(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻上機及び制御盤を昇降路内に配設して昇降路頂部に機械室を設けないエレベータの制御装置であって、
交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、
直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、
上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に直流母線に蓄積された直流電力を供給する電力蓄積手段と、
上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御手段と
を備え、
上記電力蓄積手段は、２次電池と当該２次電池を充放電制御するＤＣ−ＤＣコンバータとから構成され、上記２次電池は、複数個の単電池を棒状に直列接統し、前記昇降路内に垂直方向に設置したことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置の２次電池は、複数個の単電池の端子部を接続固定して、両端にメネジの端子を取り付けた組電池を１組として、それを複数組１本の棒状に接続するものにおいて、接続は両ネジボルトを用い、円筒のケースの中に複数組の組電池を収めたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置の単電池は、圧力安全弁のある方を上に配置することを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置は、昇降路とかごの隙間に設置することを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置は、昇降路内の四隅、レール近傍、または昇降路内のケーブル近傍のいずれかに設置することを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置の上方、下方、または上下方両方のいずれかに強制風冷のための冷却装置を備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置に垂直方向に風が流れる空冷フィンを取り付けたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載のエレベータの制御装置において、
上記電力蓄積装置の温度を測定する温度測定装置と、
上記温度測定装置による検出温度が所定値以上のときに、上記冷却装置を動作させる制御装置と
をさらに備えたことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載のエレベータの制御装置において、
上記温度測定装置は、上記冷却装置のない側の末端付近の単電池、または上記冷却装置が両側にある場合は中心付近の単電池の側面の温度を測定することを特徴とするエレベータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウムイオン電池等の２次電池を応用した省エネルギー形のエレベータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の２次電池を応用してエレベータを制御する制御装置の基本構成図である。
図４において、１は三相交流電源、２は三相交流電源１から出力される交流電力を直流電力に変換するダイオード等で構成されたコンバータを示し、コンバータ２で変換された直流電力は直流母線３に供給される。４はエレベータの速度位置制御を行う後述する速度制御装置により制御されるインバータであり、直流母線３を介して供給される直流を所望の可変電圧可変周波数の交流に変換して交流モータ５を供給することにより、交流モータ５に直結されたエレベータの巻上機６を回転駆動させることで、巻上機６に巻き掛けられたロープ７がその両端に接続されたかご８及び釣り合い錘９を昇降制御してかご８内の乗客を所定の階床に移動させるようになされている。
【０００３】
ここで、かご８と釣り合い錘９の重量は、定員の半分の乗客がかご８内に乗車した時、ほぼ同じになるよう設計されている。すなわち、無負荷でかご８を昇降させる場合に、かご８の下降時は力行運転、上昇時は回生運転となる。逆に、定員乗車でかご８を下降させる場合に、かご８の下降時は回生運転、上昇時は力行運転となる。
【０００４】
１０はマイクロコンピュータ等で構成されたエレベータ制御回路で、エレベータ全体の管理・制御を行う。１１は、直流母線３間に設けられて、エレベータの回生運転時に電力を蓄積し、力行運転時にインバータ４にコンバータ２と共に蓄積された電力を供給する電力蓄積装置を示し、２次電池１２と当該２次電池１２を充放電制御するＤＣ−ＤＣコンバータ１３とから構成される。
【０００５】
ここで、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３は、リアクトル１３ａ、このリアクトル１３ａに直列接続された充電電流制御用ゲート１３ｂ、後述する放電電流制御用ゲート１３ｄに逆並列接続されたダイオード１３ｃでなる降圧型チョッパ回路と、リアクトル１３ａ、このリアクトル１３ａに直列接続された放電電流制御用ゲート１３ｄ、上記充電電流制御用ゲート１３ｂに逆並列接続されたダイオード１３ｅでなる昇圧型チョッパ回路とを備えてなり、充電電流制御用ゲート１３ｂと放電電流制御用ゲート１３ｄは、電力蓄積装置１１の充放電状態を計測する充放電状態計測器１４からの計測値及び電圧計測器１８からの計測値に基づいて充放電制御回路１５により制御される。なお、この従来例での充放電状態計測器１４としては、２次電池１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１３との間に設けられる電流計測器が用いられる。
【０００６】
１６と１７は、直流母線３間に設けられた回生電流制御用ゲートと回生抵抗、１８は、直流母線３の電圧を計測する電圧計測器、１９は、後述する速度制御回路からの回生制御指令に基づいて動作する回生制御回路を示し、回生電流制御用ゲート１６は、回生運転時に、電圧計測器１７による計測電圧が所定値以上の時に回生制御回路１９の制御に基づいてＯＮパルス幅が制御されるようになされ、回生電力は回生抵抗１７で放電されて熱エネルギーに変換され消費される。
【０００７】
２０は巻上機６に直結されたエンコーダ、２１はエレベータ制御回路１０からの指令に基づき速度指令とエンコーダ２２からの速度帰還出力とに基づいてインバータ４の出力電圧・出力周波数を制御することによりエレベータを位置・速度制御する速度制御回路を示す。
【０００８】
次に、上記構成に係る動作について説明する。
エレベータの力行運転時は、三相交流電源１および電力蓄積装置１１の両方からインバータ４に電力が供給される。電力蓄積装置１１は、２次電池１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１３で構成され、充放電制御回路１５により制御される。一般的に、装置を小型、安価に構成するため、２次電池１２の個数は少なく押さえられ、２次電池１２の出力電圧は直流母線３の電圧よりも低い。そして、直流母線３の電圧は、基本的に三相交流電源１を整流した電圧近辺で制御される。従って、２次電池１２の充電時は直流母線３の母線電圧を下降し、放電時は直流母線３の母線電圧に昇降させる必要があり、この為、ＤＣ−ＤＣコンバータ１３が採用される。このＤＣ−ＤＣコンバータ１３の充電電流制御用ゲート１３ｂ、放電電流制御用ゲート１３ｄの制御を充放電制御回路１５により行う。
【０００９】
図５と図６は、充放電制御回路１５の放電時と充電時の制御を示すフローチャートである。
最初に、図５に示す放電制御時について説明する。
制御系として、電圧制御に電流制御マイナーループ等を構成し、より安定性の高い制御をしてもよいが、ここでは、簡単化のため、母線電圧で制御する方式で説明する。
【００１０】
まず、電圧計測器１７により直流母線３の母線電圧が計測される（ステップＳ１１）。充放電制御回路１５は、その計測電圧を所望の電圧設定値と比較し、計測電圧が電圧設定値を超えているか否かを判定し（ステップＳ１２）、計測電圧が設定値を超えていなければ、次に、充放電状態計測器１４による２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えたか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００１１】
これらの判定により、計測電圧が設定値を超えた時、または計測電圧が設定値を超えない場合であっても２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えた時には、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を短くすべく、現在のＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを減算して新たなゲートＯＮ時間を求める（ステップＳ１４）。
【００１２】
他方、上記ステップＳ１３において、電流検出器１４による２次電池１２の放電電流の計測値が所定値を越えていないと判定された場合には、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くすべく、現在のＯＮ時間に対し調整時間ＤＴを加算して新たなゲートＯＮ時間を求める（ステップＳ１５）。このようにして求められたゲートＯＮ時間に基づいて放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮ制御を行うと共に、求められたゲートＯＮ時間を現在のＯＮ時間として内蔵メモリに記憶する（ステップＳ１６）。
【００１３】
このように、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くすることにより、より多くの電流を２次電池１２より流させ、その結果、供給電力を大きくするとともに、電力供給により直流母線３の母線電圧を上昇させる。力行時運転で考えると、エレベータは電力供給を必要としており、この電力を上記２次電池１２からの放電および三相交流電源１からの供給でまかなう。母線電圧を三相交流電源１からの供給によるコンバータ２の出力電圧よりも高く制御すると、すべての電力は２次電池１２から供給される。しかし、安価な電力蓄積装置１１を構成するため、すべての電力を２次電池１２から供給せず、適切な割合で２次電池１２からの供給と三相交流電源１からの供給を行うように設計されている。
【００１４】
すなわち、図５中において、放電電流の計測値を供給分担相当電流（所定値）と比較し、所定値を越えていれば放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を長くし、さらに供給量を増大させるが、放電電流の計測値が所定値を越えていなければ、放電電流制御用ゲート１３ｄのＯＮパルス幅を短くし、電力供給をクリップする。このようにすれば、インバータ４が必要とする電力の内、２次電池１２から供給する分はクリップされるから、直流母線３の母線電圧は低くなり、結果的にコンバータ２から供給が開始される。これらは、非常に短い時間で行われるので、実際は、エレベータの必要な電力を供給するために、適切な母線電圧に落ち着き、２次電池１２と三相交流電源１から所望の比率で電力を供給することが可能となる。
【００１５】
次に、図６に示す充電制御時について説明する。
交流モータ５からの電力回生があった場合、直流母線３の母線電圧はその回生電力により上昇する。この電圧がコンバータ２の出力電圧よりも高くなった場合には三相交流電源１からの電力供給は停止する。電力蓄積装置１１が無い場合にこの状態が続くと直流母線３の電圧が上昇するため、直流母線３の母線電圧を検出する電圧計測器１７の計測電圧値がある所定電圧まで達すると、回生制御回路１９は作動し、回生電流制御用ゲート１６を閉成させる。これにより、回生抵抗１７に電力が流され、回生電力が消費されるとともに、電磁ブレーキ効果によりエレベータが減速される。しかし、電力蓄積装置１１がある場合には、所定電圧以下の電圧で、充放電制御回路１５の制御により、その電力が電力蓄積装置１１に充電される。
【００１６】
すなわち、図６に示すように、充放電制御回路１５は、電圧計測器１７による直流母線３の母線電圧の計測値が所定電圧を越えていれば、回生状態であることを検知し、充電電流制御用ゲート１３ｂのＯＮパルス幅を長くすることにより、２次電池１２への充電電流を増大させる（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２３）。やがて、エレベータからの回生電力が少なくなると、これに従って直流母線３の電圧も低下し、電圧計測器１７の計測値が所定電圧を超えなくなるので、充電電流制御用ゲート１３ｂのＯＮパルス幅を短く制御し、充電電力も小さく制御される（ステップＳ２１→Ｓ２２→Ｓ２４）。
【００１７】
このように、直流母線３の母線電圧を監視し充電電力を制御することにより、母線電圧が適切な範囲に制御され、充電が行われる。また、従来、回生電力で消費していた電力を蓄積し、再利用することにより、省エネが実現される。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、機械室を必要としないエレベータ、例えば、巻上機６および制御盤を昇降路内に配設して機械室を設けないエレベータが普及してきており、上述した従来例に示す省エネルギー型のエレベータでは、多数の電力蓄積装置１１を必要とするため、実装するためのスペースが課題であった。
【００１９】
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、電力蓄積装置の実装を省スペース化することができ、機械室を設けないエレベータに適用できるエレベータの制御装置を得ることを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエレベータの制御装置は、巻上機及び制御盤を昇降路内に配設して昇降路頂部に機械室を設けないエレベータの制御装置であって、交流電源からの交流電力を整流して直流電力に変換するコンバータと、直流電力を可変電圧可変周波数の交流電力に変換して電動機を駆動しエレベータを運転するインバータと、上記コンバータと上記インバータとの間の直流母線間に設けられて、エレベータの回生運転時に直流母線からの直流電力を蓄積し、力行運転時に直流母線に蓄積された直流電力を供給する電力蓄積手段と、上記直流母線に対する上記電力蓄積装置の充放電を制御する充放電制御手段とを備え、上記電力蓄積手段は、２次電池と当該２次電池を充放電制御するＤＣ−ＤＣコンバータとから構成され、上記２次電池は、複数個の単電池を棒状に直列接統し、前記昇降路内に垂直方向に設置したことを特徴とするものである。
【００２２】
また、上記電力蓄積装置の２次電池は、複数個の単電池の端子部を接続固定して、両端にメネジの端子を取り付けた組電池を１組として、それを複数組１本の棒状に接続するものにおいて、接続は両ネジボルトを用い、円筒のケースの中に複数組の組電池を収めたことを特徴とするものである。
【００２３】
また、上記電力蓄積装置の単電池は、圧力安全弁のある方を上に配置することを特徴とするものである。
【００２４】
また、上記電力蓄積装置は、昇降路とかごの隙間に設置することを特徴とするものである。
【００２５】
また、上記電力蓄積装置は、昇降路内の四隅、レール近傍、または昇降路内のケーブル近傍のいずれかに設置することを特徴とするものである。
【００２６】
また、上記電力蓄積装置の上方、下方、または上下方両方のいずれかに強制風冷のための冷却装置を備えたことを特徴とするものである。
【００２７】
また、上記電力蓄積装置に垂直方向に風が流れる空冷フィンを取り付けたことを特徴とするものである。
【００２８】
また、上記電力蓄積装置の温度を測定する温度測定装置と、上記温度測定装置による検出温度が所定値以上のときに、上記冷却装置を動作させる制御装置とをさらに備えたことを特徴とするものである。
【００２９】
さらに、上記温度測定装置は、上記冷却装置のない側の末端付近の単電池、または上記冷却装置が両側にある場合は中心付近の単電池の側面の温度を測定することを特徴とするものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
この発明においては、従来例と同様に図４に示す構成を備えて電力蓄積装置の２次電池の充放電制御が行われる。ただし、この発明では、後述するように、巻上機は、昇降路内のピット部に配設されると共に、その他の制御構成を有する制御盤は、昇降路内壁に設けられ、昇降路頂部に機械室は設けない。
この発明では、電力蓄積装置の２次電池を、単電池を複数個直列接続した構成として、電力蓄積装置の実装を省スペース化し、機械室を設けないエレベータに適用するようにしている。
以下、具体的な実施の形態について詳述する。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電力蓄積装置の２次電池部の構成例を示す図である。
図１において、２２は、図４に示す電力蓄積装置１１の２次電池１２に用いられる組電池を示し、この組電池２２は、図２（ａ）に示すように、ニッケル水素電池等の単電池２３を複数個直列に組み合わせて接続した構造を有する。単電池２３には、電池内圧異常時に減圧するための圧力安全弁２３ａが設けられている。
【００３２】
ここで、複数個の単電池２３の接続は、端子間の接触抵抗を低減するため、溶接等が用いられる。また、図２（ｂ）に示すように、組電池２２の両端には溶接等で取り付けられたメネジ端子２５が設けられ、これら組電池２２は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、オネジでなる両ネジボルト端子２５によって連結され複数組直列に接続される。すなわち、組電池２２は、必要な容量もしくは電圧に応じて、図２（ｂ）に示すように、所定の複数組を両ネジボルト端子２５によって直列接続され、一本の更に長い棒状の組電池を構成している。
【００３３】
図１に戻って、２６はアルミ等でなる円筒の金属ケースで、この金属ケース２６内に、長い棒状の組電池２２を熱伝導が損なわないようにして密着して封入する。２７は冷却フィンであり、金属ケース２６に所要の冷却能力に応じて必要枚数、垂直方向に風が流れるように取り付ける。２８は冷却ファンであり、組電池２２の上方もしくは下方もしくは上下方両方に必要に応じて取り付ける。２９は風洞ダクトである。図中、風洞ダクト２９は直方体としたが、設置場所によっては円筒ダクトでもよい。強制風冷を行わない場合は、冷却ファン２８、風洞ダクト２９は不要である。
【００３４】
さらに、３０は温度検出センサであり、少なくとも、冷却ファン２８のない側の末端付近の単電池、もしくは、冷却ファン２８が両側にある場合は中心付近の単電池の側面を測定する。３１は、冷却ファン駆動制御装置であり、温度検出センサ３０により測定した温度が所定値以上であれば、冷却装置を動作させる。
【００３５】
次に、図３は、上記の如く構成でなる電力蓄積装置１１の２次電池１２のエレベータ昇降路内における実装例を示す図である。
図３において、３２は図４に示すエレベータのかご８、釣り合い錘９等のガイドレール、３３は昇降路、３４は昇降路３３内の電線であり、昇降路３３のピット部に図４に示す巻上機６が配設され、図４に示す制御構成を有する制御盤３６は、昇降路３３内壁に設けられ、昇降路頂部に機械室を設けない構造となっている。
【００３６】
ここで、２次電池１２として用いられる組電池２２は、圧力安全弁２３ａがある方を上に昇降路３３内に垂直方向に設置する。設置場所は、昇降路３３とかごの隙間で、昇降路３３の四隅、もしくは、レール近傍、もしくは昇降路３３に設置したケーブル近傍に設置する。これは、昇降路３３のデッドスペースである四隅であるとか、昇降路３３内に垂直方向に設置されるガイドレール３２、電線３４の側に設置した方が、取付けを共用化できるとか、スペースの有効利用になるためである。
【００３７】
従って、上述した如く、エレベータの制御装置においては、次のような効果を奏する。
電力蓄積装置１１の２次電池１２として、単電池２３を複数個直列接続して棒状に構成したので、昇降路３３内に垂直方向に設置有効スペースを備える、機械室を備えないタイプのエレベータの場合、非常に省スペースである。
また、圧力安全弁２３ａを備える単電池２３の場合、圧力安全弁２３ａを上向きに設置するので、安全弁の機能を阻害しない。
【００３８】
また、昇降路３３のデッドスペースである四隅に設置すると、スペースの有効利用になる。また、昇降路３３内に垂直方向に設置されるガイドレール３２、昇降路内電線３４の側に設置すると、取付けを共用化できるとか、スペースの有効利用になる。
また、過度な温度上昇に対して、充放電特性が悪化、更には、電池故障に至る可能性がある二次電池に対して、冷却フィン２７、冷却ファン２８を用いることにより、効率的にかつ省スペースで冷却効果をもたらすことができる。
【００３９】
また、冷却フィン２７だけの空冷の場合、昇降路３３の垂直方向に風が流れるように冷却フィン２７を配置したので、エレベータの走行で発生する垂直方向の風で効率的に冷却が可能であり、冷却ファン２８が不要になり、更に省スペースを実現できる。
また、組電池２２の最大温度を想定した位置に温度センサ３０を配置したため、温度センサ３０を最小限に少なくすることができる。
さらに、温度センサ３０と、冷却ファン駆動制御装置３３により、温度が所定以上になったときだけ、すなわち、必要時のみ冷却することとしたので、省エネにも貢献する。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、電力蓄積装置の２次電池として、単電池を複数個直列接続して構成したので、電力蓄積装置の実装を省スペース化することができ、機械室を設けないエレベータに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る電力蓄積装置の２次電池部の構成を示す説明図である。
【図２】  図１の長い棒状の組電池２２の接続構成を示す説明図である。
【図３】  電力蓄積装置１１の２次電池１２のエレベータ昇降路内における実装例を示す説明図である。
【図４】  エレベータの制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】  図４に示す充放電制御回路１５の放電時の制御を示すフローチャートである。
【図６】  図４に示す充放電制御回路１５の充電時の制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  三相交流電源、２  コンバータ、３  直流母線、４  インバータ、５  交流モータ、６  巻上機、７  ロープ、８  かご、９  釣り合い錘、１０  エレベータ制御回路、１１  電力蓄積装置、１２  ２次電池、１３  ＤＣ−ＤＣコンバータ、１４，１４Ａ  充放電状態計測装置、１５  充放電制御回路、１６  回生電流制御用ゲート、１７  回生抵抗、１８  電圧計測器、１９，１９Ａ  回生制御回路、２０  エンコーダ、２１  速度制御回路、２２  組電池、２３  単電池、２３ａ  圧力安全弁、２４  メネジ端子、２５  両ネジボルト端子、２６  金属ケース、２７  冷却フィン、２８  冷却ファン、２９  風洞ダクト、３０  温度検出センサ、３１  冷却ファン駆動制御装置、３２  ガイドレール、３３  昇降路、３４  昇降路内電線。
【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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