電時等に前記バッテリからの放電エネルギーによりエレベータ乗りかごを最寄階まで運転するエレベータのバッテリ交換方法において、
既存の前記バッテリを取り外し、
既存の前記バッテリが接続されていた２端子間に、抵抗とダイオードの並列体と交換用バッテリの直列回路を接続することを特徴とするエレベータのバッテリ交換方法。
【請求項２】
請求項１において、前記バッテリを充電する充電用電源電圧をＶｓ［Ｖ］、既存の前記バッテリに直列接続されている既存の充電抵抗の抵抗値をＲｓ［Ω］、前記バッテリの電圧をＶｂとするとき、前記ダイオードに並列接続された前記抵抗の抵抗値Ｒｔを、通常の電源電圧の変動と、公差内の抵抗値の変動の下で、（Ｖｓ−Ｖｂ）／（Ｒｓ＋Ｒｔ）によって流れる最大充電電流値がバッテリの最大トリクル充電電流値を超えることなく、最小充電電流値がバッテリの最小トリクル充電電流値を下回ることがないように、追加充電抵抗の抵抗値Ｒｔを決定することを特徴とするエレベータのバッテリ交換方法。
【請求項３】
商用交流電源からの交流を直流に変換するコンバータ、前記コンバータの直流出力側に接続された平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの電圧を可変周波数・可変電圧の交流に変換するインバータ、前記インバータの交流出力を供給されるエレベータ駆動用モータ、充電用の電源から充電抵抗を介して充電されるように接続されるとともに、停電時には、前記平滑コンデンサに給電するように接続されたバッテリとを備えたエレベータ装置において、
前記バッテリに直列に接続された、抵抗とダイオードの並列体を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項４】
請求項３において、前記充電用電源の電圧をＶｓ［Ｖ］、前記充電抵抗の抵抗値をＲｓ［Ω］、前記バッテリの電圧をＶｂとするとき、前記ダイオードに並列接続された前記抵抗の抵抗値Ｒｔは、通常の電源電圧の変動と、公差内の抵抗値の変動の下で、（Ｖｓ−Ｖｂ）／（Ｒｓ＋Ｒｔ）によって流れる最大充電電流値がバッテリの最大トリクル充電電流値を超えることなく、最小充電電流値がバッテリの最小トリクル充電電流値を下回ることがない抵抗値であることを特徴とするエレベータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、停電時等にバッテリからの放電エネルギーにより、エレベータ乗りかごを最寄階まで運転する救出運転装置を備えたエレベータにおいて、前記バッテリの交換方法およびエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータの駆動系は、可変周波数・可変電圧の交流を出力するインバータと、その交流出力を供給されるエレベータ駆動用モータと、前記インバータに給電できるバッテリとを備えて構成されるのが一般的である。
【０００３】
このようなエレベータ装置においては、停電や故障時に、バッテリに充電された電圧を放電することで、エレベータを最寄階まで救出運転させるため、大電流を流せるバッテリが必要である。
【０００４】
一方、近年、バッテリは高性能化し、小容量ながらも大電流を出力できるバッテリが開発されている。
【０００５】
特許文献１および特許文献２には、商用交流電源からの交流を直流に変換するコンバータと、前記コンバータの直流出力側に接続された平滑コンデンサと、前記平滑コンデンサの電圧を可変周波数・可変電圧の交流に変換するインバータと、前記インバータの交流出力を供給されるエレベータ駆動用モータと、充電用の電源から充電抵抗を介して充電されるように接続されるとともに、停電時には、前記平滑コンデンサに給電するように接続されたバッテリとを備えたエレベータ装置が開示されている。
【０００６】
このようなエレベータ装置においては、停電や故障時に、バッテリに充電された電圧を放電することで、エレベータを最寄階まで救出運転させる
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２１８５１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９０８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、大容量バッテリ（従来バッテリ）から、小容量の大電流出力バッテリ（高性能バッテリ）に交換することは簡単ではない。その理由は、バッテリ容量を変更すると、バッテリを充電するためのトリクル充電電流範囲が変更になるからである。
【０００９】
トリクル充電電流範囲は、一般的に、バッテリの容量をＣ［ｍＡｈ］とすると、Ｃ／２０〜Ｃ／５０［ｍＡ］と定められている。このため、バッテリ容量によって、バッテリのトリクル充電電流範囲は決まる。
【００１０】
本発明の目的は、停電時等に救出運転を行うためにバッテリを有するエレベータ装置において、バッテリを簡単に交換できるエレベータ装置およびそのバッテリ交換方法を提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、既存の充電抵抗を交換することなく、バッテリを簡単に交換できるエレベータ装置およびそのバッテリ交換方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明はその一面において、通常、電源から充電されるバッテリを備え、停電時等に前記バッテリからの放電エネルギーによりエレベータ乗りかごを最寄階まで運転するエレベータにおいて、既存の前記バッテリを取り外し、既存の前記バッテリが接続されていた２端子間に、抵抗とダイオードの並列体と交換用バッテリの直列回路を接続することを特徴とする。
【００１３】
本発明は他の一面において、商用交流電源からの交流を直流に変換するコンバータ、前記コンバータの直流出力側に接続された平滑コンデンサ、前記平滑コンデンサの電圧を可変周波数・可変電圧の交流に変換するインバータ、前記インバータの交流出力を供給されるエレベータ駆動用モータ、充電用の電源から充電抵抗を介して充電されるように接続されるとともに、停電時には、前記平滑コンデンサに給電するように接続されたバッテリとを備えたエレベータ装置において、前記バッテリに直列に接続された、抵抗とダイオードの並列体を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、従来のバッテリから高性能バッテリに交換する場合、既存のバッテリの接続を取外して、新規バッテリセットを接続するのみで、簡単にエレベータ装置のバッテリを交換することができる。ここで、バッテリセットとは、交換用のバッテリに対して、抵抗器とダイオードの並列体を直列接続したものである。
【００１５】
本発明の望ましい実施形態によれば、既存の充電抵抗の交換が不要で、新規バッテリセットを接続するのみで、簡単にエレベータ装置のバッテリを交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態によるエレベータ装置の主回路概要構成図である。
【図２】本発明を適用できるエレベータ装置の非常用電源の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態を図１および図２を用いて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態によるエレベータ装置の主回路概要構成図であり、図２は本発明を適用できる従来バッテリを搭載したエレベータ装置の主回路概要構成図である。
【００１９】
図において、買電１の三相交流をコンバータ２により直流に変換し、この直流をインバータ３により可変電圧・可変周波数の三相交流に再変換して、エレベータ駆動用の交流モータ４に給電する。前記コンバータ２とインバータ間の直流ステージには、平滑コンデンサ５が接続されている。エレベータ駆動用の交流モータ４の回転により、エレベータ乗りかご６と、カウンターウエート７が昇降駆動される。
【００２０】
図２は、以上の主回路（図２では図示を省略）を備えたエレベータ装置の非常用電源の回路構成図である。バッテリを充電する充電用電源８から、充電抵抗９を介して、バッテリ１０が接続されている。１１，１２は、バッテリ１０を接続するための端子である。
【００２１】
一例として、バッテリ１０を有する非常用電源回路を搭載するエレベータ装置は、停電や故障等、買電１から電力の供給が遮断された場合に、一時的に電力を供給することが可能である。まず、図１のブレーキ開放スイッチ１３を投入して、ブレーキ１４を開放し、バッテリ１０からの直流を、インバータ３にて可変電圧・可変周波数の三相交流に変換して、エレベータ駆動用の交流モータ４に給電して、最寄階までエレベータを救出運転することができる。これにより、閉じ込め等を発生させないようにすることができる。
【００２２】
ところで、エレベータ装置が、停電や故障等により、バッテリ１０のエネルギーで運転する場合、バッテリ１０から大きな放電電流が必要となる。このため、従来のエレベータ装置のバッテリ１０として、大電流を放電するのに十分な大容量のバッテリが必要であった。また、容量が大きくなるのに伴い、バッテリ１０自体も大きくなる。
【００２３】
本発明においては、保守点検時に経年劣化等の理由で、バッテリを従来バッテリ１０から、高性能バッテリへの簡単な交換を実現するエレベータ装置およびそのバッテリ交換方法を提案する。
【００２４】
図１に戻って、１５は高性能バッテリ、１６は追加する充電抵抗、１７は、放電用ダイオードである。高性能バッテリ１５に対して、充電抵抗１６と放電用ダイオード１７の並列体が、直列に接続されている。これらを交換用バッテリセットと呼ぶことができる。すなわち、図２の既存のバッテリ１０が接続されていた端子１１，１２から、既存のバッテリ１０を取外し、端子１１，１２に、前記バッテリセット１８を接続するのである。
【００２５】
高性能バッテリ１５の特徴として、小容量且つ大電流を放電できるという特徴を持つ。しかし、バッテリ１５を充電するトリクル充電の電流範囲は、一般的に、バッテリ容量をＣ［ｍＡｈ］とすると、Ｃ／２０〜Ｃ／５０［ｍＡ］と定められている。このため、バッテリ１５の容量Ｃ［ｍＡｈ］によって、トリクル充電電流範囲が決まる。したがって、従来のエレベータ装置に対し、単純に、バッテリだけを変更すると、充電電流がトリクル充電電流範囲を越えてしまうので、バッテリ１５を充電すると発熱を伴い、その寿命を短くする。
【００２６】
そこで、図１のように、追加の充電抵抗１６とダイオード１７の並列回路を、既存の充電抵抗９と高性能バッテリ１５の間に直列接続する。
【００２７】
既存のバッテリ１０から高性能バッテリ１５に交換した場合に、充電電流を、変更した高性能バッテリ１５のトリクル充電電流の範囲内に調整するために、既存の充電抵抗９を交換するのではなく、抵抗１６を追加するのである。すなわち、既存の充電抵抗９と追加する抵抗１６の加算抵抗値が、交換した高性能バッテリ１５の充電抵抗となり、充電電流を、トリクル充電電流範囲内に収めることができる。
【００２８】
次に、追加した抵抗１６に並列に接続しているダイオード１７の役割りを説明する。
【００２９】
既存の充電抵抗９と直列に、すなわち端子１１との間に、追加の抵抗１６を接続し、端子１１，１２間に高性能バッテリ１５を接続するのでは、二重手間である。そこで、端子１１，１２間に、バッテリセット１８を接続するだけで、バッテリ交換を終えたい。このためには、トリクル充電のために必要であっても、放電時には損失を生じる追加充電抵抗１６による損失を生じさせないために、ダイオード１７によってバイパスさせる。
【００３０】
これにより、停電や故障時にバッテリ１５から給電する場合には、ダイオード１７を通して電流が流れるため、上記の損失を生じることなく救出運転することができる。
【００３１】
以上により、既存のバッテリ１０から高性能バッテリ１５に交換しても、既存の充電抵抗９をそのままとして、簡単にバッテリを交換することができる。
【００３２】
具体例として、容量Ｃ１＝４４００［ｍＡｈ］の既存のバッテリ１０から、容量Ｃ２＝３２００［ｍＡｈ］の高性能バッテリ１５に交換する場合について考える。
【００３３】
充電用電源８の電圧Ｖｓ＝ＤＣ１００［Ｖ］（電圧変動±１０％）、既存の充電抵抗９の抵抗値Ｒｓ＝３００［Ω］（公差±５％）、バッテリ電圧Ｖｂ＝５６［Ｖ］、追加すべき充電抵抗の抵抗値Ｒｔ＝ｘ［Ω］（公差±５％）とする。
【００３４】
トリクル充電電流Ｉｃは、最小値Ｉｃｍｉｎがバッテリ容量の（１／５０）、中心値Ｉｃｍｉｄがバッテリ容量の（１／３０）、最大値Ｉｃｍａｘがバッテリ容量の（１／２０）［ｍＡ］と定められているものとする。
【００３５】
この場合、交換後のトリクル充電電流Ｉｃの値は、（１）−（３）の通りである。
【００３６】
最小値Ｉｃｍｉｎ＝（１／５０）×３２００＝  ６４［ｍＡ］………（１）
中心値Ｉｃｍｉｄ＝（１／３０）×３２００≒１０６［ｍＡ］………（２）
最大値Ｉｃｍａｘ＝（１／２０）×３２００＝１６０［ｍＡ］………（３）
このトリクル充電電流Ｉｃの範囲、６４［ｍＡ］≦Ｉｃ≦１６０［ｍＡ］を満足するように、追加すべき充電抵抗の抵抗値Ｒｔ＝ｘ［Ω］（公差±５％）を決定すべきである。
【００３７】
ここでは、トリクル充電電流Ｉｃの中心値Ｉｃｍｉｄ≒１０６［ｍＡ］を目指す場合について説明する。高性能バッテリ１５に交換したときの充電抵抗値を考えた場合、定格により、総充電抵抗値Ｒは、次の通りとなる。
【００３８】
Ｒ＝（Ｖｓ−Ｖｂ）／Ｉｃｍｉｄ≒（１００-５６）／１０６≒４１５［Ω］
また、総充電抵抗値Ｒは、Ｒ＝Ｒｓ＋Ｒｔであるから、追加すべき充電抵抗１６の抵抗値Ｒｔは、次の通りとなる。
【００３９】
Ｒｔ＝Ｒ−Ｒｓ＝４１５−３００＝１１５［Ω］
ここで、この追加充電抵抗１６の抵抗値Ｒｔ＝１１５［Ω］によって、最大充電電流Ｉｃｍａｘのとき及び最小充電電流Ｉｃｍｉｎのときに、トリクル充電電流範囲内６４［ｍＡ］≦Ｉｃ≦１６０［ｍＡ］となるかを検証してみる。
【００４０】
まず、充電電流Ｉｃが最大Ｉｃｍａｘとなるのは、充電電圧Ｖｓが最大の１１０％で、抵抗値Ｒが最低の−５％の状態であるから、下記の通り、最大許容充電電流Ｉｃｍａｘ＝１６０［ｍＡ］の範囲内である。
【００４１】
Ｉｃｍａｘ＝（Ｖｃｍａｘ−５６）／０．９５×Ｒ
＝（１１０−５６）／３９４．２５＝１３７［ｍＡ］
次に、充電電流Ｉｃが最小Ｉｃｍｉｎとなるのは、充電電圧Ｖｓが最小の９０％で、抵抗値Ｒが最高の＋５％の状態であるから、下記の通り、最小許容充電電流Ｉｃｍｉｎ＝６４［ｍＡ］よりも大きく、問題ないことが分かる。
【００４２】
Ｉｃｍｉｎ＝（Ｖｃｍｉｎ−５６）／１．０５×Ｒ
＝（９０−５６）／４３５．７５＝７８［ｍＡ］
以上により、追加すべき充電抵抗１５の抵抗値Ｒｔ＝１１５［Ω］とすればよい。
【００４３】
なお、ちなみに、既存のバッテリ１０を単純に高性能バッテリ１５に交換したとすると、既存の充電抵抗９の抵抗値Ｒｓのみで、充電電流Ｉｃが最大Ｉｃｍａｘとなる、充電電圧Ｖｓが最大の１１０％で、抵抗値が最低の−５％の状態において、下記の通り、最大許容充電電流Ｉｃｍａｘ＝１６０［ｍＡ］を超えてしまい、高性能バッテリ１５を劣化させてしまう。
【００４４】
Ｉｃｍａｘ＝（Ｖｃｍａｘ−５６）／０．９５×Ｒｓ
＝（１１０−５６）／３９４．２５≒１８９［ｍＡ］
したがって、最悪でも、通常の電源電圧の変動や、公差内の抵抗値の変動の下では、最大充電電流値がバッテリの最大トリクル充電電流値を超えることなく、また、最小充電電流値がバッテリの最小トリクル充電電流値を下回ることがないように、追加充電抵抗の抵抗値Ｒｔを決定すべきである。すなわち、前記ダイオードに並列接続された前記抵抗の抵抗値Ｒｔを、通常の電源電圧の変動と、公差内の抵抗値の変動の下で、（Ｖｓ−Ｖｂ）／（Ｒｓ＋Ｒｔ）によって流れる最大充電電流値がバッテリの最大トリクル充電電流値を超えることなく、最小充電電流値がバッテリの最小トリクル充電電流値を下回ることがないように、追加充電抵抗の抵抗値Ｒｔを決定する。
【符号の説明】
【００４５】
１…買電、２…コンバータ、３…インバータ、４…エレベータ駆動モータ、５…平滑コンデンサ、６…エレベータ乗りかご、７…カウンターウエート、８…充電用電源、９…既存の充電抵抗、１０…既存のバッテリ、１１，１２…端子、１３…ブレーキ開放スイッチ、１４…ブレーキ、１５…交換用高性能バッテリ、１６…追加充電抵抗、１７…追加ダイオード、１８…交換用バッテリセット。
【図１】
2012126521.tif 000003
【図２】
2012126521.tif 000004