特許 7641677 エスカレータ装置および移動歩道装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-27

(45)【発行日】2025-03-07

(54)【発明の名称】エスカレータ装置および移動歩道装置

(51)【国際特許分類】

   B66B 23/02 20060101AFI20250228BHJP

   B66B 25/00 20060101ALI20250228BHJP

【ＦＩ】

B66B23/02 Z

B66B25/00 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024106999

(22)【出願日】2024-07-02

【審査請求日】2024-07-02

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】524128279

【氏名又は名称】高藤総合研究所合同会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000235

【氏名又は名称】弁理士法人 天城国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高藤 恭胤

【審査官】山田 拓実

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－０４９５５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第７４７６４０５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００５－０８９１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６２７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３７５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０３５１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｂ ２１／００－３１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対のスプロケットに巻回された移動チェーンと、前記移動チェーンに連結された複数の踏み段と、前記スプロケットを駆動する駆動装置とを有するエスカレータ装置であって、
前記駆動装置が備える前記スプロケットを駆動するモータの回転に基づいて電力を生成する電力生成部を有し、
前記電力生成部は、
回転軸が前記モータの回転軸と接続され、前記スプロケットを駆動すると同時に交流電力を出力する発電機と、
前記発電機が出力した交流電力を所定の電圧に変換するコントロールユニットと、
を有する、
エスカレータ装置。

【請求項2】

前記コントロールユニットは、蓄電池を有し、
前記コントロールユニットは、前記モータの回転に基づいて生成した電力を前記蓄電池に充電する、
請求項１に記載のエスカレータ装置。

【請求項3】

前記蓄電池は、前記蓄電池の充電状態を監視する充電監視センサを有し、
前記電力生成部は、前記充電監視センサの出力情報に基づいて、前記蓄電池が満充電状態でないことを検知すると生成した電力を前記蓄電池に充電し、前記蓄電池が満充電状態であることを検知すると生成した電力を前記蓄電池に充電しない、
請求項２に記載のエスカレータ装置。

【請求項4】

前記蓄電池は、
第１蓄電池と、
第２蓄電池と、
装置内の電子回路に電力を供給する蓄電池として前記第１蓄電池もしくは前記第２蓄電池を選択する第１切替器と、
前記電力生成部による充電対象の蓄電池として前記第１蓄電池もしくは前記第２蓄電池を選択する第２切替器と、
を有する請求項２または３に記載のエスカレータ装置。

【請求項5】

一対のスプロケットに巻回された移動チェーンと、前記移動チェーンに連結された複数の踏み段と、前記スプロケットを駆動する駆動装置とを有する移動歩道装置であって、
前記駆動装置が備える前記スプロケットを駆動するモータの回転に基づいて電力を生成する電力生成部し、
前記電力生成部は、
回転軸が前記モータの回転軸と接続され、前記スプロケットを駆動すると同時に交流電力を出力する発電機と、
前記発電機が出力した交流電力を所定の電圧に変換するコントロールユニットと、
を有する、
移動歩道装置。

【請求項6】

前記コントロールユニットは、蓄電池を有し、
前記コントロールユニットは、前記モータの回転に基づいて生成した電力を前記蓄電池に充電する、
請求項５に記載の移動歩道装置。

【請求項7】

前記蓄電池は、前記蓄電池の充電状態を監視する充電監視センサを有し、
前記電力生成部は、前記充電監視センサの出力情報に基づいて、前記蓄電池が満充電状態でないことを検知すると生成した電力を前記蓄電池に充電し、前記蓄電池が満充電状態であることを検知すると生成した電力を前記蓄電池に充電しない、
請求項６に記載の移動歩道装置。

【請求項8】

前記蓄電池は、
第１蓄電池と、
第２蓄電池と、
装置内の電子回路に電力を供給する蓄電池として前記第１蓄電池もしくは前記第２蓄電池を選択する第１切替器と、
前記電力生成部による充電対象の蓄電池として前記第１蓄電池もしくは前記第２蓄電池を選択する第２切替器と、
を有する請求項６または７に記載の移動歩道装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、エスカレータ装置および移動歩道装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エスカレータ装置および移動歩道装置の分野では、電力の消費を削減するための研究がなされている。これらの装置のエネルギー効率は高いほど好ましく、さらなる改善が望まれている。

【0003】

例えば、特許文献１に記載されている発明では、エスカレータを駆動するモータの負荷が重いほど、モータに電力を供給する電源の出力電圧が低下することに着目し、モータの負荷に応じた電力を供給するように電源の出力電力を制御することで、エスカレータ装置のエネルギー効率の向上を図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０００－１６７４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上述の事情の下になされたもので、エスカレータ装置および移動歩道装置のエネルギー効率を改善することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための実施形態に係るエスカレータ装置は、一対のスプロケットに巻回された移動チェーンと、移動チェーンに連結された複数の踏み段と、スプロケットを駆動する駆動装置とを有するエスカレータ装置である。実施形態に係るエスカレータ装置は、駆動装置が備えるスプロケットを駆動するモータの回転に基づいて電力を生成する電力生成部を有する。電力生成部は、回転軸がモータの回転軸と接続され、スプロケットを駆動すると同時に交流電力を出力する発電機と、発電機が出力した交流電力を所定の電圧に変換するコントロールユニットと、を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態１に係るエスカレータ装置の構成図である。

【図2】実施形態１に係るエスカレータ装置の制御系を示す図である。

【図3】実施形態１に係るエスカレータ装置の電力生成部の構成図である。

【図4】実施形態１に係るエスカレータ装置の装置内電子回路への電力供給について説明するための図である。

【図5】実施形態２に係るエスカレータ装置の蓄電池の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本実施形態を、図面を用いて説明する。説明には、適宜、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなるＸＹＺ座標系を用いる。

【0009】

図１は、本実施形態に係るエスカレータ装置１０を示す図である。エスカレータ装置１０は、フロアＦ１とフロアＦ２に跨って架設されている。エスカレータ装置１０は、トラス１１、トラス１１の内部に配置された一対のスプロケット２１，２２、スプロケット２１，２２に巻回された移動チェーン２３、移動チェーン２３に連結された複数の踏み段２５、スプロケット２１を駆動する駆動装置３０、トラス１１に沿って設けられるケーシング１２、ケーシング１２に設けられるガイド１３、ガイド１３に沿って移動する手摺ベルト１４を備えている。

【0010】

トラス１１は、フロアＦ１とフロアＦ２わたって設けられている。トラス１１の側面及び下面は、鋼板によってカバーされている。また、トラス１１の両端部上面にはそれぞれ乗降板が固定されている。

【0011】

スプロケット２１，２２は、トラス１１内部のＸ軸方向両端に配置されている。スプロケット２１，２２は、それぞれＹ軸に平行な軸Ｐ１，Ｐ２を中心に回転可能に支持されている。

【0012】

駆動装置３０は、スプロケット２１を回転駆動するための装置である。駆動装置３０は、不図示のモータや減速機などを備えている。駆動装置３０は、スプロケット２１の近傍に配置されている。駆動装置３０は、駆動チェーン３３によってスプロケット２１と連結されている。

【0013】

スプロケット２１，２２には、移動チェーン２３が懸架されている。移動チェーン２３には、複数の踏み段２５が連結されている。スプロケット２１が、駆動装置３０によって駆動されると、移動チェーン２３がスプロケット２１，２２を周回する。これにより、移動チェーン２３の上方に位置する踏み段２５が、トラス１１の上方から露出した状態で、フロアＦ１とフロアＦ２の間を移動する。

【0014】

また、スプロケット２１は、不図示のチェーンなどを介して、ガイド１３に移動可能に支持される手摺ベルト１４に連結されている。このため、駆動装置３０によってスプロケット２１が駆動されることで、踏み段２５がフロアＦ１，Ｆ２の間を移動するとともに、手摺ベルト１４もガイド１３を周回する。

【0015】

図２は、エスカレータ装置１０の制御系を示す図である。制御盤８０は、制御ユニット８１と駆動ユニット８２を有している。駆動ユニット８２は、制御ユニット８１からの指示に基づいて、駆動装置３０を駆動する。駆動ユニット８２は、駆動装置３０に電力を供給することで、踏み段２５と手摺ベルト１４を周回させる。

【0016】

制御ユニット８１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶部、補助記憶部、及びインタフェース部を有するコンピュータである。ＣＰＵは、補助記憶部に記憶されているプログラムに従って、各種の処理を実行する。主記憶部は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有している。主記憶部は、ＣＰＵの作業領域として用いられる。補助記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、半導体メモリ等の不揮発性メモリを有している。補助記憶部は、ＣＰＵが実行するプログラム、及び各種パラメータなどを記憶している。

【0017】

制御ユニット８１は、各種センサやスイッチからの信号等に基づいて、駆動ユニット８２を制御する。例えば、制御ユニット８１が、駆動ユニット８２を介して駆動装置３０のモータを正転させると、踏み段２５が上昇移動する。また、制御ユニット８１が、駆動ユニット８２を介して駆動装置３０のモータを逆回転させると、踏み段２５が下降移動する。また、センサから異常を知らせる信号を受信すると、制御ユニット８１は、駆動ユニット８２を制御して駆動装置３０を停止させ、踏み段２５の昇降移動を停止させる。

【0018】

電力生成部６０は、駆動装置３０のモータの回転に基づいて電力を生成する。図３は、電力生成部６０の構成図である。電力生成部６０は、発電機６１とコントロールユニット６２を有する。

【0019】

発電機６１は、駆動装置３０のモータの回転に基づいて回転し、交流電力を出力する。発電機６１は、モータで構成される。発電機６１を構成するモータの回転軸は、例えば、歯車やベルト等により駆動装置３０のモータの回転軸と接続されている。発電機６１の回転軸は、駆動装置３０のモータの回転軸の回転に基づいて回転し、例えば、１００Ｖとか２００Ｖの交流電圧（交流電流）を出力する。発電機６１が出力する交流電圧の周波数は、発電機６１の極数と駆動装置３０のモータの回転数と歯車のギア比などによって決まる。発電機６１が出力する交流電圧の周波数を限定する必要がない場合、発電機６１の回転軸と駆動装置３０のモータの回転軸とが共通の１本の回転軸で形成されていてもよい。

【0020】

コントロールユニット６２は、発電機６１が出力した交流電力を所定の電圧に変換する。コントロールユニット６２は、電流駆動部６２１、蓄電池７０、電圧調整部６２３を有する。

【0021】

電流駆動部６２１は、発電機６１が出力した交流電圧を蓄電池７０の充電に適した直流電圧に変換する。電流駆動部６２１は、例えば、コンデンサ、ダイオードなどを用いた回路で発電機６１が出力した交流電圧を直流電圧に変換する。そして、電流駆動部６２１は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータにより入力された直流電圧を蓄電池７０の充電に適した電圧に変換する。電流駆動部６２１は、蓄電池７０の充電に適した電流を供給する定電流源であってもよい。

【0022】

蓄電池７０は、例えば、リチウムイオンバッテリーなどで構成される。蓄電池７０は、充電状態を監視する充電監視センサ７１を有している。充電監視センサ７１は、電圧測定器等で構成することができる。充電監視センサ７１は、蓄電池７０が満充電状態にあるか否かの情報（蓄電池７０の出力電圧情報）を制御ユニット８１に通知する。蓄電池７０に充電された電力は、装置内の電子回路に供給される。装置内の電子回路とは、例えば、表示部のモニタ、照明やイルミネーション用のＬＥＤなどである。

【0023】

電圧調整部６２３は、蓄電池７０の出力電圧を装置内の電子回路に適した電圧に変換する。電圧調整部６２３は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータで構成することもできる。例えば、装置内の電子回路が５Ｖで動作する場合、電圧調整部６２３は直流５Ｖを出力する。電子回路が複数種類の電圧で動作する場合、電圧調整部６２３は３Ｖと５Ｖのように複数種類の電圧を出力してもよい。蓄電池７０の出力電圧が装置内の電子回路に供給される電圧と同じ場合には、電圧調整部６２３を省略することもできる。また、電流駆動部６２１の出力電圧が装置内の電子回路に供給される電圧と同じ場合には、蓄電池７０を省略する場合もある。

【0024】

図４は、装置内の電子回路９０への電力供給について説明するための図である。エスカレータ装置１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９５を有し、商用交流電圧を装置内の電子回路９０に適した直流電圧に変換する。電子回路９０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ９５と電力生成部６０から電力を供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ９５から供給される電力と電力生成部６０から供給される電力は、例えば、ダイオード等で構成された逆流防止回路９７を介して接続される。

【0025】

次に、エスカレータ装置１０の動作について説明する。スイッチの設定およびセンサからの情報に基づいて、上昇、下降もしくは停止の情報が制御ユニット８１に伝達される。制御ユニット８１は、その操作情報に基づいて、駆動ユニット８２を介して、駆動装置３０を駆動制御する。

【0026】

駆動装置３０のモータの回転軸の回転に伴って電力生成部６０の発電機６１の回転軸が回転し、発電機６１は交流電力を出力する。コントロールユニット６２は、発電機６１が出力した交流電力を蓄電池７０の充電に適した電圧と電流に変換し、蓄電池７０を充電する。

【0027】

蓄電池７０が満充電状態のとき、蓄電池７０の出力電圧は高くなる傾向がある。蓄電池７０の出力電圧は、残容量に応じて徐々に低下していく。そして、蓄電池７０の残容量がなくなると、蓄電池７０の出力電圧は急激に低下する傾向がある。この蓄電池７０の電圧特性に着目して蓄電池７０の残容量を推定するができる。蓄電池７０は、出力電圧を監視する充電監視センサ７１を有している。充電監視センサ７１は、蓄電池７０の出力電圧の値を制御ユニット８１に通知する。

【0028】

制御ユニット８１は、充電監視センサ７１の出力情報に基づいて、蓄電池７０の出力電圧が所定の閾値電圧以上であるか否かを判断する。閾値電圧は、蓄電池７０が満充電状態であるときに対して所定の残容量（例えば、残容量が９０％とか９５％）である場合の出力電圧の値に設定する。制御ユニット８１は、蓄電池７０の出力電圧が閾値電圧未満である場合、蓄電池７０を充電するように電力生成部６０を制御する。一方、制御ユニット８１は、蓄電池７０の出力電圧が閾値電圧以上である場合、蓄電池７０を充電しないように電力生成部６０を制御する。

【0029】

実施形態に係るエスカレータ装置１０の電力生成部６０は、駆動装置３０のモータの回転に基づいて回転し交流電力を出力する発電機６１と、発電機６１が出力した交流電力を所定の電圧に変換するコントロールユニット６２とを有する電力生成部６０を備える。そして、実施形態に係るエスカレータ装置１０は、電力生成部６０が出力する電力を蓄電池７０に蓄電し、その電力を装置内の電子回路で使用する。

【0030】

駆動装置３０のモータに供給されたエネルギーは、モータを回転するエネルギーとして使用される。しかし、モータに供給されたエネルギーの一部は、モータで熱エネルギーとして消失する。実施形態に係るエスカレータ装置１０は、電力生成部６０を設けることで、駆動装置３０のモータで消失する熱エネルギーを有効利用する。これにより、実施形態に係るエスカレータ装置１０は、エネルギー効率を改善することができる。

【0031】

また、実施形態に係るエスカレータ装置１０の蓄電池７０は、蓄電池７０の充電状態を監視する充電監視センサ７１を有する。充電監視センサ７１が、蓄電池７０が満充電状態でないことを検知すると、電力生成部６０は生成した電力を蓄電池７０に充電する。一方、充電監視センサ７１が、蓄電池７０が満充電状態であることを検知すると、電力生成部６０は生成した電力を蓄電池７０に充電しない。このように、蓄電池７０が飽和状態でない場合、電力生成部６０が昇降モータ４１および開閉モータ４２の運動エネルギー（回転エネルギー）を電気エネルギーに変換して蓄電池７０を充電することで、エスカレータ装置１０のエネルギー効率が改善される。また、蓄電池７０が飽和状態である場合、電力生成部６０が蓄電池７０を充電しないことで、蓄電池（バッテリー）の発煙発火事故を防止することができる。

【0032】

なお、図４を用いた説明では、電子回路９０にＡＣ／ＤＣコンバータ９５と電力生成部６０２から電力が供給される場合について説明したが、ＡＣ／ＤＣコンバータ９５から電力供給を受ける電子回路と、電力生成部６０から電力供給を受ける電子回路を分けるようにしてもよい。この場合、逆流防止回路９７は不要となる。

【0033】

また、上記の説明では、電力生成部６０の発電機６１の回転軸が駆動装置３０のモータの回転軸の回転に伴って回転する場合について説明したが、電力生成部６０の発電機６１の回転軸がスプロケット２１，２２のＹ軸に平行な軸Ｐ１，Ｐ２（図１参照）の回転に伴って回転するようにしてもよい。

【0034】

また、上記では説明を省略したが、蓄電池７０は、商用電源によっても充電することができる。エスカレータ装置１０は、電力生成部６０によって供給される電力の不足分を商用電源から蓄電池７０に補充する。

【0035】

また、上記の説明では、コントロールユニット６２によって蓄電池７０に蓄電された電力を装置内の電子回路で消費する場合につて説明したが、装置外の電子回路に供給するようにしてもよい。例えば、ＬＥＤなどの室内照明、携帯電話の充電などに使用できるようにしてもよい。

【0036】

（実施形態２）
実施形態１では、蓄電池７０が１個の蓄電池で構成されている場合について説明した。実施形態２では、蓄電池７０が２個の蓄電池を備える場合について説明する。

【0037】

図５は、実施形態２に係るエスカレータ装置１０の蓄電池７０の構成図である。蓄電池７０は、第１蓄電池７２、第２蓄電池７３、第１切替器７４、第２切替器７５、充電監視センサ７１を有する。

【0038】

第１蓄電池７２および第２蓄電池７３は、例えば、リチウムイオンバッテリーで構成される。第１切替器７４は、使用する蓄電池を切り替えるための回路である。第１切替器７４は、制御ユニット８１による制御に基づいて、第１蓄電池７２もしくは第２蓄電池７３を蓄電池７０の出力として選択する。第２切替器７５は、電力生成部６０が充電する蓄電池を選択するための回路である。第２切替器７５は、制御ユニット８１による制御に基づいて、電流駆動部６２１の出力を第１蓄電池７２もしくは第２蓄電池７３に接続する。第１切替器７４および第２切替器７５は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）、リレー等で構成することができる。

【0039】

制御ユニット８１は、例えば、充電監視センサ７１による第１蓄電池７２および第２蓄電池７３の出力電圧の情報に基づいて、第１蓄電池７２および第２蓄電池７３の充電状態を監視する。第１切替器７４が第１蓄電池７２を選択している場合、制御ユニット８１は、第１蓄電池７２の出力電圧が蓄電池の残量低下を示す所定の閾値以下になると、第２蓄電池７３を選択するように第１切替器７４を制御する。

【0040】

制御ユニット８１は、第１切替器７４が選択していない側の蓄電池が充電されるように第２切替器７５を制御する。また、制御ユニット８１は、充電対象の蓄電池の出力電圧が蓄電池の満充電に近い状態であることを示す所定の閾値以上になると、充電対象の蓄電池が充電されないように第２切替器７５を制御する。この場合、電力生成部６０は、第１蓄電池７２と第２蓄電池７３のいずれにも充電しない状態となる。満充電状態に近い蓄電池の充電を行わない理由は、蓄電池の故障確率を低減するためである。

【0041】

実施形態２に係るエスカレータ装置１０の電力生成部６０は、第１蓄電池７２と第２蓄電池７３を切り替えて使用する。この構成を有することにより、エスカレータ装置１０に搭載した一方の蓄電池を使用しながら、他方の蓄電池を充電することができる。

【0042】

駆動装置３０のモータの回転速度が急激に変化すると、発電機６１が大きな電力（電圧、電流）を出力する可能性がある。回路構成にもよるが、蓄電池を放電しながら充電すると、充電と放電とを分離する回路を構成するダイオードなどの半導体に過電流や過電圧が印加されることがある。ダイオードなどの半導体素子は、絶対定格を超える電圧や電流が印加されると、ショートモードで破損する場合が多い。蓄電池を構成するダイオードなどがショートモードで破損すると、蓄電池の発煙発火事故の要因となる恐れがある。実施形態２に係るエスカレータ装置１０の電力生成部６０は、第１切替器７４と第２切替器７５を用いることで、放電する蓄電池と充電する蓄電池とを物理的に分離している。これにより、蓄電池の発煙発火事故を防止することができる。

【0043】

また、実施形態２の説明では、バッテリーが２個の場合について説明したが、バッテリーの数を限定する必要はない。バッテリーの数は３個でも４個でもよい。バッテリーの数が多いほど蓄電可能な容量は多くなる。したがって、エスカレータ装置１０の動作に伴って電力生成部６０で生成した電力を有効に蓄電することができる。

【0044】

（実施形態３）
実施形態１と２では、エスカレータ装置について説明した。実施形態３では、移動歩道装置について説明する。移動歩道装置の基本的な構成は、エスカレータ装置と同じである。エスカレータ装置では、図１に示すように、踏み段２５が階段状態で周回するのに対し、移動歩道装置では、踏み段が平面状態で周回する。他の説明は、実施形態１および２の説明と同じである。

【0045】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施しうるものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0046】

１０…エスカレータ装置
１１…トラス
１２…ケーシング
１３…ガイド
１４…手摺ベルト
２１、２２…スプロケット
２３…移動チェーン
２５…踏み段
３０…駆動装置
３３…駆動チェーン
６０…電力生成部
６１…発電機
６２…コントロールユニット
６２１…電流駆動部
６２３…電圧調整部
７０…蓄電池
７１…充電監視センサ
７２…第１蓄電池
７３…第２蓄電池
７４…第１切替器
７５…第２切替器
８０…制御盤
８１…制御ユニット
８２…駆動ユニット
９０…電子回路
９５…ＡＣ／ＤＣコンバータ
９７…逆流防止回路

【要約】

【課題】エスカレータ装置および移動歩道装置のエネルギー効率を改善する。
【解決手段】実施形態に係るエスカレータ装置は、一対のスプロケットに巻回された移動チェーンと、移動チェーンに連結された複数の踏み段と、スプロケットを駆動する駆動装置とを有するエスカレータ装置である。実施形態に係るエスカレータ装置は、駆動装置が備えるスプロケットを駆動するモータの回転に基づいて電力を生成する電力生成部を有する。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】