(57)【要約】【課題】ゼーベック効果を利用した熱電気発電により、回生抵抗やインバータ、コンバータ等が発生する廃熱を直接電力に変換することで、シンプルでかつ小規模な構成により廃熱利用を行って省エネルギーを実現できるエレベータの熱電気発電装置を得る。【解決手段】力行運転時は、三相交流電源１をコンバータ２と平滑コンデンサ３により直流電源に変換し、その直流電源をインバータ４によって所望の周波数へ変換して巻上機モータ５に供給するとともに、回生運転時は、巻上機モータが発電する回生電力をインバータを介して平滑コンデンサへ戻し、回生電力を回生抵抗６で熱に変換して消費させるようにしたエレベータにおいて、回生抵抗に設けられ、回生抵抗から発生した熱をゼーベック効果を利用して電力に変換する熱電気発電装置１１を備え、熱電気発電装置の電力をエレベータシステム側で利用する。【選択図】図１
2009126700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
力行運転時は、三相交流電源をコンバータと平滑コンデンサにより直流電源に変換し、その直流電源をインバータによって所望の周波数へ変換して巻上機モータに供給するとともに、回生運転時は、前記巻上機モータが発電する回生電力を前記インバータを介して平滑コンデンサへ戻し、回生電力を回生抵抗で熱に変換して消費させるようにしたエレベータにおいて、
前記回生抵抗に設けられ、前記回生抵抗から発生した熱をゼーベック効果を利用して電力に変換する熱電気発電装置を備え、前記熱電気発電装置の電力をエレベータシステム側で利用することを特徴とするエレベータの熱電気発電装置。
【請求項２】
力行運転時は、三相交流電源をコンバータと平滑コンデンサにより直流電源に変換し、その直流電源をインバータによって所望の周波数へ変換して巻上機モータに供給するとともに、回生運転時は、前記巻上機モータが発電する回生電力を前記インバータを介して平滑コンデンサへ戻し、回生電力を回生抵抗で熱に変換して消費させるようにしたエレベータにおいて、
前記コンバータに設けられ、前記コンバータから発生した熱をゼーベック効果を利用して電力に変換する熱電気発電装置を備え、前記熱電気発電装置の電力をエレベータシステム側で利用することを特徴とするエレベータの熱電気発電装置。
【請求項３】
力行運転時は、三相交流電源をコンバータと平滑コンデンサにより直流電源に変換し、その直流電源をインバータによって所望の周波数へ変換して巻上機モータに供給するとともに、回生運転時は、前記巻上機モータが発電する回生電力を前記インバータを介して平滑コンデンサへ戻し、回生電力を回生抵抗で熱に変換して消費させるようにしたエレベータにおいて、
前記インバータに設けられ、前記インバータから発生した熱をゼーベック効果を利用して電力に変換する熱電気発電装置を備え、前記熱電気発電装置の電力をエレベータシステム側で利用することを特徴とするエレベータの熱電気発電装置。
【請求項４】
熱電気発電装置は、絶縁トランスを用いずに絶縁された電力を取り出せることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のエレベータの熱電気発電装置。
【請求項５】
熱電気発電装置で発生した電圧を蓄える蓄電用コンデンサと、前記蓄電用コンデンサに蓄えられた電圧を定電圧に変換してエレベータシステム側に電力供給する定電圧変換装置とを有する蓄電装置を更に備えたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレベータの熱電気発電装置。
【請求項６】
熱電気発電装置で発生した電圧を検出して各部で発生した電圧から温度検出を行う電圧検出器を備え、前記電圧検出器により異常温度検出を行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のエレベータの熱電気発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ゼーベック効果を利用した熱電気発電により、回生抵抗やインバータ、コンバータ等が発生する廃熱を直接電力に変換することで、省エネルギーを実現するエレベータの熱電気発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、販売されているエレベータの大半は、回生運転時のエネルギーを回生抵抗で熱に変換して消費している。また、高速で大容量のエレベータになればなるほど、インバータやコンバータでの発熱量も大きくなっている。回生エネルギーを直接利用する試みは、数多くなされているが、総じて大規模で複雑なシステム構成となっている。
【０００３】
また、エレベータの省エネルギーについての技術としては、回生エネルギーの有効活用を行うものが一般的であり、エレベータの回生時に発生する回生電力を再利用し省エネルギーを実現するとともに、電力需要ピーク時の電力消費量の削減要求に応えることができ、電気料金をより安価にすることで、運転電力費用を低減できるエレベータの制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−４８６７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のエレベータの制御装置では、充放電システムや回生エネルギーの想定機構など複雑で大規模となることが多く、余剰エネルギーは回生抵抗による熱に変換して消費している。また、直流母線と同一電位の場所以外で利用する場合には、絶縁トランスによるＤＣ−ＤＣ電源を構成する必要があるなどの問題点があった。
【０００６】
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、ゼーベック効果を利用した熱電気発電により、回生抵抗やインバータ、コンバータ等が発生する廃熱を直接電力に変換することで、シンプルでかつ小規模な構成により廃熱利用を行って省エネルギーを実現できるようにしたエレベータの熱電気発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るエレベータの熱電気発電装置においては、力行運転時は、三相交流電源をコンバータと平滑コンデンサにより直流電源に変換し、その直流電源をインバータによって所望の周波数へ変換して巻上機モータに供給するとともに、回生運転時は、巻上機モータが発電する回生電力をインバータを介して平滑コンデンサへ戻し、回生電力を回生抵抗で熱に変換して消費させるようにしたエレベータにおいて、回生抵抗に設けられ、回生抵抗から発生した熱をゼーベック効果を利用して電力に変換する熱電気発電装置を備え、熱電気発電装置の電力をエレベータシステム側で利用するものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、ゼーベック効果を利用した熱電気発電により、回生抵抗等が発生する廃熱を直接電力に変換することで、シンプルでかつ小規模な構成により廃熱利用を行って省エネルギーを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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の熱電気発電装置を示す回路構成図、図２は熱電気発電装置の基本原理を示す説明図、図３はこの発明の実施の形態１におけるエレベータの熱電気発電装置の蓄電システムを示す回路構成図である。
【００１０】
図１において、１は三相交流電源、２はコンバータ、３は平滑コンデンサ、４はインバータ、５は巻上機モータ、６は回生抵抗、７は回生制御用スイッチ、８はエレベータシステム側である。また、９はコンバータ２に熱的に接触するように設けられたコンバータ用熱電気発電装置、１０はインバータ４に熱的に接触するように設けられたインバータ用熱電気発電装置、１１は回生抵抗６に熱的に接触するように設けられた回生抵抗用熱電気発電装置である。
【００１１】
エレベータを動かすための電力供給は、通常、力行運転時は、三相交流電源１をコンバータ２と平滑コンデンサ３により直流電源に変換し、その直流電源をインバータ４によって所望の周波数へ変換して巻上機モータ５に供給している。また、回生運転時は、巻上機モータ５が発電をすることになるので、回生電力はインバータ４を介して平滑コンデンサ３へ戻る。この回生された電力を消費するために、回生抵抗６が設置され、回生制御用スイッチ７がＯＮすることで回生エネルギーを回生抵抗６で熱に変換して消費する。コンバータ２とインバータ４は、力行運転時、回生運転時に損失が発生して発熱する。また、回生抵抗６は、回生運転時に損失が発生し発熱する。したがって、このコンバータ、インバータ４及び回生抵抗６に、それぞれコンバータ用熱電気発電装置９、インバータ用熱電気発電装置１０及び回生抵抗用熱電気発電装置１１を取り付け、それぞれから発生した熱を電力に変換してエレベータシステム側８で電力利用するようにしたものである。
【００１２】
熱電気発電装置の基本原理は、図２に示すとおりである。すなわち、熱電気発電装置は、Ｐ型熱電材料１２とＮ型熱電材料１３とを導電材料１４を介して図２のように接続し、その両端の高温部１５と低温部１６に温度差を発生させることで電子の移動を発生させて、熱エネルギーを電気エネルギーとして取り出す装置である。最近の熱電気発電装置としては、金属材料からなる熱電材料に代わって、高温でも劣化せず、毒性元素も含まない酸化物材料（セラミックス材料）からなる熱電材料が開発され実用化されている。
【００１３】
図３はエレベータの熱電気発電装置の蓄電システムを示す回路構成図である。図３において、９〜１１は熱電気発電装置、１７は熱電気発電装置９〜１１により発生した電圧を蓄えるための蓄電装置、１８は蓄電装置１７内に設けられた蓄電用コンデンサで、熱電気発電装置９〜１１により発生した電圧を蓄える。１９は蓄電装置１７内に設けられた定電圧変換装置で、蓄電用コンデンサ１８に蓄えられた電圧を定電圧変換して電力供給を行い、エレベータシステム側８で利用する。２０は熱電気発電装置９〜１１により発生した電圧を検出する電圧検出器で、各部で発生した電圧から温度検出を行い、異常温度検出機能を可能としている。
【００１４】
上記熱電気発電装置９〜１１の特徴は、発生する電力が絶縁であるということである。もし、従来のように平滑コンデンサ３から回生電力をそのまま使う場合、その電力は平滑コンデンサ３と同じ電位系でしか利用できないものであった。したがって、エレベータシステム側８内の例えば接地系の電源などで利用する場合、絶縁トランスを用いて絶縁電源を構成する必要があり、絶縁距離などを考えて機器を構成すると、非常に大規模なシステム構成となってしまう。これに対して、熱電気発電装置の場合は、発生電力が絶縁電源であるので、どの電位系の電源に対しても容易に利用することが可能である。また、ゼーベック効果は温度差に比例した電圧を発生するので、発生した電圧から逆に温度差を知ることが可能である。したがって、熱電気発電装置９〜１１により発生した電圧を検出する電圧検出器２０により各部で発生した電圧から温度検出を行い、異常温度検出機能も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施の形態１におけるエレベータの熱電気発電装置を示す回路構成図である。
【図２】熱電気発電装置の基本原理を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるエレベータの熱電気発電装置の蓄電システムを示す回路構成図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  三相交流電源
２  コンバータ
３  平滑コンデンサ
４  インバータ
５  巻上機モータ
６  回生抵抗
７  回生制御用スイッチ
８  エレベータシステム側
９  コンバータ用熱電気発電装置
１０  インバータ用熱電気発電装置
１１  回生抵抗用熱電気発電装置
１２  Ｐ型熱電材料
１３  Ｎ型熱電材料
１４  導電材料
１５  高温部
１６  低温部
１７  蓄電装置
１８  蓄電用コンデンサ
１９  定電圧変換装置
２０  電圧検出器
【図１】
2009126700.tif 000003
【図２】
2009126700.tif 000004
【図３】
2009126700.tif 000005