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発明の名称 エレベータ用コンデンサの異常検出装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−55709(P2007−55709A)
公開日 平成19年3月8日(2007.3.8)
出願番号 特願2005−241170(P2005−241170)
出願日 平成17年8月23日(2005.8.23)
代理人 【識別番号】100082175
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 守
発明者 妻木 宣明
要約 課題
CPUによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成できるエレベータ用コンデンサの異常検出装置を得る。

解決手段
エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサ1と、この平滑コンデンサ1に基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧5を比較して、平滑コンデンサ1の電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサ1の充電検出信号を出力する第1比較回路4と、平滑コンデンサ1に基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧7を比較して、平滑コンデンサ1の電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサ1の電圧低下検出信号を出力する第2比較回路6とを備える。
特許請求の範囲
【請求項1】
エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、前記平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、前記平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第1比較回路と、前記平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、前記平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、前記平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第2比較回路とを備えたことを特徴とするエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項2】
第1比較回路からの充電検出信号及び第2比較回路からの電圧低下検出信号に基づいて平滑コンデンサの容量抜けを検出し、前記平滑コンデンサの容量低下が所定値に達した際に容量抜け検出信号を出力する容量抜け検出回路を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項3】
容量抜け検出回路は、充電検出信号に基づく電圧及び電圧低下検出信号に基づく電圧を比較して、所定の一方の電圧が他方の電圧以上の場合に、平滑コンデンサの容量抜け検出信号を出力する第3比較回路と、この第3比較回路の前記一方の電圧の入力側に接続され、前記一方の電圧の入力側に前記充電検出信号又は前記電圧低下検出信号が入力されることによって放電されるコンデンサとを備えたことを特徴とする請求項2に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項4】
コンデンサは、その放電時間が、所定の電気部品の定数に基づいて設定された平滑コンデンサの最低必要容量に応じて調整自在であることを特徴とする請求項3に記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
【請求項5】
容量抜け検出回路からの容量抜け検出信号に基づいて、平滑コンデンサの交換時期を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4の何れかに記載のエレベータ用コンデンサの異常検出装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
この発明は、エレベータのインバータシステムに使用される電解コンデンサの電圧低下等の異常を検出する異常検出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エレベータ装置のインバータシステムで使用される、コンバータ及びインバータ間の平滑コンデンサは、容量の観点から一般的に電解コンデンサが使用されている。この電解コンデンサにより平滑された電圧は、インバータ電力の指標となるため非常に重要であり、この電圧が低下したり、充電電圧に異常が発生したりした場合には、即座に異常を検出して適正な対応が必要とされる。
【0003】
また、上記電解コンデンサは、アレニウスの法則に従って劣化し、容量抜けすることが一般的に知られている。電解コンデンサのこのような容量劣化は、使用環境によって進行が異なるため、電解コンデンサの交換を一定期間使用後に実施するとした場合には、交換前に電解コンデンサが寿命に達したり、容量に余裕がある状態で交換されたりするといったことが生じてしまう。なお、電解コンデンサの容量劣化がエレベータのインバータシステムにおいて発生した場合には、回生運転時に電圧が異常上昇したり、停電時等に電力供給の遮断検出前に電圧低下異常が検出され、異常判定が正常に実施されなかったりするといった問題が生じ得る。
【0004】
上述した電解コンデンサの容量抜けは、電解コンデンサの外観から判断することが極めて困難である。また、従来から、電解コンデンサの容量抜けに基づいて電解コンデンサの寿命を診断する装置が種々提案されているが、その何れもが電解コンデンサの容量抜けに至るまでの正確な計測に基づいたものではないため、寿命の診断は正確性の低いものであった。そして、使用環境等により電解コンデンサが計算よりも早期に寿命となった場合には、電解コンデンサの交換が遅れてしまい、上記のような不測の事態が生じ得る。
【0005】
なお、かかる問題を解決する従来技術として、例えば、CPUによる演算によって電解コンデンサの容量抜けを診断する電解コンデンサの動作状態診断装置が提案されている(特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】特開平9−251049号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献1に記載された電解コンデンサの動作状態診断装置では、電解コンデンサの容量抜けを検出するためにCPUが使用されているため、このCPUでの演算のために、絶縁アンプを用いて絶縁処理した後、AD変換を行う必要があった。このため、回路規模が増加してコスト高を招来する要因となっていた。また、CPUを使用するためにソフトウェアの開発も必要であり、精密な演算方法の開発の困難さも懸念される。
【0008】
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、その目的は、CPUによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成できるエレベータ用コンデンサの異常検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に係るエレベータ用コンデンサの異常検出装置は、エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第1比較回路と、平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第2比較回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【0010】
この発明は、エレベータのコンバータ及びインバータ間に接続された平滑コンデンサと、この平滑コンデンサに基づく電圧及び充電検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以上の場合に、平滑コンデンサの充電検出信号を出力する第1比較回路と、平滑コンデンサに基づく電圧及び電圧低下検出用のリファレンス電圧を比較して、平滑コンデンサの電圧が所定値以下の場合に、平滑コンデンサの電圧低下検出信号を出力する第2比較回路とを備える構成としたことで、CPUによる演算処理を不要にして、安価で簡易に構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
この発明をより詳細に説明するため、添付の図面に従ってこれを説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【0012】
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用コンデンサの異常検出装置の構成図である。図1において、1はエレベータのインバータシステムにおいて平滑コンデンサとして使用され、コンバータ及びインバータ間に接続されて、コンバータからの出力電圧を平滑する電解コンデンサ、2及び3は電解コンデンサ1の両端の電圧を所定の割合に分圧する分圧抵抗、4は+入力及び−入力端子が一方の分圧抵抗3の一端と他端とに接続された、電解コンデンサ1の充電検出用のコンパレータ(第1比較回路)、5は分圧抵抗3の他端とコンパレータ4の−端子との間に接続された、電解コンデンサ1の充電検出用のリファレンス電圧、6は+入力及び−入力端子が一方の分圧抵抗3の一端と他端とに接続された、電解コンデンサ1の電圧低下検出用のコンパレータ(第2比較回路)、7は分圧抵抗3の他端とコンパレータ6の−端子との間に接続された、電解コンデンサ1の電圧低下検出用のリファレンス電圧である。
【0013】
また、8及び9はコンパレータ4及び6の各出力端子に接続された絶縁用のフォトカプラ、10乃至13はプルアップ抵抗、14は後述の容量抜け検出回路15の誤作動防止用として設けられたダイオード、15はフォトカプラ8からの出力信号とフォトカプラ9からの出力信号とに基づいて電解コンデンサ1の容量抜けを検出し、平滑コンデンサ1の容量低下が所定値に達した際に容量抜け検出信号を出力する容量抜け検出回路である。
【0014】
次に、上記構成を有するエレベータ用コンデンサの異常検出装置における電解コンデンサ1の充電検出動作について、図2に示すフローチャート及び図1に基づいて説明する。なお、電解コンデンサ1の充電検出は、エレベータシステムの異常の際にエレベータが設置されたビル側の電源とエレベータシステムとを切り離すために設けられたコンタクタ(図示せず)の投入時に、突入電流が流れるのを防止するために実施される。
【0015】
電解コンデンサ1の充電前、フォトカプラ8のLEDは発光しておらず、その出力電圧はHighの状態に保たれている。ここで、電解コンデンサ1の充電が開始されると(ステップS201)、電解コンデンサ1が充電されるのに伴い、分圧抵抗3の両端の電圧も上昇する。電解コンデンサ1の充電電圧に基づく分圧抵抗3両端の電圧は、コンパレータ4によって充電検出用のリファレンス電圧5と比較されており、分圧抵抗3両端の電圧が上昇してリファレンス電圧5以上になると、コンパレータ4から電解コンデンサ1の充電検出信号が出力される。即ち、分圧抵抗3とリファレンス電圧5とは、電解コンデンサ1の充電電圧が予め設定されている充電電圧閾値以上となった場合に、コンパレータ5から電解コンデンサ1の充電検出信号が出力されるように設定されている(ステップS202)。そして、エレベータの制御手段(図示せず)は、フォトカプラ8を介して上記充電検出信号が入力されることにより、電解コンデンサ1の充電が所定値に達したと判定して(ステップS203)、エレベータの運転を開始する(ステップS204)。
【0016】
次に、エレベータ用コンデンサの異常検出装置における電解コンデンサ1の電圧低下検出動作について、図3に示すフローチャート及び図1に基づいて説明する。電解コンデンサ1の充電前、フォトカプラ9のLEDは発光しておらず、その出力電圧はHighの状態に保たれている。ここで、電解コンデンサ1の充電が開始されると(ステップS301)、電解コンデンサ1が充電されるのに伴い、分圧抵抗3の両端の電圧も上昇する。電解コンデンサ1の充電電圧に基づく分圧抵抗3両端の電圧は、コンパレータ6によって電圧低下検出用のリファレンス電圧7と比較されており、分圧抵抗3両端の電圧が上昇してリファレンス電圧7以上となると、コンパレータ6から電解コンデンサ1の電圧低下検出信号が出力される。
【0017】
即ち、分圧抵抗3とリファレンス電圧7とは、電解コンデンサ1の充電電圧が予め設定されている電圧低下閾値以上となった場合に、コンパレータ6から電解コンデンサ1の電圧低下検出信号が出力されるように設定されている(ステップS302)。そして、エレベータの制御手段は、フォトカプラ9を介して上記電圧低下検出信号が入力されることにより、電解コンデンサ1の電圧が所定値に達したと判定して、電圧の低下異常を解除する(ステップS303)。
【0018】
また、制御手段は、電圧低下異常解除後も、電解コンデンサ1の電圧低下異常を検出する。即ち、電解コンデンサ1の充電電圧が電圧低下閾値以上で(ステップS304)、電圧低下検出信号が入力されている場合には、電解コンデンサ1の電圧に異常はないと判定してエレベータの正常運転を継続する(ステップS305)。一方、分圧抵抗3の電圧がリファレンス電圧7よりも小さくなり、コンパレータ6からの電圧低下検出信号が遮断された場合、即ち、電解コンデンサ1の電圧が電圧低下閾値よりも低くなった場合には、制御手段は、電解コンデンサ1の電圧の異常(電圧低下)を判定し(ステップS306)、インバータ動作を停止させる(ステップS307)。
【0019】
かかる構成を有することにより、CPUでの演算処理を要せず、ハードウェア処理によって電解コンデンサ1の充電検出及び電圧低下検出が可能となり、異常検出装置を安価で簡単に構成することができる。
【0020】
また、図4は図1における容量抜け検出回路15の構成図を示したものである。図4において、16は+入力及び−入力端子がフォトカプラ8及び9の出力端に接続されたコンパレータ(第3比較回路)、17はフォトカプラ9及びコンパレータ16の−端子間に接続された検出レベル調整用の可変抵抗部、18はコンパレータ16の−端子に接続されたコンデンサ、19はフォトカプラ8及びコンパレータ16の+端子間に接続されたVa電圧バイアス用のツェナダイオード、20はツェナダイオード電流供給抵抗、21はプルアップ抵抗、22はコンパレータ16の出力側に接続されたラッチ回路である。なお、図中のVaはコンパレータ16の+端子における電圧、Vbはコンパレータ16の−端子における電圧、Vcはコンパレータ16の出力端子における電圧、Vdはラッチ回路22の出力側における電圧を示している。
【0021】
次に、上記構成を有する容量抜け検出回路15における電解コンデンサ1の容量抜け検出動作について、図5に基づいて説明する。電解コンデンサ1の充電開始前は、図5に示すように、VbはVaよりもダイオード14の分だけ電圧が低い状態にある。そして、電解コンデンサ1の充電が開始されると、電解コンデンサ1の電圧が上昇する。この電解コンデンサ1が予め設定された所定値Aに達することによって、コンパレータ6から電圧低下検出信号が出力され、この電圧低下検出信号に基づくVbの電圧が、HighからLowの状態へと変化する。この結果、コンデンサ18の電荷が可変抵抗部17によって放電されることにより、Vbの電圧は、図5に示すように、徐々に低下する。また、電解コンデンサ1の充電が継続されてその電圧がさらに上昇し、予め設定された所定値Bに達することによってコンパレータ4から充電検出信号が出力されると、この充電検出信号に基づくVaの電圧がHighからLowの状態に変化する。なお、VaのLowレベルは、図5に示すように、ツェナダイオード19によってVFとなり、正常状態においては、常にVa>Vbの関係を有するように構成されている。即ち、正常状態におけるVaの変化点Fにおいても、Va>Vbが成立する。
【0022】
ここで、電解コンデンサ1の容量が経年劣化等の要因によって低下すると、電解コンデンサ1の電圧が所定値Bに達することによって生じるVaの変化点が、Vbの変化点Cに次第に近づいていく。そして、電解コンデンサ1の容量が、上記Vaの変化点における電圧がVa=VbとなるE点にまで低下すると、それ以降は、コンパレータ16が動作することとなる。例えば、D点において電解コンデンサ1の電圧が所定値Bに達する場合には、D−E間距離に相当する幅のパルスがVcに現れることとなる。
【0023】
したがって、コンパレータ16から出力されるパルスをラッチ回路22によってラッチすることにより、ラッチ回路22の出力側に容量抜け検出信号が出力される。そして、制御手段は、容量抜け検出回路15から入力される容量抜け検出信号に基づいて電解コンデンサ1の容量抜けを検出し、報知手段(図示せず)によって、例えば、エレベータ機械室の制御盤や電話回線等で通信可能なエレベータ保守会社等の外部へ、電解コンデンサ1の交換時期を報知する。
【0024】
なお、Va<Vbとなる場合に現れる動作点Dの時間は、コンデンサ18の放電時間によって任意に設定することが可能である。したがって、使用予定の電解コンデンサ1に対して、エレベータシステムにおいて問題となる容量の直前の容量で充電カーブを測定しておき、その測定値に基づいて可変抵抗部17の抵抗値を決定しておけば、種々の電解コンデンサが適用される場合でも、出荷時に可変抵抗部17の抵抗値をディップスイッチ等で設定することにより、動作点を容易に調整することが可能となる。
【0025】
かかる構成を有することにより、CPUでの演算処理を要せず、ハードウェア処理によって電解コンデンサ1の容量抜け検出が可能となり、異常検出装置を安価で簡単に構成することができる。さらに、電解コンデンサ1の容量抜けの検出結果を、エレベータ保守会社等に通信することにより、適当な交換期での交換が実現可能となり、交換前に電解コンデンサ1の寿命がきて、不測の事態が生じるといった恐れもなくなる。
【0026】
なお、従来のエレベータでは、電解コンデンサ1の容量によらず閾値電圧までの上昇時間が一定値以下となると容量抜けを検出していたため、電解コンデンサ1の容量が大きくなるほど、システム上問題となる容量抜けが発生しても検出されにくい状況となっていたが、本発明における異常検出装置では、基板上の電気部品の定数に基づいて設定された電解コンデンサ1の最低必要量に応じてコンデンサ18の放電時間を調整することができるため、種々の電解コンデンサ1に対応することができ、電解コンデンサ1の容量に応じた適切な容量抜けの検出を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】この発明の実施の形態1におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の構成図である。
【図2】この発明の実施の形態1におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
【図3】この発明の実施の形態1におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置の他の動作を説明するフローチャートである。
【図4】図1における容量抜け検出回路の構成図である。
【図5】この発明の実施の形態1におけるエレベータ用コンデンサの異常検出装置各部の電圧を示す図である。
【符号の説明】
【0028】
1 電解コンデンサ
2、3 分圧抵抗
4、6 コンパレータ
5、7 リファレンス電圧
8、9 フォトカプラ
10、11、12、13 プルアップ抵抗
14 ダイオード
15 容量抜け検出回路
16 コンパレータ
17 可変抵抗部
18 コンデンサ
19 ツェナダイオード
20 ツェナダイオード電流供給抵抗
21 プルアップ抵抗
22 ラッチ回路




 

 


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