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技術 エレベータの強風管制運転装置及び強風管制運転方法

出願人 株式会社日立製作所株式会社日立ビルシステム
発明者 高橋巧
出願日 2014年12月9日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2014-248722
公開日 2016年6月20日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2016-108124
状態 特許登録済
技術分野 エレベーターの保守安全及び検査装置
主要キーワード ガイドローラ部分 左右ローラ カウンターウェート 最大瞬間風速 両側部近傍 エレベータ構造 垂直ローラ ロープ類
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年6月20日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (9)

課題

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。

解決手段

強風時に強風管制運転として屋外エレベータ減速運転させ、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振動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。

概要

背景

エレベータ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。

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。

概要

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。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振動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。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

強風時に強風管制運転として屋外エレベータ減速運転させ、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振動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、前記評価対象風速を、前記計測した風速と初期風速から求め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3

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、前記初期風速を現在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4

請求項1から請求項3のいずれか1項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5

請求項4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装置。

請求項6

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7

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、前記評価対象風速を、前記計測した風速と初期風速から求めた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、前記初期風速を現在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9

請求項6から請求項8のいずれか1項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10

請求項9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。

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

0004

特開2014−151999号公報

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振動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

本発明に係る強風管制運転装置の処理フローを示す図。
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。
展望用エレベータかごの昇降路の平面を示す図。
ガイドローラ部分10の平面を示す図。
ガイドローラ部分10の側面を示す図。
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。
ガイドローラ10内のばね定数kを示す図。
風速によるかごの振動をまとめた図。

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。

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δx、yは、(1)式により算出できる。この(1)式において、δx、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、Fx、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]
δx、y=Fx、y/k×1000 ・・・ (1)
この(1)式において、力Fx、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Fx、yは、レールゲージRG方向であるx方向の力Fx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Fxは(2)式により、y方向の力Fy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、S1はかごの側面面積[m2]、S2はかごの背面面積[m2]、PWは風圧力[N/m2]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]
Fx=1/2(S1×PW)・・・ (2)
[数3]
Fy=1/4(S2×PW)・・・ (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/s2]、fn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×fn)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)、k2はバネのバネ定数[N/mm](=137.2)である。
[数5]
fn=(1/2π)×√(k2/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。

実施例

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。

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

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