特許 6371696 エレベータの強風管制運転装置及び強風管制運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6371696

(24)【登録日】2018年7月20日

(45)【発行日】2018年8月8日

(54)【発明の名称】エレベータの強風管制運転装置及び強風管制運転方法

(51)【国際特許分類】

   B66B 5/02 20060101AFI20180730BHJP

【ＦＩ】

   B66B5/02 Q

【請求項の数】8

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-248722(P2014-248722)

(22)【出願日】2014年12月9日

(65)【公開番号】特開2016-108124(P2016-108124A)

(43)【公開日】2016年6月20日

【審査請求日】2017年2月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000232955

【氏名又は名称】株式会社日立ビルシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】高橋 巧

【審査官】 岡崎 克彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０６０１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１６４３８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９５２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０６３４２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６６Ｂ ５／００− ５／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

強風時に強風管制運転として屋外エレベータを減速運転させ、あるいは運転を停止させるエレベータの強風管制運転装置であって、
風速を計測する風速計と、風速により屋外エレベータの外側面に受けた力から算出したかご内振動が許容振動値となる時の風速を制限風速として定めておく事前設定手段、計測した風速の所定割合を初期風速とし、計測した風速と初期風速の差分を評価対象風速として、制限風速と評価対象風速の比較により前記強風管制運転を実施する判定手段を備えたことを特徴とするエレベータの強風管制運転装置。

【請求項2】

請求項１に記載のエレベータの強風管制運転装置であって、
計測した風速と初期風速の差分である評価対象風速を求めるために、前記風速に比例して定めることを特徴とするエレベータの強風管制運転装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のエレベータの強風管制運転装置であって、
屋外エレベータの外側面は、エレベータかごの背面と両側面であり、エレベータかごの背面に受けた風速による力と、エレベータかごの両側面に受けた風速による力の合成力からかご内振動を算出していることを特徴とするエレベータの強風管制運転装置。

【請求項4】

請求項３に記載のエレベータの強風管制運転装置であって、
かご内振動は、風速による力の合成力から求めたかご内振動とエレベータかごの上下動に伴うかご内振動の和として定められていることを特徴とするエレベータの強風管制運転置。

【請求項5】

強風時に強風管制運転として屋外エレベータを減速運転させ、あるいは運転を停止させ
るエレベータの強風管制運転方法であって、
風速により屋外エレベータの外側面に受けた力から算出したかご内振動が許容振動値となる時の風速を制限風速として定めておき、計測した風速の所定割合を初期風速とし、計測した風速と初期風速の差分を評価対象風速として、制限風速と評価対象風速の比較によりとの比較により前記強風管制運転を実施することを特徴とするエレベータの強風管制運転方法。

【請求項6】

請求項５に記載のエレベータの強風管制運転方法であって、
計測した風速と初期風速の差分である評価対象風速を求めるために、前記風速に比例して定めることを特徴とするエレベータの強風管制運転方法。

【請求項7】

請求項５または請求項６に記載のエレベータの強風管制運転方法であって、
屋外エレベータの外側面は、エレベータかごの背面と両側面であり、エレベータかごの背面に受けた風速による力と、エレベータかごの両側面に受けた風速による力の合成力からかご内振動を算出していることを特徴とするエレベータの強風管制運転方法。

【請求項8】

請求項７に記載のエレベータの強風管制運転方法であって、
かご内振動は、風速による力の合成力から求めたかご内振動とエレベータかごの上下動に伴うかご内振動の和として定められていることを特徴とするエレベータの強風管制運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、強風による屋外エレベータへの影響を考慮した運転制御を行うエレベータの強風管制運転装置及び強風管制運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エレベータを屋外に設置する場合、エレベータの運転が風に影響されることが懸念される。例えば、ロープ類が昇降路内の機器類に引っ掛かるといった不具合が発生することがある。通常、これらによる乗客の閉じ込めや各種機器類の損傷を防止するため、強風管制運転を実行する。

【0003】

強風管制運転に係る従来の屋外エレベータ運転制御としては、特許文献１（特開２０１４−１５１９９９号公報）に記載のものが知られている。特許文献１では、建物の上部に風速計を設置し、所定値を超える風速が計測された場合にエレベータを減速運転させ、あるいは乗客を降ろした後にエレベータの運転を停止するなどの強風管制運転が実施されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１５１９９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、従来の強風管制運転では、強風による乗客の乗り心地を把握できず、乗客に不快感を与えてしまうという問題があった。

【0006】

本発明の目的とするところは、屋外に設置する強風管制運転において強風によるエレベータの乗り心地を検討し、最適なエレベータの強風管制運転装置及び強風管制運転方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

以上のことから本発明においては、強風時に強風管制運転として屋外エレベータを減速運転させ、あるいは運転を停止させるエレベータの強風管制運転装置であって、風速を計測する風速計と、風速により屋外エレベータの外側面に受けた力から算出したかご内振動が許容振動値となる時の風速を制限風速として定めておく事前設定手段、計測した風速から求めた評価対象風速との比較により強風管制運転を実施する判定手段を備えたことを特徴とする。

【0008】

また本発明においては、強風時に強風管制運転として屋外エレベータを減速運転させ、あるいは運転を停止させるエレベータの強風管制運転方法であって、風速により屋外エレベータの外側面に受けた力から算出したかご内振動が許容振動値となる時の風速を制限風速として定めておき、計測した風速から求めた評価対象風速との比較により強風管制運転を実施する。

【発明の効果】

【0009】

強風によるエレベータの乗り心地を検討し、屋外に設置する風速計の設定値を最適にすることにより、最適な強風時管制運転を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係る強風管制運転装置の処理フローを示す図。

【図2】本発明の実施の形態における風速計を設置した建物の外観を示す図。

【図3】展望用エレベータかごの昇降路の平面を示す図。

【図4a】ガイドローラ部分１０の平面を示す図。

【図4b】ガイドローラ部分１０の側面を示す図。

【図5】ガイドローラ部分１０と、かご用ガイドレール９の接触対向状況を示す図。

【図6】ガイドローラ１０内のばね定数ｋを示す図。

【図7】風速によるかごの振動をまとめた図。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

【実施例】

【0012】

以下本発明の実施例について説明するが、その前提として本発明が適用可能な一般的なエレベータ構造を図２から図５で説明する。

【0013】

図２は本発明の実施の形態における風速計を設置した建物の外観図である。

【0014】

図２において、１は屋外エレベータが設置された建物、２は建物の屋外部分に設置された風速計である。この場合にエレベータは屋外エレベータであり、エレベータの昇降路は建物１の屋外部分に形成されている。このため、昇降路頂部の機械室２０は、建物１から張り出す形で建物屋上部分に形成されている。機械室２０内には巻上機３が設置され、この巻上機３に主ロープ４が巻回されている。主ロープ４の一端側はかご５、他端側はカウンターウェイト６に取り付けられている。また、昇降路頂部の機械室２０には、ガバナ７が設置され、このガバナ７にガバナロープ８が巻回されている。この図に示すように、主ロープ４、ガバナロープ８が屋外に設置されており、直接、風にさらされている。

【0015】

なお図２において２１は、建物１の各階外壁側に設けられた建物側エレベータドアであり、展望用エレベータかご５のかごドア２２は、各階に停止した状態で建物側エレベータドア２１に対向する場所に位置づけられる。図２の展望用エレベータかご５において、かごドア２２が取り付けられた面を正面とするとき、展望用エレベータかご５の背面（図示の左側）には、乗客の視界確保のためにガラスなどの透明部材で形成された展望窓２４が設けられている。さらに展望用エレベータかご５の両側面（図示の手前側）には、立枠２３が高さ方向に形成されており、立枠２３に取り付けられたガイドローラが建物側のガイドレール（図示せず）と接触対向することで、ガイドレールに沿って昇降する。

【0016】

図３は展望用エレベータかごの昇降路の平面図でありかご５を上部から見た図である。この平面図では、エレベータ中心部位置にＸＹ平面の原点Ｏをおいて表示している。図３の例では、エレベータ中心部位置（ＸＹ平面の原点Ｏ）を、巻上機３に巻回される主ロープ４の中心部位置として表示している。

【0017】

図３において、Ｘ方向がエレベータかご５の側面方向（立枠２３の方向ＲＧ：レールゲージ方向）を示し、Ｙ方向が展望用エレベータかご５の前後方向を示している。Ｙ方向上面が展望用エレベータかご５の背面であり、ガラスなどの透明部材で展望窓２４が形成されている。Ｙ方向下面が展望用エレベータかご５の正面であり、展望用エレベータかご５のかごドア２２が形成されている。エレベータかご５は、エレベータかご両側部近傍に高さ方向に設置されるかご用ガイドレール９に沿って昇降される。図３において、１０はエレベータかご両側部近傍に構成されるガイドローラ部分を示している。ガイドローラ部分１０は、建物側のかご用ガイドレール９に接触対向する。

【0018】

なおカウンターウェート６についても、両側部近傍に設置されるガイドレールに沿って昇降する構成となっている。従って、以下に説明する強風管制運転装置及び方法は、そのままカウンターウェート６を監視対象として適用可能である。

【0019】

図４に展望用エレベータかごのガイドローラ部分１０を示す。ガイドローラは、エレベータかご室の両側面のそれぞれ上下に配置されており、図４はそのうちの１つのガイドローラ部分１０を示している。このうち図４ａはガイドローラ部分１０の平面図であり、図３のガイドローラ部分１０を方向Ａから見た図である。また図４ｂはガイドローラ部分１０の側面図であり、図３のガイドローラ部分１０を方向Ｂから見た図を示している。

【0020】

また図５は、かご５側のガイドローラ部分１０と、建物側のかご用ガイドレール９の接触対向状況を示している。ガイドローラ部分１０は、左右ローラＲＲ、ＲＬと、垂直ローラＲＰの３組のローラで構成されており、Ｔ字状のかご用ガイドレール９の脚部９Ｔの両側面を左右ローラＲＲ、ＲＬで挟み、かつかご用ガイドレール９の脚部９Ｔの端部を垂直ローラＲＰで抑えている。

【0021】

これらの図に示すように、ガイドローラ部分１０は左右ローラＲＲ、ＲＬと、垂直ローラＲＰの３組のローラで構成されており、ベース部分Ｂにおいてエレベータかご室５に固定されている。またこの構成によれば、図４ａに示すように左右ローラＲＲ、ＲＬは、その軸位置に対して、左右方向１１に振動を受けており、この左右方向１１がかごのレールゲージＲＧ方向である。図４ｂにおいて垂直ローラＲＰは、その軸位置に対して、左右方向１２に振動を受けており、この左右方向１２がかごの前後方向である。

【0022】

このように、左右ローラＲＲ、ＲＬは、かごのＲＧ方向の振動を受け、これをｘ軸方向とするとき、垂直ローラＲＰは、かごの前後方向の振動を受け、これをｙ軸方向とする。従ってエレベータかごのガイドローラは、その上下移動の際に、ｘ軸、ｙ軸方向に変位を受けていることになる。これらのｘ軸、ｙ軸方向の変位は、それぞれのばねＳＲ、ＳＬ、ＳＰにより受け止められ、吸収される。

【0023】

以上、図２から図５により、本発明が適用可能な一般的なエレベータの構造を説明した。係るエレベータにおいては、ガイドローラ部分１０において上下移動に伴う振動を受けている。以下においては、さらにガイドローラ部分１０における風速に伴う振動を考慮する。そのうえで本発明においては、風速と振動の関係を明確にし、解析の結果定まるかご内振動を所定以下に制限する制限風速に応じて強風管制運転を実行する。

【0024】

まず風速と振動の関係について、以下解析手法と解析結果について説明する。この解析では、風速による変位量からかご内振動を求めている。一般に、ガイドローラＲの変位量δ_ｘ、ｙは、（１）式により算出できる。この（１）式において、δ_ｘ、ｙは、ガイドローラ中心部のＲＧ方向（ｘ）もしくは前後方向（ｙ）の変位量［ｍｍ］であり、Ｆ_ｘ、ｙはガイドローラ中心部のばねＳＲ、ＳＬ、ＳＰのＲＧ方向（ｘ）もしくは前後方向（ｙ）にかかる力［Ｎ］であり、ｋはばね定数［Ｎ／ｍｍ］である。
［数１］
δ_ｘ、ｙ＝Ｆ_ｘ、ｙ／ｋ×１０００ ・・・ （１）
この（１）式において、力Ｆ_ｘ、ｙが、風速により生じたものと仮定する。この時の風速によりガイドローラＲにかかる力Ｆ_ｘ、ｙは、レールゲージＲＧ方向であるｘ方向の力Ｆ_ｘと前後方向であるｙ方向の力の合成として求めることができ、ｘ方向の力Ｆ_ｘは（２）式により、ｙ方向の力Ｆ_ｙは（３）式により算出することができる。

【0025】

但し、これらの式において、Ｓ_１はかごの側面面積［ｍ^２］、Ｓ_２はかごの背面面積［ｍ^２］、Ｐ_Ｗは風圧力［Ｎ／ｍ^２］であり、はね定数ｋは図６に示す値である。図６によれば、はね定数ｋはガイドローラＲの変位δ量［ｍｍ］に従って適切な値として設定される。これらはエレベータの外側面に受けた力を求めたものである。
［数２］
Ｆ_ｘ＝１／２（Ｓ_１×Ｐ_Ｗ）・・・ （２）
［数３］
Ｆ_ｙ＝１／４（Ｓ_２×Ｐ_Ｗ）・・・ （３）
次に、かご内振動を（４）式により算出する。（４）式は、かご質量とガイドローラのバネからなる振動系の運動方程式を意味している。ここで、ｘ”はかご内振動［ｇａｌ＝ｃｍ／ｓ^２］、ｆ_ｎはかごの固有振動数［Ｈｚ］、ｘはかごの最大振幅［ｍｍ］である。
［数４］
ｘ”＝（２π×ｆ_ｎ）^２×（１／２）ｘ／１０・・・ （４）
（４）式においてかごの固有振動数は、（５）式により算出できる。但し、（４）式において、ｍはかご重量［ｋｇ］、αはかご重量補正係数（＝０．８）、ｋ_２はバネのバネ定数［Ｎ／ｍｍ］（＝１３７．２）である。
［数５］
ｆ_ｎ＝（１／２π）×√（ｋ_２／ｍα）・・・ （５）
また、エレベータ走行時のかご内振動を検討するため、（５）式より算出した値ｘ”に高速エレベータ（ＨＶＦ）の平均かご振動１０ｇａｌを加える。

【0026】

上記により算出した風速によるかごの振動を図７のようにまとめる。図７では、風速ごとにかご内振動を○×で評価したものであり、風速がＶ３以上になると、中低速エレベータの許容振動値である２０ｇａｌを超えることを表している。

【0027】

ここでは、風速Ｖ［ｍ／ｓ］は、初期風速Ｖ０［ｍ／ｓ］から順次増大して、各風速値に変位すると考えている。これは、初期風速Ｖ０が気象庁のデータ（２００９／０３〜２０１０／０３）［１］より１０分間の最大瞬間風速と平均風速の比を調べたところ、各風速の２／５の値が初期風速となるという結果を得たことによる。よって、初期風速Ｖ０＝各風速の２／５としている。また、かごの振動において、風の向きについては、最悪条件として、かごの真横、または真後から瞬間的に風が発生するとして検討している。

【0028】

図７より、風速Ｖ２ｍ／ｓまでは強風による乗り心地は問題無いことがわかる。また、風速Ｖ３ｍ／ｓ以上で乗り心地において乗客に不快感を与える可能性があることがわかる。従って、風速Ｖ３ｍ／ｓ以上の場合、エレベータを通常運転せず停止とすれば良いと判断できる。

【0029】

以上の解析とその結果に応じて、本発明においては以下のように構成される。図１は本発明に係る強風管制運転装置の処理フローを示している。このフローの実施に当たり、まず事前準備段階として、風速と振動の解析結果を求めておく。設定した風速の時の振動を順次求めていき、中低速エレベータの許容振動値である２０ｇａｌを超える風速（制限風速Ｖ３）を定めておく。

【0030】

図１のエレベータの制御装置（強風管制運転装置）の最初の処理フローＳ１では、予め設定された制限風速Ｖ３を入手する。次に処理フローＳ２では図２の風速計２で検知した風速を逐次記憶し、処理フローＳ３では現時点の風速Ｖｎの２／５を初期風速Ｖ０とし、現時点の風速Ｖｎの３／５を評価対象の風速Ｖｈとする。処理フローＳ４では評価対象の風速Ｖｈと制限風速Ｖ３の大小関係を判断し、制限風速Ｖ３を超過するとき強風管制運転を実施する（処理フローＳ５）。強風管制運転においては、エレベータを減速運転させ、あるいは乗客を降ろした後にエレベータの運転を停止する。制限風速Ｖ３を超過しないときには強風管制運転を実施しない（処理フローＳ６）。

【0031】

なお図１のフローにおいて、最初の処理フローＳ１で入力する制限風速Ｖ３を予め求めて処理について、この部分は事前設定手段に相当し、処理フローＳ２以降の処理が強風管制運転の判定手段ということができる。

【0032】

以上の本発明によれば、風速が振動に与える影響が予め把握されており、その結果知られた制限風速を超過することで強風管制運転に入ることになるので、乗客に対する乗り心地の改善が可能である。また制限風速と対比される計測風速は、現在の値ではなく、初期風速と計測風速の偏差として求められるので、気象のより実態に即した影響を反映したものとすることができる。

【符号の説明】

【0033】

１：建物
２：風速計
３：巻上機
４：主ロープ
５：乗りかご
６：カウンターウェイト
７：ガバナ
８：ガバナロープ
９：ガイドレール
１０：ガイドローラ部
１１：かごのＲＧ方向（ｘ）
１２：かごの前後方向（ｙ）
２０：機械室
２１：建物側エレベータドア
２２：展望用エレベータかご５のかごドア
２３：立枠
２４：展望窓
Ｂ：ベース部分
Ｒ：ガイドローラ
Ｓ：バネ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7】