(57)【要約】【課題】乗りかご１を昇降するためのローピングを複雑にすることなく、釣合い錘を不要として昇降路の省スペース化を実現するエレベータの提供。【解決手段】エレルギー蓄積手段として回転させたフライホイール８の運動エネルギーを利用して、巻胴１４で主ロープ４を巻き取って乗りかご１を上昇させ、反対に、乗りかご１を下降させるときは、乗りかご１の持っている重力による位置エネルギーを利用してエレルギー蓄積手段としてのフライホイール８を回転させて運動エネルギーとして貯える。このような機構を用いることによって、釣合い錘を不要、あるいは、小型・軽量とすることが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降路内をガイドレールで案内した状態でロープで懸垂されて昇降する乗りかごを備えたエレベータ装置において、
前記ロープを巻き取ることによって前記乗りかごを上昇させる巻胴、
エネルギー蓄積手段、及び
前記エネルギー蓄積手段に蓄積した運動エネルギーを、前記巻胴に伝達するエネルギー伝達手段を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ロープの一端に前記乗りかごを吊るし、昇降路の頂部に配置されたシーブを介して、前記ロープの他端を前記巻胴に巻き取るように構成したことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記シーブを駆動する電動巻上機と、この電動巻上機を速度制御する速度制御手段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１〜３のいずれかにおいて、前記エネルギー蓄積手段は、フライホイールを備えたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項５】
請求項４において、前記エネルギー蓄積手段は、前記フライホイールと前記巻胴との間に、ギアとクラッチを備えたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項６】
請求項５において、前記エネルギー蓄積手段は、前記クラッチを用いて、回転力を伝達する前記ギアの歯車の組み合わせを切り換える運転方向切換え手段を備え、前記乗りかごの上昇時と下降時ともに、前記フライホイールの回転方向を一方向としたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記エネルギー蓄積手段は、二次電池と、この二次電池に接続されたインバータと、このインバータに接続された交流電動機を備えたことを特徴とするエレベータ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、前記乗りかごが下降するときの運動エネルギーを、前記エネルギー蓄積手段に貯え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、駆動形態を改良したエレベータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエレベータにおいては、乗りかご重量と定格積載量の半分の重量を合わせた重量と釣り合うように、ロープを介して乗りかごと逆側に釣合い錘を取り付けている。しかし、このような釣合い錘を用いることで、釣合い錘の通過スペースを昇降路内に確保しなければならなくなる。
【０００３】
釣合い錘が不要になれば、当然、釣合い錘ガイドレールも不要となるため、昇降路内スペースを大幅に減らすことができる。また、釣合い錘を用いる場合でも、従来に比べて小型で軽量の釣合い錘にすることができれば、その場合でも、従来に比べて昇降路内スペースを減らすことができる。
【０００４】
そこで、釣合い錘を不要とするエレベータ、いわゆるカウンタウェイトレスエレベータとしては、例えば、特許文献１のように、昇降路内の転向プーリ及び乗りかご上の転向プーリを組み合わせたものが提案されている。
【０００５】
しかし、この技術では、ローピングが複雑になるなどの課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００６−５１３９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ロープの巻き掛けを複雑にすることなく、釣合い錘を不要、あるいは、小型化できるエレベータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の望ましい実施態様においては、エネルギー蓄積手段に蓄積した運動エネルギーを利用して、ロープの一端を巻胴で巻き取ってロープの他端に吊るした乗りかごを上昇させる機構を用いる。
【０００９】
本発明の望ましい実施形態においては、エネルギー蓄積手段として、フライホイールを用い、回転させたフライホイールの運動エネルギーを利用してロープの一端を巻胴で巻き取って、乗りかごを上昇させる機構を用いている。
【００１０】
本発明の具体的な実施形態においては、巻胴を回転させる機構として、フライホイールをあらかじめ最初の始動時だけモータなどで回転させておき、その回転を歯車を介して巻胴に伝達し、従来と同様の電動巻上機をアシストする形で、巻胴をロープを巻き取る方向に回転させる。
【００１１】
反対に、乗りかごを下降させるときは、乗りかごが持っている重力による位置エネルギーでロープを巻胴から引き出すことで巻胴を回転させて、それをフライホイールまで歯車を介して伝達してフライホイール上の運動エネルギーとして貯えておく。
【００１２】
ここで、従来の釣合い錘の代わりにフライホイールを利用することについて、エネルギーの点から説明する。例えば、乗りかご質量ＭＣ＝８００ｋｇ、定格積載量ＭＬ＝６００ｋｇ、釣合い錘質量ＭＷ＝ＭＣ＋０．５×ＭＬ＝１１００ｋｇ、行程ＳＴ＝１０ｍのエレベータで、最上階にある釣合い錘が持っている位置エネルギーＥ１は、
Ｅ１＝ＭＷ×ｇ×ＳＴ＝１１００×９．８×１０＝１０７８００（Ｊ）
次に、フライホイールの回転速度を歯車減速機で１／１０に減速して定格速度Ｖ＝１．７５ｍ／ｓのエレベータのロープを巻き取るための巻胴を回転させるとして、半径Ｒ＝０．５ｍ、幅Ｌ＝０．２５ｍの鋼鉄製（密度ρ＝７８５０ｋｇ／ｍ３）のフライホイールが回転時に持っている運動エネルギーＥ２を求める。
【００１３】
まず、フライホイール質量ＭＦは、
ＭＦ＝ρ×π×Ｒ２×Ｌ＝７８５０×３．１４×０．５２×０．２５＝１５４０（ｋｇ）
フライホイールの慣性モーメントＩＦは、
ＩＦ＝（１／２）×ＭＦ×Ｒ２＝（１／２）×１５４０×０．５２＝１９３（ｋｇｍ２）
フライホイールの運動エネルギーＥ２は、
Ｅ２＝（１／２）×ＩＦ×ω２＝（１／２）×１９３×（（１．７５／０．５）×１０）２＝１１８２１３（Ｊ）
Ｅ２はＥ１と同等にできるため、エレベータの乗りかごを上昇させるために、従来の釣合い錘の代わりにフライホイールの回転による運動エネルギーを利用することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の望ましい実施態様によれば、釣合い錘を不要、あるいは、従来よりも小型で軽量なものとすることができる。
【００１５】
また、釣合い錘を不要とした場合には、それを案内するためのガイドレールも必要なくなるため、昇降路内を省スペース化したエレベータを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るエレベータ装置の一実施形態を示し、乗りかご入り口の背面側から見た全体概略構成図である。
【図２】同じく乗りかご入り口の側面側から見た全体概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態によるエレベータ装置の下方の駆動機構の構成を説明する断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による乗りかご上昇時の装置の動作を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による乗りかご停止時の装置の動作を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による乗りかご下降時の装置の動作を示す図である。
【図７】本発明の他の一実施形態によるエレベータ装置として、釣合い錘を小型化した場合の乗りかご入り口の側面側から見た全体概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るエレベータ装置の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００１８】
図１及び図２は、本発明に係るエレベータ装置の一実施形態を示し、図１は乗りかご入り口の背面側から見た全体概略構成図、図２は同じく乗りかご入り口の側面側から見た全体概略構成図である。
【００１９】
昇降路内のガイドレール３に沿って移動するガイド装置２を備えた乗りかご１に主ロープ４の一端を取り付けて、シーブ６と反らせ車７を介して、主ロープ４のもう一端を巻胴１４に取り付けて主ロープ４を巻き取れる構成にする。シーブ６は、従来と同様に、電動巻上機５によって回転駆動され、乗りかご１を昇降運転できる構成である。
【００２０】
巻胴１４には、巻胴軸１５が締結され、その軸の一端には回転力連結／遮断クラッチ１６が取り付けられ、その先の伝達軸１７へのトルク伝達の断続を滑らかに切り換えられるようになっている。すなわち、磁性流体クラッチなどが用いられる。この回転力連結／遮断クラッチ１６の先の伝達軸１７には、巻胴正転用伝達軸取付歯車１８，巻胴逆転用伝達軸取付歯車１９が締結されている。巻胴正転用伝達軸取付歯車１８は、巻胴正転用フライホイール軸取付歯車１１と噛み合わされていて、巻胴逆転用伝達軸取付歯車１９は巻胴逆転用中間歯車１３との噛み合いを介して巻胴逆転用フライホイール軸取付歯車１０に回転が伝わるようになっている。フライホイール８と締結されているフライホイール軸９は、巻胴正転用フライホイール軸取付歯車１１と巻胴逆転用フライホイール軸取付歯車１０とは締結されておらず、それぞれの歯車は、軸とも、もう一方の歯車とも、独立して回転し得る構造となっている。
【００２１】
ここで、フライホイール軸９の長手方向に移動でき、かつ、軸９と同期して回転する巻胴正転逆転切り換え用クラッチ１２を、巻胴正転用フライホイール軸取付歯車１１と巻胴逆転用フライホイール軸取付歯車１０のどちらかに噛み合わせることで、フライホイール８が一方向に回転するときの巻胴１４の回転方向を正転とするか逆転とするかが切り換えられるようになっている。
【００２２】
図３は、本発明の一実施形態によるエレベータ装置の図１の下方の駆動機構の詳細構成を説明する断面図である。この図３の断面図において、フライホイール８をあらかじめ最初の始動時だけ回転させておくための始動用モータ８ａと、フライホイール８をフリクション駆動するための始動用ローラ８ｂを図示している。
【００２３】
ここで、図４〜図６を用いて、乗りかご１の上昇時、停止時、下降時における本実施形態のエレベータ装置の動作を説明する。
【００２４】
まず、図４を用いて、乗りかご上昇時の動作について説明する。上昇時には、巻胴正転逆転切り換え用クラッチ１２を巻胴正転用フライホイール軸取付歯車１１に噛み合わせておき、また、回転力伝達／遮断クラッチ１６を開放状態にしておく。したがって、あらかじめ回転させておいたフライホイール８の回転は、フライホイール軸９⇒巻胴正転逆転切り換え用クラッチ１２⇒巻胴正転用フライホイール軸取付歯車１１⇒巻胴正転用伝達軸取付歯車１８⇒伝達軸１７⇒回転力伝達／遮断クラッチ１６の右側まで伝達されている状態となる。
【００２５】
このようにした状態で、エレベータに対する上昇方向の起動指令によって、回転力伝達／遮断クラッチ１６を徐々に励磁して、巻胴軸１５へ円滑に回転力を伝達し、巻胴１４によって主ロープ４を巻き上げ、エレベータ乗りかご１は上昇を開始する。同時に、電動巻上機５によるエレベータの駆動も開始され、この電動巻上機５による速度制御によって、速度指令に応じた滑らかな速度制御が行われる。
【００２６】
次に、図５を用いて乗りかご停止時の動作について説明する。停止時には、巻胴正転逆転切り換え用クラッチ１２をいずれの歯車とも噛み合わない状態にしておくとともに、安全のために、回転力伝達／遮断クラッチ１６も開放状態にする。このようにして、フライホイール８が、それ自体が持っている慣性で自由に回転できるようにしておく。
【００２７】
次に、図６を用いて、乗りかご下降時の動作について説明する。下降に先立ち、巻胴正転逆転切り換え用クラッチ１２を、巻胴逆転用フライホイール軸取付歯車１０に噛み合わせておき、回転力伝達／遮断クラッチ１６を開放しておく。この状態で、エレベータに下降方向の起動指令が与えられると、電動巻上機５に設けられた電磁ブレーキを開放して、電動巻上機５による速度制御により、乗りかご１が下降を開始する。同時に、回転力伝達／遮断クラッチ１６を徐々に励磁すると、乗りかご１の重量による下降に伴い、巻胴１４に巻かれている主ロープ４が上方に引かれて巻胴１４が回転する。もちろん、その回転速度は、電動巻上機５による速度制御に依存する。
【００２８】
このとき、巻胴逆転用中間歯車１３を介しているので、フライホイール８の回転方向は乗りかご上昇の場合と変わらずに一定方向に回転し続け、フライホイール８の回転運動エネルギーとして貯えることができる。
【００２９】
図７は、本発明の他の一実施形態によるエレベータ装置として、釣合い錘を小型化した場合の乗りかご入り口の側面側から見た全体概略構成図である。図に示したように、釣合い錘ガイドレール２２に釣合い錘ガイド装置２１で案内させた釣合い錘２０を設けた場合においても、釣合い錘２０を小型・軽量なものとすることができる。
【００３０】
なお、これらの実施形態では、１：１ローピングで機械室に電動巻上機５があるエレベータの場合を例としているが、ローピングについては２：１ローピングなど他のローピングの場合にも応用でき、昇降路内に電動巻上機がある機械室レスエレベータの場合においても応用することができる。
【００３１】
本発明は、エネルギー蓄積手段としては、フライホイールに限らず、種々の形態のものを採用することができる。例えば、二次電池と、この二次電池に接続されたインバータと、このインバータに接続された交流電動機を備え、この交流電動機を前記フライホイールの代わりに連結することができる。このようにすれば、インバータの制御によって、二次電池とエレベータ駆動系との間で、エネルギーのやり取りを制御することができ、前述の実施形態と同様に、釣合い錘を不要、あるいは、従来よりも小型で軽量なものとすることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１…乗りかご、２…ガイド装置、３…ガイドレール、４…主ロープ、５…電動巻上機、６…シーブ、７…反らせ車、８…フライホイール（エネルギー蓄積手段）、８ａ…フライホイール始動用モータ、８ｂ…フライホイール始動用ローラ、９…フライホイール軸、１０…巻胴逆転用フライホイール軸取付歯車、１１…巻胴正転用フライホイール軸取付歯車、１２…巻胴正転逆転切り換え用クラッチ、１３…巻胴逆転用中間歯車、１４…巻胴、１５…巻胴軸、１６…回転力遮断クラッチ、１７…伝達軸、１８…巻胴正転用伝達軸取付歯車、１９…巻胴逆転用伝達軸取付歯車、２０…釣合い錘、２１…釣合い錘ガイド装置、２２…釣合い錘ガイドレール。
【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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