(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の一実施の形態例(以下、「本例」と称する)を、添付図面を参照して説明する。
[1.エレベーター装置の構成]
図1は、本例のエレベーター装置の概略構成を示す。
商用電源1が供給される制御盤2は、電動機3の回転を制御する。電動機3の回転軸は、シーブ4の回転軸に連結され、シーブ4に巻き回したロープ5によって、エレベーターの乗りかご100とカウンタウェイト7がつるべ状に昇降するように走行駆動される。
また、乗りかご100には、ガバナロープ11が接続され、そのガバナロープ11の走行に連動して回転するガバナ12の回転に連動して回転するパルス発生器13が設けられる。このパルス発生器13は、ガバナ12の回転に連動したパルスを出力する。パルス発生器13が出力するパルスは、乗りかご位置検出部14に供給される。乗りかご位置検出部14は、パルス発生器13からのパルス数をカウントすることにより、乗りかご100の昇降路内の走行位置を検出する。
【0012】
次に、乗りかご100に給電する構成について説明する。
本例のエレベーター装置は、乗りかご100に非接触給電を行うが、この非接触給電のために、昇降路内の停止階床側に、送電部8A,8Bが設置される。
図1では、2つの停止階床10A,10Bに送電部8A,8Bを配置したが、送電部8Aなどを配置する数は、2つに限定されない。すなわち、本例のエレベーター装置では、送電部は少なくとも1つの乗りかご100の停止階床にあればよいし、逆に、乗りかご100が停止する全ての停止階床に送電部を配置するようにしてもよい。
【0013】
各送電部8A,8Bは、非接触給電を行うための送電コイル9A,9Bを備える。それぞれの送電コイル9A,9Bには、商用電源1から得た非接触給電のための電力が供給される。それぞれの送電コイル9A,9Bに電力が供給される期間は、後述する乗りかご100の出力部115から供給される指令に基づいて設定される。
【0014】
乗りかご100には、受電部101が配置される。受電部101は、非接触給電を行うための受電コイル102を備える。この受電コイル102は、乗りかご100が送電部8A又は8Bが設置された階床10A又は10Bに停止したとき、送電部8A又は8Bに取り付けられた送電コイル9A又は9Bと近接する。受電コイル102がいずれかの送電コイル9A又は9Bと近接することで、その近接した送電コイル9A又は9Bから発生した磁束が受電コイル102を鎖交し、受電コイル102に接続された受電部101で受電される。
【0015】
また、乗りかご100は蓄電装置103を備え、受電部101で得た電力により蓄電装置103内の蓄電池が充電される。ここで、蓄電池としては、リチウムイオン電池、鉛蓄電池、大容量コンデンサなどが含まれる。蓄電装置103に充電された電力は、乗りかご100内の設備機器に供給される。例えば、照明機器、空調機器、監視装置、制御装置などの乗りかご100に搭載された各機器に、蓄電装置103から電力が供給される。
【0016】
乗りかご100に搭載される制御装置110は、蓄電装置103での充放電状態を監視する。
制御装置110は、充放電検出部111、無駄時間測定部112、無駄時間記録部113、演算部114、出力部115、及びドアゾーン検出部116を備える。充放電検出部111は、蓄電装置103の充放電電流及び電池電圧を検出する。無駄時間測定部112は、乗りかご100がドアゾーンに入ってから、受電部101での受電が開始するまでの時間である、無駄時間を検出する。なお、ドアゾーンについては後述する。
【0017】
無駄時間記録部113は、無駄時間測定部112で測定された無駄時間を記録する。演算部114は、無駄時間記録部113に記録された無駄時間から、乗りかご100が接近した停止階の送電部8A又は8Bで送電を開始するまでの非給電期間を推測する演算を行う。
出力部115は、演算部114で演算した非給電期間の情報を、乗りかご100が接近した停止階の送電部8A又は8Bに供給する。
【0018】
ドアゾーン検出部116は、乗りかご位置検出部14で検出した走行位置と、着床位置検出部117が検出した着床位置とに基づいて、乗りかご100のドアを開閉することが可能な範囲であるドアゾーン内か否かを検出する。着床位置検出部117は、停止階床10A,10Bとの相対的な位置を、光センサなどを使用して検出して、正しい着床位置であるか否かを検出するものである。
【0019】
ドアゾーンは、乗りかご100が停止階床に正しく停止した状態から、例えばプラスマイナス30cm程度の範囲とする。乗りかご100の走行位置がドアゾーン内であるとき、乗りかご100のドアを開くことができる。但し、実際の運転時での乗りかご100のドアの開閉は、着床位置検出部117が停止階床と位置が合ったことを検出した上で行われる。ドアゾーンが比較的大きな値に設定してあるのは、保守時などを考慮したためである。
【0020】
[2.ハードウェア構成例]
図2は、制御装置110として構成されるコンピュータ装置Cのハードウェア構成例を示す。
コンピュータ装置Cは、バスラインC8にそれぞれ接続されたCPU(Central Processing Unit:中央処理装置)C1、ROM(Read Only Memory)C2、及びRAM(Random Access Memory)C3を備える。さらに、コンピュータ装置Cは、不揮発性ストレージC4、入出力インタフェースC5、及び通信部C6を備える。
【0021】
CPU C1は、制御装置110が備える各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをROM C2から読み出して実行する。RAM C3には、演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に書き込まれる。例えば、CPU C1がROM C2に記憶されているプログラムを読み出すことで、無駄時間測定部112としての無駄時間の測定処理や、演算部114での演算が行われる。
【0022】
不揮発性ストレージ C4としては、例えば、HDD(Hard disk drive)、SSD(Solid State Drive)、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリ等が用いられる。この不揮発性ストレージ C4には、OS(Operating System)、各種のパラメータの他に、コンピュータ装置Cを制御装置110として機能させるためのプログラムが記録されている。
【0023】
入出力インタフェースC5には、例えば、NIC(Network Interface Card)等が用いられ、端子が接続されたLAN(Local Area Network)、専用線等を介して各種のデータを送受信することが可能である。例えば、入出力インタフェースC5は、蓄電装置103の充放電電流値や電圧値を取り込む。
通信部C6は、無線通信又は有線通信で、外部とデータの送受信を行う。例えば、通信部C6は、制御装置110の出力部115として機能する。
【0024】
[3.送電コイルと受電コイルとの位置関係]
図3は、近接して対向した送電部8Bの送電コイル9Bと、受電部101の受電コイル102との位置関係を示す。この
図3は、送電コイル9B側から受電コイル102を見た図であり、乗りかご100の移動(走行)によって、受電コイル102の位置(高さ)が変化する。
【0025】
図3は、乗りかご100が移動しながら、階床10Bに接近したときの受電コイル102の位置を示し、
図3A及び
図3Bの状態は乗りかご100が走行中であり、
図3Cは乗りかご100が停止した状態を示す。
図3Aに示す状態は、送電コイル9Bと受電コイル102とが重ならない位置を示し、
図3Bに示す状態は、送電コイル9Bと受電コイル102とがある程度重なった位置を示す。
図3Cに示す停止状態では、送電コイル9Bと受電コイル102との位置が完全に重なった状態になる。
【0026】
この
図3に示すように、送電コイル9Bが受電コイル102に接近すると、送電コイル9Bから発生した磁束が受電コイル102を鎖交する。鎖交する磁束は送電コイル9Bが受電コイル102から遠ざかるほど小さくなり、送電コイル9Bが受電コイル102に近づくほど大きくなる。したがって、送電コイル9Bが受電コイル102に近づくほど、受電コイル102で誘起される電力が大きくなり、送電コイル9Bが受電コイル102から遠ざかるほど、受電コイル102で誘起される電力が小さくなる。
【0027】
ここで、受電コイル102に磁束が鎖交することにより誘起される電力が、蓄電装置103へ充電する際の電力損失を下回ると、蓄電装置103へ充電することができない。逆に、受電コイル102に磁束が鎖交することにより誘起される電力が、蓄電装置103へ充電する際の電力損失を上回ると、蓄電装置103へ充電することが可能となる。
つまり、乗りかご102が停止する前後の移動中であったとしても,送電コイル9A,9Bと受電コイル102が近接することにより、乗りかご100側への給電が可能である。
一般的に、乗りかご100は停止階に着床する間際に低速になるため、給電が行われる停止階のドアゾーン内における乗りかご100の移動速度は低速になる。したがって、乗りかご100が停止する前後の走行動作中であったとしても、蓄電装置103への給電を行うことができる。本例においては、このことを利用して、非接触給電が行われる期間を、停止期間だけでなく、移動中にも行うようにしている。
【0028】
[4.走行中及び停止中の給電動作]
図4は、乗りかご100が走行動作中及び停止中の給電動作を示すフローチャートである。
まず制御装置110は、ドアゾーン検出部116での検出から、乗りかご100がドアゾーンに入ったか否かを判断する(ステップS11)。ここで、ドアゾーンに入ったと判断したとき(ステップS11のYES)、接近した送電部(ここでは送電部8B)に対して給電開始を指示し、給電動作を開始する(ステップS12)。そして、給電動作を開始した後、ステップS11の判断に戻る。
ステップS11でドアゾーンの外に出たことを検出すると(ステップS11のNO)、制御装置110は、給電動作を停止する(ステップS13)。
【0029】
このように、制御装置110は、ドアゾーンに入ったか、あるいはドアゾーンの外に出たかの判断で、給電動作の開始及び停止を指示する。これにより、乗りかご100が、送電部8A又は8Bが設置された階床に停止する以前から給電が行われるようになる。また、停止から走行状態に変化した場合でも、ドアゾーン内では給電が行われる。したがって、給電可能な期間を停止期間よりも長くすることができ、受電部101の受電により蓄電装置103に蓄電される電力量を増やすことができる。
【0030】
但し、給電動作を開始しても蓄電装置103へ充電されない期間では、受電コイル102の鎖交磁束が少なくなり、漏れ磁束が多くなる。漏れ磁束が多いと、送電電力の効率が低下するだけでなく、送電コイル9Bの周辺金属で渦電流による局所過熱が発生する可能性がある。そのため、本例のエレベーター装置では、給電動作を開始しても蓄電装置103に充電されない期間を測定して、この期間の給電動作を停止させるようにしている。これにより、エレベーターシステムへの負担を低減させることができる。
【0031】
[5.無駄時間が発生する状態の説明]
図5は、給電動作を開始しても蓄電装置103へ充電されない期間である無駄時間が発生する状態を説明した図である。
図5Aは、ドアゾーン検出部116が出力するドアゾーン信号を示す。このドアゾーン信号がオン(
図5Aのハイレベル)のとき、乗りかご100がドアゾーン内であり、ドアゾーン信号がオフ(
図5Aのローレベル)のとき、乗りかご100がドアゾーンの外を走行中である。
図5Bは、乗りかご100が走行中であるか停止中であるかを示す。乗りかご100は、タイミングt1でドアゾーンに入った後、ある程度経過したタイミングt3で停止する。また、タイミングt4で走行を開始したとき、その走行開始からある程度経過したタイミングt6で、ドアゾーン外になる。
【0032】
図5Cは、蓄電装置103の充電と放電が切り替わるタイミングを示している。
図5Cの例では、タイミングt2で放電から充電に切り替わり、タイミングt5で充電から放電に切り替わる。
図5Dは、蓄電装置103の充放電電流を示し、
図5Eは、蓄電装置103の電圧を示している。
【0033】
図5に示すように、ドアゾーン信号がオンになった後、蓄電装置103の放電と充電が切り替わる点である給電クロス点(タイミングt2)で、蓄電装置103に流れる電流である蓄電装置電流が反転して、放電から充電へと動作モードが切り替わる。この放電から充電へ切替わるタイミングt2で、
図5Cに示す充電信号がオフからオンへと切り替わる。また、充電から放電へ切替わるタイミングt5で、充電信号がオンからオフへと切り替わる。
また、
図5Eに示す蓄電装置103の電圧は、蓄電装置103が充電中となる充電信号がオンとなるときに上昇し始め、蓄電装置103が放電中となる充電信号がオフとなるときに下降を開始する。
【0034】
ここでは、ドアゾーン信号がオンになってから、充電信号がオンになるまでの期間(タイミングt1からタイミングt2までの期間)を無駄時間taとする。また、充電信号がオフになってから、ドアゾーン信号がオフになるまでの期間(タイミングt5からタイミングt6までの期間)を無駄時間tbとする。この無駄時間ta,tbの間、送電部8A,8Bからの送電を行わないことで、送電期間を短くすることができ、非接触給電の効率を向上させることができる。
【0035】
[6.無駄時間の測定処理]
図6は、制御装置110による無駄時間の測定処理を示すフローチャートである。
まず、制御装置110は、ドアゾーン検出部116が出力したドアゾーン信号がオフからオンに変化したか否かを判断する(ステップS21)。ここで、ドアゾーン信号がオフからオンに変化したことを検出すると(ステップS21のYES)、制御装置110は、蓄電装置103が満充電状態か否かを判断する(ステップS22)。この満充電状態か否かの判断は、充放電検出部111が検出する蓄電装置103の電圧に基づいて行われる。
【0036】
ステップS22で満充電状態でないと判断されると(ステップS22のNO)、制御装置110は、タイマのカウントを開始すると同時に、送電部8A又は8Bに対して給電開始を指示し、給電動作を開始する(ステップS23)。タイマのカウントは、例えば無駄時間測定部112で行われる。その後、制御装置110は、充電信号がオフからオンへ変化したか否かを監視し(ステップS24)、充電信号がオフからオンへ変化しない場合(ステップS24のNO)、ステップS24での監視を継続して行う。
【0037】
そして、ステップS24での監視で、充電信号がオフからオンに変化したことを検出すると(ステップS24のYES)、制御装置110は、タイマのカウントを停止させ、停止した時点のカウント値を、無駄時間記録部113に記録する(ステップS25)。このタイマのカウント値を記録することで、無駄時間の測定処理が終了する。
なお、ステップS21でドアゾーン信号がオフからオンに変化しない場合(ステップS21のNO)と、ステップS22で蓄電装置103が満充電状態である場合(ステップS22のYES)には、無駄時間の測定処理が行われない。
【0038】
[7.測定した無駄時間を用いた制御状態]
図7は、制御装置110が、測定して記録した無駄時間を用いて、給電の開始時間を演算して制御する処理を示すフローチャートである。
まず、制御装置110は、ドアゾーン信号がオフからオンに変化したか否かを判断する(ステップS31)。ここで、ドアゾーン信号がオフからオンに変化したことを検出すると(ステップS31のYES)、制御装置110は、蓄電装置103が満充電状態か否かを判断する(ステップS32)。
【0039】
ステップS32で満充電状態でないと判断すると(ステップS32のNO)、制御装置110は、無駄時間記録部113に記録された無駄時間のタイマ値を読み出し、タイマ値の分だけ、送電部8A又は8Bに対して給電開始を指示するタイミングを遅らせる(ステップS33)。その後、充電信号がオフからオンに変化するか否かを監視し(ステップS34)、充電信号がオフからオンに変化しない場合(ステップS34のNO)、オンへの変化を検出するまで待機する。そして、制御装置110は、充電信号がオフからオンへの変化を検出すると(ステップS34のYES)、蓄電装置103での充電を開始する。
【0040】
さらに、制御装置110は、蓄電装置103での充電を開始した後、充電信号がオンからオフに変化したか否かを監視し(ステップS35)、充電信号がオンからオフに変化しない場合には(ステップS35のNO)、オフへの変化を検出するまで待機する。
そして、充電信号がオンからオフへの変化を検出すると(ステップS35のYES)、制御装置110は、送電部8A又は8Bに対して給電停止を指示し(ステップS36)、この停止階での給電を終了する。
なお、ステップS31でドアゾーン信号がオフからオンに変化しない場合(ステップS31のNO)と、ステップS32で蓄電装置103が満充電状態である場合(ステップS32のYES)には、給電動作が行われない。
【0041】
図7に示すフローチャートは、
図5に示すドアゾーン信号がオフからオンに変化してから、送電コイル9A又は9Bが受電コイル102と近接して、非接触給電が可能になるまでの無駄時間taには、送電処理が行われないことを示している。
したがって、無駄時間taに送電部8A又は8Bが送電電力を出力することがなく、送電部8A又は8Bが送電を開始するタイミングと、受電部101で受電電力を得るタイミングとが一致するようになる。さらに、受電部101が受電電力を得られなくなったタイミングで送電部8A又は8Bが送電を停止し、無駄時間tbについても送電部8A又は8Bが送電電力を出力することがない。
【0042】
以上説明したように、本例のエレベーター装置によると、乗りかご100が停止する前後の移動中にも非接触給電を行うため、停止時のみに非接触給電を行う場合よりも給電可能な期間を延長することができ、蓄電装置103の充電期間を長く確保できるようになる。
そして、乗りかご100が移動中に非接触給電を行うようにしたにも係わらず、蓄電装置103が受電電力で充電を行う期間と、送電部8A又は8Bが送電を行う期間とがほぼ一致するため、無駄な送電が行われない非常に効率の良い非接触給電を行うことができる。
【0043】
[8.変形例]
なお、上述した実施の形態例では、無駄時間の測定を行う際に、ドアゾーン信号を使うようにした。これに対して、無駄時間測定部112が無駄時間を測定する代わりに、充放電検出部での充電を検出したタイミングでの、乗りかご位置検出部14が検出した走行位置を測定部が測定し、その測定した走行位置を記録部が記録するようにしてもよい。この場合、乗りかご100の走行位置が、記録された走行位置になったとき、送電を開始させる制御を行う。
【0044】
このようにドアゾーン信号の代わりに走行位置の検出信号を使うことにより、上述した実施の形態例と同様の非接触給電の制御を行うこともできる。但し、乗りかご位置検出部14が検出した走行位置は、ドアゾーン信号よりも検出位置に誤差が出る可能性があり、ドアゾーン信号を使った方がより正確な制御を行うことができる。また、ドアゾーン信号の代わりに走行位置の検出信号を使った場合には、記録部が記録する走行位置は、昇降路の全行程の中での特定の走行位置であるため、
図5に示す無駄時間taよりも記録情報の情報量が増えてしまう。すなわち、無駄時間taそのものは非常に短い時間であり、記録情報の情報量が少ないが、昇降路の全行程の中での走行位置を記録する場合には、無駄時間taよりも多くの記録情報が必要になる。
【0045】
また、上述した実施の形態例では、無駄時間測定部112が測定した無駄時間を、無駄時間記録部113が記録して、その記録された無駄時間に基づいて送電の開始を正確に制御するようにした。これに対して、乗りかご100が停止する前の移動中に、ドアゾーン検出部116がドアゾーンに到達したことを検出した時、送電の開始の指示を行うようにして、無駄時間の測定処理を省略してもよい。この場合には、無駄時間を測定する場合に比べて若干無駄な送電が行われる期間が生じ、非接触給電の効率がそれだけ低下するが、蓄電装置103に蓄電できる電力量が増える点では、上述した実施の形態と同様の効果が得られる。
【0046】
また、無駄時間の測定や送電の開始を指示する制御装置110は、乗りかご100が備えるようにしたが、機械室などに設置された制御装置が、無駄時間の測定や送電の開始を指示するようにしてもよい。
【0047】
また、本発明は上記した実施の形態例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施の形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0048】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又は、ICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。