エレベータの制御装置
【課題】寿命判定のための特別なセンサを必要とせずに、エレベータの駆動系に含まれる回路素子の寿命を正確に判定して対処する。
【解決手段】負荷変動の無い状態でエレベータの乗りかご１８を運転し、インバータ装置１４に含まれるＩＧＢＴ１４ａに一定の電流が通電されたときの電圧を測定回路２０によって測定する。寿命判定部２３では、この測定回路２０によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に寿命が近いものと判定する。制御部２４は、この判定結果を受け、発報部２５を通じて警告ランプ２６を点灯するなどして対処する。
【解決手段】負荷変動の無い状態でエレベータの乗りかご１８を運転し、インバータ装置１４に含まれるＩＧＢＴ１４ａに一定の電流が通電されたときの電圧を測定回路２０によって測定する。寿命判定部２３では、この測定回路２０によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に寿命が近いものと判定する。制御部２４は、この判定結果を受け、発報部２５を通じて警告ランプ２６を点灯するなどして対処する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子等の回路素子の寿命判定機能を備えたエレベータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、エレベータのインバータ装置には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を代表とした半導体スイッチング素子が用いられる。この種の半導体スイッチング素子は、電流を通電すると、熱が発生し、その熱量と運転の繰り返しによる温度変化によって、素子内部のはんだ接合部が脆化（クラック）し、放熱性能が徐々に低下して破損することがある。そのため、素子の放熱性能の低下を事前に予測し、素子が破損する前に交換する必要がある。
【０００３】
ここで、半導体スイッチング素子の寿命を予測する方法として、特許文献１，２が知られている。
【０００４】
特許文献１では、電流値および放熱フィン温度の測定結果に基づいて整流素子または半導体スイッチング素子のジャンクション温度を推定し、この推定したジャンクション温度に基づいて整流素子または半導体スイッチング素子の疲労の程度を推定する。疲労の程度が所定間を超えた場合に寿命部品の表示を行う。
【０００５】
また、特許文献２では、インバータ装置の入力電流もしくは出力電流から半導体スイッチング素子の温度変動分を推定し、その推定値を熱疲労サイクル回数に換算して半導体スイッチング素子の劣化度を算出して通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２６１８７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１，２の方法は、半導体スイッチング素子に通電される電流値、温度上昇、熱疲労サイクル回数から素子寿命を推定する方法である。このため、外部に設置する温度センサや電流検出器が必要となり、部品点数が多くなり、また、測定誤差により素子の寿命を正確に判定できないなどの問題がある。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、寿命判定のための特別なセンサを必要とせずに、エレベータの駆動系に含まれる回路素子の寿命を正確に判定して対処することのできるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエレベータの制御装置は、エレベータの駆動系に含まれ、運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命判定を行うエレベータの制御装置において、負荷変動の無い状態でエレベータを運転し、上記回路素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定する測定手段と、この測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定する寿命判定手段と、この寿命判定手段による判定結果を受けて、上記回路素子の交換時期にあることを知らせる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、寿命判定のための特別なセンサを必要とせずに、エレベータの駆動系に含まれる回路素子の寿命を正確に判定して対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態におけるエレベータのインバータ装置に用いられているＩＧＢＴの概略構成図を示す図である。
【図３】図３はＩＧＢＴの経年的な使用によりセラミック基板と銅ベース５との間の接合半田が脆化した状態を示す図である。
【図４】図４はＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図５】図５は同実施形態におけるエレベータのインバータ装置に用いられているダイオードの順電圧Ｖｆと電流Ｉｆとの関係を示す図である。
【図６】図６は初期時にＩＧＢＴのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図７】図７はジャンクション温度上昇時にＩＧＢＴのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【００１４】
このエレベータは、電動機１６、この電動機１６の回転軸に取り付けられたシーブ１６ａに巻き掛けられたロープ１７、このロープ１７の両端に吊り下げられた乗りかご１８とカウンタウェイト（釣り合い重り）１９などを備える。
【００１５】
また、エレベータの駆動系として、商用電源１１、この商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２、このコンバータ１２の直流電力を平滑化する平滑コンデンサ１３、この平滑コンデンサ１３を介して与えられた直流電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により任意の周波数、電圧値の交流電圧に変換し、これを駆動電力として電動機１６に供給するインバータ装置１４、このインバータ装置１４から電動機１６に供給される電流を検出する電流検出器１５などを備える。
【００１６】
上記商用電源１１としては三相交流電源が用いられる。この三相交流電源から供給される交流電力は、コンバータ１２にて直流電力に変換され、平滑コンデンサ１３を介してインバータ装置１４に与えられる。このインバータ装置１４のスイッチング動作により、上記直流電力が所定周波数の交流電力に変換され、電動機１６に駆動電力として供給される。
【００１７】
この電力供給により、電動機１６が回転駆動され、これに伴いシーブ１６ａが回転し、そこに巻き掛けられたロープ１７を介して乗りかご１８とカウンタウェイト１９が昇降路内をつるべ式に昇降動作する。
【００１８】
ここで、エレベータの駆動系に備えられたインバータ装置１４には、少なくとも１組のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）１４ａと、このＩＧＢＴ１４ａに逆並列に接続されるダイオード（整流素子）１４ｂが回路素子として組み込まれている。
【００１９】
図２にＩＧＢＴ１４ａの概略構成図を示す。
シリコンからなるＩＧＢＴチップ１は、ボンディングワイヤ２を介してセラミック基板３上に形成された主電極に接続される。セラミック基板３は放熱用の銅ベース５に半田４で接合されている。銅ベース５の下には放熱器６が設けられており、矢印で示すように、ＩＧＢＴチップ１に発生した熱を放熱板である銅ベース５を介して放熱器６に逃がしている。
【００２０】
ここで、エレベータの運転に伴い、ＩＧＢＴ１４ａが発熱／休止を繰り返して、銅ベース５に温度変動が生じると、セラミック基板３と銅ベース５の熱膨張係数の違いによって、接合部の半田４に応力がかかり、脆化（クラック）が生じる問題がある。
【００２１】
このときの状態が図３である。ＩＧＢＴ１４ａの経年的な使用に伴い、セラミック基板３と銅ベース５とを接合している半田４の脆化が激しくなると、放熱性能が著しく低下し、ジャンクション温度が上昇してＩＧＢＴチップ１が熱で破損する。
【００２２】
以下では、このような運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命を判定して破損前に交換するための構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、インバータ装置１４に測定回路２０が設けられる。この測定回路２０は、所定の条件でエレベータ（乗りかご１８）を運転したときのＩＧＢＴ１４ａのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定してエレベータ制御装置２１に出力する。
【００２４】
エレベータ制御装置２１は、エレベータの運転制御を行うためのコンピュータからなる。このエレベータ制御装置２１には、回路素子の寿命を判定するための機能として、判定値設定部２２、寿命判定部２３、制御部２４、発報部２５が備えられている。
【００２５】
判定値設定部２２は、寿命判定で使う判定値を設定する。寿命判定部２３は、この判定値設定部２２によって設定された判定値を基準にして回路素子の寿命（交換時期）を判定する。なお、この判定方法については、後に詳しく説明する。
【００２６】
制御部２４は、電流検出器１５によって検出される電流値に基づいて、インバータ装置１４を駆動制御する。また、制御部２４は、寿命判定部２３によって回路素子の寿命（交換時期）が近づいているものと判定された場合に、発報部２５を起動して発報を行うなどの処理を行う。
【００２７】
発報部２５は、機械室あるいは管理室などに設置された警告ランプ２６を点灯して回路素子の寿命が近づいていることを警告する。また、発報部２５は、回路素子の寿命が近づいていることを通信回線３１を介して外部の監視センタ３０に報知する。
【００２８】
監視センタ３０は、エレベータの動作状態を遠隔監視しており、何らかの異常の発報を受けたときに、保守員を現場に派遣するなどして対処する。
【００２９】
次に、ＩＧＢＴ１４ａを判定対象として、その寿命判定の方法について説明する。
【００３０】
経年的な使用に伴い、ＩＧＢＴ１４ａのセラミック基板３と銅ベース５とを接合している半田４が脆化すると、放熱性能が低下してジャンクション温度が上昇する。このジャンクション温度の上昇に伴い、通電中のＩＧＢＴ１４ａの電圧特性が変化する。
【００３１】
そこで、保守点検時あるいは監視センタ３０からの遠隔操作により、エレベータを所定の条件で運転し、ＩＧＢＴ１４ａの電圧変化を初期値と比較することで、劣化の状態を推定する。
【００３２】
「所定の条件」とは、負荷変動の無い状態で運転することであり、具体的には乗りかご１８が空荷の状態（これをノーロード：ＮＬと呼ぶ）で、一定の速度でアップ方向あるいはダウン方向に運転することである。乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転すると、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定すれば、初期値との比較により劣化の進行度が分かる。
【００３３】
図４にその様子を示す。
図４はＩＧＢＴ１４ａのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図中の一点鎖線は初期時のＶｃｅの電圧特性、実線は寿命進行時のＶｃｅの電圧特性を表している。
【００３４】
乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定回路２０によって測定して寿命判定部２３に与える。寿命判定部２３には、予めコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの初期値がセットされている。寿命判定部２３は、その初期値と測定値との差Ｖ１が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合にＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいているものと判定する。
【００３５】
上記判定値は、ＩＧＢＴ１４ａの電圧特性や、ＩＧＢＴ１４ａの個数、サイズ等によって異なり、予めＶｃｅの電圧特性と劣化の進行度との関係を実験により求めて、その関係から判定値として最適な値が設定されている。
【００３６】
寿命判定部２３によってＩＧＢＴ１４ａの寿命が判定されると、制御部２４は、発報部２５を起動して警告ランプ２６を点灯する。これにより、保守員が定期的点検を行うときに、警告ランプ２６の点灯によりＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいていることを簡単に知ることができ、ＩＧＢＴ１４ａの破損によりエレベータの運転が途中で止まる前に部品交換を手配するなどの対処を迅速に行うことができる。
【００３７】
また、ＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいている場合に、その旨を監視センタ３０に発報すれば、監視センタ３０から当該物件を点検する保守員に対して、ＩＧＢＴ１４ａの部品交換が必要であることを連絡して対処することも可能である。
【００３８】
（その他の判定方法）
（１）Ｖｆによる判定方法
上記実施形態では、ＩＧＢＴ１４ａの寿命を判定する場合について説明したが、インバータ装置１４に含まれるダイオード１４ｂについても同様の方法で寿命を判定することができる。
【００３９】
なお、ダイオード１４ｂは、ＩＧＢＴ１４ａと共にパッケージ化されてインバータ装置１４に組み込まれる。素子の構造的にも図２に示したＩＧＢＴ１４ａの構造と同じであり、経年的な使用に伴い、半田が脆化して放熱性能が低下し、ジャンクション温度が上昇して破損に至る。
【００４０】
図５はダイオード１４ｂの順電圧Ｖｆと電流Ｉｆとの関係を示す図である。図中の一点鎖線は初期時のＶｆの電圧特性、実線は寿命進行時のＶｆの電圧特性を表している。
【００４１】
上記ＩＧＢＴ１４ａのときと同様に、所定の条件つまり乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ダイオード１４ｂに一定の電流Ｉｆが流れるので、そのときのダイオード１４ｂの順電圧Ｖｆを測定回路２０によって測定し、寿命判定部２３にて初期値と比較する。その初期値と測定値との差Ｖ２が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００４２】
寿命判定後は上記ＩＧＢＴ１４ａのときと同様であり、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。なお、警告ランプ２６はＩＧＢＴ用とダイオード用の２種類用意にして、該当するランプを選択的に点灯するようにしても良い。
【００４３】
（２）Ｖｇｅによる判定
ＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変えて、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定する。このとき、ジャンクション温度上昇時のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの変化量が初期時と異なるため、その変化量の差から劣化の進行度が分かる。
【００４４】
図６および図７にその様子を示す。
図６は初期時にＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図７はジャンクション温度上昇時にＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図６および図７において、図中の二点鎖線はＶｇｅ＝２０ＶのときのＶｃｅの電圧特性、一点鎖線はＶｇｅ＝１５ＶのときのＶｃｅの電圧特性、実線はＶｇｅ＝１２ＶのときのＶｃｅの電圧特性を表している。
【００４５】
乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、ゲート電圧Ｖｇｅの値を２０Ｖ，１５Ｖ，１２Ｖに変えながら、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定回路２０によって測定して寿命判定部２３に与える。図７の例では、Ｖｇｅ＝２０ＶのときにＶｃｅ＝２．５Ｖ、Ｖｇｅ＝１５ＶのときにＶｃｅ＝３Ｖ、Ｖｇｅ＝１２ＶのときにＶｃｅ＝４．３Ｖとして測定されている。
【００４６】
寿命判定部２３には、予めゲート電圧Ｖｇｅの値を２０Ｖ，１５Ｖ，１２Ｖに変えたときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの初期値がセットされている。図６の例では、Ｖｇｅ＝２０ＶのときにＶｃｅ＝２Ｖ、Ｖｇｅ＝１５ＶのときにＶｃｅ＝２．５Ｖ、Ｖｇｅ＝１２ＶのときにＶｃｅ＝３．５Ｖが初期値としてセットされている。
【００４７】
寿命判定部２３は、その初期時のＶｃｅの変化量と測定時のＶｃｅの変化量とを比較し、両者の変化量の差が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００４８】
すなわち、図６に示すように、初期時の変化量ΔＶｃｅは、Ｖｇｅ２０Ｖ→１５Ｖのときに０．５Ｖ、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときに１．５Ｖである。これに対し、図７に示すように、ジャンクション温度上昇時の変化量ΔＶｃｅは、Ｖｇｅ２０Ｖ→１５Ｖのときに０．５Ｖ、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときに１．５Ｖである。したがって、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときの変化量ΔＶｃｅが初期時よりも大きくなっていることが分かる。この初期時との差が判定値を超えた場合に寿命が近いものと判定される。
【００４９】
なお、この変化量に対する判定値についても、ＩＧＢＴ１４ａの電圧特性や、ＩＧＢＴ１４ａの個数、サイズ等によって異なり、予めＶｃｅの温度上昇と劣化の進行度との関係を実験により求めて、その関係から最適な値に設定されている。
【００５０】
このような方法によって寿命を判定した後は、上記同様に警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５２】
第２の実施形態では、インバータ装置１４の周囲の温度を考慮して、ＩＧＢＴ１４ａの寿命推定時期を補正するようにしたものである。
【００５３】
図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。
【００５４】
図８の構成において、図１と異なる点は、エレベータ制御装置２１に補正部２７が設けられることである。この補正部２７は、温度センサ２８によって測定された温度に基づいて、初期時のＶｃｅの電圧特性を補正する。
【００５５】
すなわち、インバータ装置１４の周囲の温度は常に一定とは限らず、エレベータの稼働率や季節によっても異なる。インバータ装置１４に用いられているＩＧＢＴ１４ａのジャンクション温度もその周囲温度の影響を受けるため、Ｖｃｅの電圧特性を変動するものと考えられる。
【００５６】
そこで、インバータ装置１４の近傍に温度センサ２８を設置しておき、インバータ装置１４の周囲の温度を測定する。補正部２７では、この温度センサ２８によって測定された温度と予め記憶された初期時の温度とを比較し、その温度差に応じてＶｃｅの電圧特性を補正する。
【００５７】
例えば、温度センサ２８によって測定された温度が初期時の温度よりも５度高い状況であったとする。このような場合には、その温度差の５度だけ電圧値を上げるように初期時のＶｃｅの電圧特性を補正する。これにより、寿命判定部２３では、補正後の電圧特性から得られるＶｃｅの初期値と測定回路２０によって測定されたＶｃｅの値とを比較してＩＧＢＴ１４ａの寿命判定を行う。
【００５８】
寿命判定後は上記第１の実施形態と同様に、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。
【００５９】
このように、インバータ装置１４の周囲の温度を考慮して、初期時に求めたＶｃｅの電圧特性を補正することで、寿命判定の精度を上げることができ、より適切な時期にＩＧＢＴ１４ａを交換できるようになる。
【００６０】
なお、上述したダイオード１４ｂの寿命判定を行う場合も同様であり、図５に示した初期時のダイオード１４ｂの電圧特性を温度センサ２８によって測定された温度と初期時の温度との差に応じて補正することで、より正確に寿命時期を判定することが可能となる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６２】
第３の実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加え、コンバータ１２に含まれる少なくとも１つのダイオード（整流素子）１２ａの寿命判定を行うようにしたものである。
【００６３】
図９は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。
【００６４】
図９において、図１と異なる点は、コンバータ１２に測定回路２９が設けられていることである。この測定回路２９は、所定の条件でエレベータ（乗りかご１８）を運転したときのコンバータ１２に含まれるダイオード１２ａの電圧Ｖｆを測定して寿命判定部２３に出力する。寿命判定部２３は、この測定回路２９によって測定された電圧Ｖｆの値と初期値との比較によりダイオード１２ａの寿命を判定する。
【００６５】
このダイオード１２ａについても、基本的な構造は図２と同様であり、経年的な使用に伴い、半田が脆化して放熱性能が低下し、ジャンクション温度が上昇して破損に至る。そこで、上記インバータ装置１４のダイオード１４ｂと同様の方法で寿命を判定する（図５参照）。
【００６６】
すなわち、所定の条件つまり乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このときにコンバータ１２に流れる電圧Ｖｆを測定回路２９によって測定し、寿命判定部２３にて初期値と比較する。その初期値と測定値との差が判定値設定部２３によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００６７】
寿命判定後は上記ダイオード１４ｂのときと同様であり、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１２ａの寿命が近づいている旨を知らせる。なお、警告ランプ２６はインバータ装置１４のＩＧＢＴ１４ａ用やダイオード１４ｂ用、コンバータ１２のダイオード１２ａ用として３種類用意にして、該当するランプを選択的に点灯するようにしても良い。
【００６８】
なお、このコンバータ１２のダイオード１２ａ寿命判定に関しても、上記第２の実施形態と同様にコンバータ１２の周囲の温度を計測して、寿命判定で使用する初期値を補正することで、より正確な寿命時期を判定することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、ＩＧＢＴ１４ａ等の回路素子の寿命を判定した場合に、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報するものとして説明したが、そのときにエレベータの運転条件を制限して、運転を継続するようにしても良い。
【００７０】
すなわち、例えば寿命判定部２３によってＩＧＢＴ１４ａの寿命が近いことが判定された場合に、制御部２４はエレベータの運転条件を制限する。「エレベータの運転条件を制限する」とは、具体的には乗りかご１８に許容される荷重を例えば定格荷重の半分に制限したり、運転速度を規定速度以下の低速に変更して運転することである。
【００７１】
これにより、ＩＧＢＴ１４ａの通電電流を低減して、保守員が部品交換に来るまでの間、エレベータの運転を途中で止めることなく、安全に継続することができる。これは、ダイオード１４ｂやコンバータ１２などの他の回路素子の寿命判定を行った場合にも同様に適用可能である。
【００７２】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…ＩＧＢＴチップ、２…ボンディングワイヤ、３…セラミック基板、４…半田、５…銅ベース、６…放熱器、１１…商用電源、１２…コンバータ、１２ａ…ダイオード、１３…平滑コンデンサ、１４…インバータ装置、１４ａ…ＩＧＢＴ、１４ｂ…ダイオード、１５…電流検出器、１６…電動機、１６ａ…シーブ、１７…ロープ、１８…乗りかご、１９…カウンタウェイト、２０…測定回路、２１…エレベータ制御装置、２２…判定値設定部、２３…寿命判定部、２４…制御部、２５…発報部、２６…警告ランプ、２７…補正部、２８…温度センサ、２９…測定回路、３０…監視センタ、３１…通信回線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子等の回路素子の寿命判定機能を備えたエレベータの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、エレベータのインバータ装置には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を代表とした半導体スイッチング素子が用いられる。この種の半導体スイッチング素子は、電流を通電すると、熱が発生し、その熱量と運転の繰り返しによる温度変化によって、素子内部のはんだ接合部が脆化（クラック）し、放熱性能が徐々に低下して破損することがある。そのため、素子の放熱性能の低下を事前に予測し、素子が破損する前に交換する必要がある。
【０００３】
ここで、半導体スイッチング素子の寿命を予測する方法として、特許文献１，２が知られている。
【０００４】
特許文献１では、電流値および放熱フィン温度の測定結果に基づいて整流素子または半導体スイッチング素子のジャンクション温度を推定し、この推定したジャンクション温度に基づいて整流素子または半導体スイッチング素子の疲労の程度を推定する。疲労の程度が所定間を超えた場合に寿命部品の表示を行う。
【０００５】
また、特許文献２では、インバータ装置の入力電流もしくは出力電流から半導体スイッチング素子の温度変動分を推定し、その推定値を熱疲労サイクル回数に換算して半導体スイッチング素子の劣化度を算出して通知する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−２６１８７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２８７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１，２の方法は、半導体スイッチング素子に通電される電流値、温度上昇、熱疲労サイクル回数から素子寿命を推定する方法である。このため、外部に設置する温度センサや電流検出器が必要となり、部品点数が多くなり、また、測定誤差により素子の寿命を正確に判定できないなどの問題がある。
【０００８】
本発明は上記のような点に鑑みなされたもので、寿命判定のための特別なセンサを必要とせずに、エレベータの駆動系に含まれる回路素子の寿命を正確に判定して対処することのできるエレベータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るエレベータの制御装置は、エレベータの駆動系に含まれ、運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命判定を行うエレベータの制御装置において、負荷変動の無い状態でエレベータを運転し、上記回路素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定する測定手段と、この測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定する寿命判定手段と、この寿命判定手段による判定結果を受けて、上記回路素子の交換時期にあることを知らせる制御手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、寿命判定のための特別なセンサを必要とせずに、エレベータの駆動系に含まれる回路素子の寿命を正確に判定して対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【図２】図２は同実施形態におけるエレベータのインバータ装置に用いられているＩＧＢＴの概略構成図を示す図である。
【図３】図３はＩＧＢＴの経年的な使用によりセラミック基板と銅ベース５との間の接合半田が脆化した状態を示す図である。
【図４】図４はＩＧＢＴのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図５】図５は同実施形態におけるエレベータのインバータ装置に用いられているダイオードの順電圧Ｖｆと電流Ｉｆとの関係を示す図である。
【図６】図６は初期時にＩＧＢＴのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図７】図７はジャンクション温度上昇時にＩＧＢＴのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。
【図８】図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【図９】図９は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。
【００１４】
このエレベータは、電動機１６、この電動機１６の回転軸に取り付けられたシーブ１６ａに巻き掛けられたロープ１７、このロープ１７の両端に吊り下げられた乗りかご１８とカウンタウェイト（釣り合い重り）１９などを備える。
【００１５】
また、エレベータの駆動系として、商用電源１１、この商用電源１１の交流電力を直流電力に変換するコンバータ１２、このコンバータ１２の直流電力を平滑化する平滑コンデンサ１３、この平滑コンデンサ１３を介して与えられた直流電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により任意の周波数、電圧値の交流電圧に変換し、これを駆動電力として電動機１６に供給するインバータ装置１４、このインバータ装置１４から電動機１６に供給される電流を検出する電流検出器１５などを備える。
【００１６】
上記商用電源１１としては三相交流電源が用いられる。この三相交流電源から供給される交流電力は、コンバータ１２にて直流電力に変換され、平滑コンデンサ１３を介してインバータ装置１４に与えられる。このインバータ装置１４のスイッチング動作により、上記直流電力が所定周波数の交流電力に変換され、電動機１６に駆動電力として供給される。
【００１７】
この電力供給により、電動機１６が回転駆動され、これに伴いシーブ１６ａが回転し、そこに巻き掛けられたロープ１７を介して乗りかご１８とカウンタウェイト１９が昇降路内をつるべ式に昇降動作する。
【００１８】
ここで、エレベータの駆動系に備えられたインバータ装置１４には、少なくとも１組のＩＧＢＴ（半導体スイッチング素子）１４ａと、このＩＧＢＴ１４ａに逆並列に接続されるダイオード（整流素子）１４ｂが回路素子として組み込まれている。
【００１９】
図２にＩＧＢＴ１４ａの概略構成図を示す。
シリコンからなるＩＧＢＴチップ１は、ボンディングワイヤ２を介してセラミック基板３上に形成された主電極に接続される。セラミック基板３は放熱用の銅ベース５に半田４で接合されている。銅ベース５の下には放熱器６が設けられており、矢印で示すように、ＩＧＢＴチップ１に発生した熱を放熱板である銅ベース５を介して放熱器６に逃がしている。
【００２０】
ここで、エレベータの運転に伴い、ＩＧＢＴ１４ａが発熱／休止を繰り返して、銅ベース５に温度変動が生じると、セラミック基板３と銅ベース５の熱膨張係数の違いによって、接合部の半田４に応力がかかり、脆化（クラック）が生じる問題がある。
【００２１】
このときの状態が図３である。ＩＧＢＴ１４ａの経年的な使用に伴い、セラミック基板３と銅ベース５とを接合している半田４の脆化が激しくなると、放熱性能が著しく低下し、ジャンクション温度が上昇してＩＧＢＴチップ１が熱で破損する。
【００２２】
以下では、このような運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命を判定して破損前に交換するための構成について説明する。
【００２３】
図１に示すように、インバータ装置１４に測定回路２０が設けられる。この測定回路２０は、所定の条件でエレベータ（乗りかご１８）を運転したときのＩＧＢＴ１４ａのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定してエレベータ制御装置２１に出力する。
【００２４】
エレベータ制御装置２１は、エレベータの運転制御を行うためのコンピュータからなる。このエレベータ制御装置２１には、回路素子の寿命を判定するための機能として、判定値設定部２２、寿命判定部２３、制御部２４、発報部２５が備えられている。
【００２５】
判定値設定部２２は、寿命判定で使う判定値を設定する。寿命判定部２３は、この判定値設定部２２によって設定された判定値を基準にして回路素子の寿命（交換時期）を判定する。なお、この判定方法については、後に詳しく説明する。
【００２６】
制御部２４は、電流検出器１５によって検出される電流値に基づいて、インバータ装置１４を駆動制御する。また、制御部２４は、寿命判定部２３によって回路素子の寿命（交換時期）が近づいているものと判定された場合に、発報部２５を起動して発報を行うなどの処理を行う。
【００２７】
発報部２５は、機械室あるいは管理室などに設置された警告ランプ２６を点灯して回路素子の寿命が近づいていることを警告する。また、発報部２５は、回路素子の寿命が近づいていることを通信回線３１を介して外部の監視センタ３０に報知する。
【００２８】
監視センタ３０は、エレベータの動作状態を遠隔監視しており、何らかの異常の発報を受けたときに、保守員を現場に派遣するなどして対処する。
【００２９】
次に、ＩＧＢＴ１４ａを判定対象として、その寿命判定の方法について説明する。
【００３０】
経年的な使用に伴い、ＩＧＢＴ１４ａのセラミック基板３と銅ベース５とを接合している半田４が脆化すると、放熱性能が低下してジャンクション温度が上昇する。このジャンクション温度の上昇に伴い、通電中のＩＧＢＴ１４ａの電圧特性が変化する。
【００３１】
そこで、保守点検時あるいは監視センタ３０からの遠隔操作により、エレベータを所定の条件で運転し、ＩＧＢＴ１４ａの電圧変化を初期値と比較することで、劣化の状態を推定する。
【００３２】
「所定の条件」とは、負荷変動の無い状態で運転することであり、具体的には乗りかご１８が空荷の状態（これをノーロード：ＮＬと呼ぶ）で、一定の速度でアップ方向あるいはダウン方向に運転することである。乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転すると、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定すれば、初期値との比較により劣化の進行度が分かる。
【００３３】
図４にその様子を示す。
図４はＩＧＢＴ１４ａのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図中の一点鎖線は初期時のＶｃｅの電圧特性、実線は寿命進行時のＶｃｅの電圧特性を表している。
【００３４】
乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定回路２０によって測定して寿命判定部２３に与える。寿命判定部２３には、予めコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの初期値がセットされている。寿命判定部２３は、その初期値と測定値との差Ｖ１が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合にＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいているものと判定する。
【００３５】
上記判定値は、ＩＧＢＴ１４ａの電圧特性や、ＩＧＢＴ１４ａの個数、サイズ等によって異なり、予めＶｃｅの電圧特性と劣化の進行度との関係を実験により求めて、その関係から判定値として最適な値が設定されている。
【００３６】
寿命判定部２３によってＩＧＢＴ１４ａの寿命が判定されると、制御部２４は、発報部２５を起動して警告ランプ２６を点灯する。これにより、保守員が定期的点検を行うときに、警告ランプ２６の点灯によりＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいていることを簡単に知ることができ、ＩＧＢＴ１４ａの破損によりエレベータの運転が途中で止まる前に部品交換を手配するなどの対処を迅速に行うことができる。
【００３７】
また、ＩＧＢＴ１４ａの寿命が近づいている場合に、その旨を監視センタ３０に発報すれば、監視センタ３０から当該物件を点検する保守員に対して、ＩＧＢＴ１４ａの部品交換が必要であることを連絡して対処することも可能である。
【００３８】
（その他の判定方法）
（１）Ｖｆによる判定方法
上記実施形態では、ＩＧＢＴ１４ａの寿命を判定する場合について説明したが、インバータ装置１４に含まれるダイオード１４ｂについても同様の方法で寿命を判定することができる。
【００３９】
なお、ダイオード１４ｂは、ＩＧＢＴ１４ａと共にパッケージ化されてインバータ装置１４に組み込まれる。素子の構造的にも図２に示したＩＧＢＴ１４ａの構造と同じであり、経年的な使用に伴い、半田が脆化して放熱性能が低下し、ジャンクション温度が上昇して破損に至る。
【００４０】
図５はダイオード１４ｂの順電圧Ｖｆと電流Ｉｆとの関係を示す図である。図中の一点鎖線は初期時のＶｆの電圧特性、実線は寿命進行時のＶｆの電圧特性を表している。
【００４１】
上記ＩＧＢＴ１４ａのときと同様に、所定の条件つまり乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ダイオード１４ｂに一定の電流Ｉｆが流れるので、そのときのダイオード１４ｂの順電圧Ｖｆを測定回路２０によって測定し、寿命判定部２３にて初期値と比較する。その初期値と測定値との差Ｖ２が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００４２】
寿命判定後は上記ＩＧＢＴ１４ａのときと同様であり、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。なお、警告ランプ２６はＩＧＢＴ用とダイオード用の２種類用意にして、該当するランプを選択的に点灯するようにしても良い。
【００４３】
（２）Ｖｇｅによる判定
ＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変えて、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定する。このとき、ジャンクション温度上昇時のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの変化量が初期時と異なるため、その変化量の差から劣化の進行度が分かる。
【００４４】
図６および図７にその様子を示す。
図６は初期時にＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図７はジャンクション温度上昇時にＩＧＢＴ１４ａのゲート電圧Ｖｇｅを変化させた場合のコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅとコレクタ電流Ｉｃとの関係を示す図である。図６および図７において、図中の二点鎖線はＶｇｅ＝２０ＶのときのＶｃｅの電圧特性、一点鎖線はＶｇｅ＝１５ＶのときのＶｃｅの電圧特性、実線はＶｇｅ＝１２ＶのときのＶｃｅの電圧特性を表している。
【００４５】
乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このとき、ＩＧＢＴ１４ａに一定のコレクタ電流Ｉｃが流れるので、ゲート電圧Ｖｇｅの値を２０Ｖ，１５Ｖ，１２Ｖに変えながら、そのときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅを測定回路２０によって測定して寿命判定部２３に与える。図７の例では、Ｖｇｅ＝２０ＶのときにＶｃｅ＝２．５Ｖ、Ｖｇｅ＝１５ＶのときにＶｃｅ＝３Ｖ、Ｖｇｅ＝１２ＶのときにＶｃｅ＝４．３Ｖとして測定されている。
【００４６】
寿命判定部２３には、予めゲート電圧Ｖｇｅの値を２０Ｖ，１５Ｖ，１２Ｖに変えたときのコレクタ−エミッタ電圧Ｖｃｅの初期値がセットされている。図６の例では、Ｖｇｅ＝２０ＶのときにＶｃｅ＝２Ｖ、Ｖｇｅ＝１５ＶのときにＶｃｅ＝２．５Ｖ、Ｖｇｅ＝１２ＶのときにＶｃｅ＝３．５Ｖが初期値としてセットされている。
【００４７】
寿命判定部２３は、その初期時のＶｃｅの変化量と測定時のＶｃｅの変化量とを比較し、両者の変化量の差が判定値設定部２２によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００４８】
すなわち、図６に示すように、初期時の変化量ΔＶｃｅは、Ｖｇｅ２０Ｖ→１５Ｖのときに０．５Ｖ、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときに１．５Ｖである。これに対し、図７に示すように、ジャンクション温度上昇時の変化量ΔＶｃｅは、Ｖｇｅ２０Ｖ→１５Ｖのときに０．５Ｖ、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときに１．５Ｖである。したがって、Ｖｇｅ２０Ｖ→１２Ｖのときの変化量ΔＶｃｅが初期時よりも大きくなっていることが分かる。この初期時との差が判定値を超えた場合に寿命が近いものと判定される。
【００４９】
なお、この変化量に対する判定値についても、ＩＧＢＴ１４ａの電圧特性や、ＩＧＢＴ１４ａの個数、サイズ等によって異なり、予めＶｃｅの温度上昇と劣化の進行度との関係を実験により求めて、その関係から最適な値に設定されている。
【００５０】
このような方法によって寿命を判定した後は、上記同様に警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。
【００５１】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５２】
第２の実施形態では、インバータ装置１４の周囲の温度を考慮して、ＩＧＢＴ１４ａの寿命推定時期を補正するようにしたものである。
【００５３】
図８は本発明の第２の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。
【００５４】
図８の構成において、図１と異なる点は、エレベータ制御装置２１に補正部２７が設けられることである。この補正部２７は、温度センサ２８によって測定された温度に基づいて、初期時のＶｃｅの電圧特性を補正する。
【００５５】
すなわち、インバータ装置１４の周囲の温度は常に一定とは限らず、エレベータの稼働率や季節によっても異なる。インバータ装置１４に用いられているＩＧＢＴ１４ａのジャンクション温度もその周囲温度の影響を受けるため、Ｖｃｅの電圧特性を変動するものと考えられる。
【００５６】
そこで、インバータ装置１４の近傍に温度センサ２８を設置しておき、インバータ装置１４の周囲の温度を測定する。補正部２７では、この温度センサ２８によって測定された温度と予め記憶された初期時の温度とを比較し、その温度差に応じてＶｃｅの電圧特性を補正する。
【００５７】
例えば、温度センサ２８によって測定された温度が初期時の温度よりも５度高い状況であったとする。このような場合には、その温度差の５度だけ電圧値を上げるように初期時のＶｃｅの電圧特性を補正する。これにより、寿命判定部２３では、補正後の電圧特性から得られるＶｃｅの初期値と測定回路２０によって測定されたＶｃｅの値とを比較してＩＧＢＴ１４ａの寿命判定を行う。
【００５８】
寿命判定後は上記第１の実施形態と同様に、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１４ｂの寿命が近づいている旨を知らせる。
【００５９】
このように、インバータ装置１４の周囲の温度を考慮して、初期時に求めたＶｃｅの電圧特性を補正することで、寿命判定の精度を上げることができ、より適切な時期にＩＧＢＴ１４ａを交換できるようになる。
【００６０】
なお、上述したダイオード１４ｂの寿命判定を行う場合も同様であり、図５に示した初期時のダイオード１４ｂの電圧特性を温度センサ２８によって測定された温度と初期時の温度との差に応じて補正することで、より正確に寿命時期を判定することが可能となる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６２】
第３の実施形態では、上記第１の実施形態の構成に加え、コンバータ１２に含まれる少なくとも１つのダイオード（整流素子）１２ａの寿命判定を行うようにしたものである。
【００６３】
図９は本発明の第３の実施形態に係るエレベータの制御装置の構成を示す図である。なお、上記第１の実施形態における図１の構成と同じ部分には同一符号を付して、その説明を省略するものとする。
【００６４】
図９において、図１と異なる点は、コンバータ１２に測定回路２９が設けられていることである。この測定回路２９は、所定の条件でエレベータ（乗りかご１８）を運転したときのコンバータ１２に含まれるダイオード１２ａの電圧Ｖｆを測定して寿命判定部２３に出力する。寿命判定部２３は、この測定回路２９によって測定された電圧Ｖｆの値と初期値との比較によりダイオード１２ａの寿命を判定する。
【００６５】
このダイオード１２ａについても、基本的な構造は図２と同様であり、経年的な使用に伴い、半田が脆化して放熱性能が低下し、ジャンクション温度が上昇して破損に至る。そこで、上記インバータ装置１４のダイオード１４ｂと同様の方法で寿命を判定する（図５参照）。
【００６６】
すなわち、所定の条件つまり乗りかご１８をＮＬ状態にして定速運転する。このときにコンバータ１２に流れる電圧Ｖｆを測定回路２９によって測定し、寿命判定部２３にて初期値と比較する。その初期値と測定値との差が判定値設定部２３によって設定された判定値を超えた場合に寿命が近づいているものと判定する。
【００６７】
寿命判定後は上記ダイオード１４ｂのときと同様であり、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報してダイオード１２ａの寿命が近づいている旨を知らせる。なお、警告ランプ２６はインバータ装置１４のＩＧＢＴ１４ａ用やダイオード１４ｂ用、コンバータ１２のダイオード１２ａ用として３種類用意にして、該当するランプを選択的に点灯するようにしても良い。
【００６８】
なお、このコンバータ１２のダイオード１２ａ寿命判定に関しても、上記第２の実施形態と同様にコンバータ１２の周囲の温度を計測して、寿命判定で使用する初期値を補正することで、より正確な寿命時期を判定することができる。
【００６９】
また、上記各実施形態では、ＩＧＢＴ１４ａ等の回路素子の寿命を判定した場合に、警告ランプ２６の点灯あるいは監視センタ３０へ発報するものとして説明したが、そのときにエレベータの運転条件を制限して、運転を継続するようにしても良い。
【００７０】
すなわち、例えば寿命判定部２３によってＩＧＢＴ１４ａの寿命が近いことが判定された場合に、制御部２４はエレベータの運転条件を制限する。「エレベータの運転条件を制限する」とは、具体的には乗りかご１８に許容される荷重を例えば定格荷重の半分に制限したり、運転速度を規定速度以下の低速に変更して運転することである。
【００７１】
これにより、ＩＧＢＴ１４ａの通電電流を低減して、保守員が部品交換に来るまでの間、エレベータの運転を途中で止めることなく、安全に継続することができる。これは、ダイオード１４ｂやコンバータ１２などの他の回路素子の寿命判定を行った場合にも同様に適用可能である。
【００７２】
要するに、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１…ＩＧＢＴチップ、２…ボンディングワイヤ、３…セラミック基板、４…半田、５…銅ベース、６…放熱器、１１…商用電源、１２…コンバータ、１２ａ…ダイオード、１３…平滑コンデンサ、１４…インバータ装置、１４ａ…ＩＧＢＴ、１４ｂ…ダイオード、１５…電流検出器、１６…電動機、１６ａ…シーブ、１７…ロープ、１８…乗りかご、１９…カウンタウェイト、２０…測定回路、２１…エレベータ制御装置、２２…判定値設定部、２３…寿命判定部、２４…制御部、２５…発報部、２６…警告ランプ、２７…補正部、２８…温度センサ、２９…測定回路、３０…監視センタ、３１…通信回線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータの駆動系に含まれ、運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命判定を行うエレベータの制御装置において、
負荷変動の無い状態でエレベータを運転し、上記回路素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定する測定手段と、
この測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定する寿命判定手段と、
この寿命判定手段による判定結果を受けて、上記回路素子の交換時期にあることを知らせる制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子を判定対象として、上記半導体スイッチング素子に一定の電流が通電されたときのコレクタ−エミッタ間の電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記半導体スイッチング素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項３】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子を判定対象として、ゲート電圧を変えて、そのときのコレクタ−エミッタ間の電圧変化量を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定されたコレクタ−エミッタ間の電圧変化量を初期時の電圧変化量と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記半導体スイッチング素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項４】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる整流素子を判定対象として、上記整流素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記整流素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項５】
上記エレベータの駆動系に商用電源の交流電力を直流電力に変換するためのコンバータを備え、
上記測定手段は、
上記コンバータに含まれる整流素子を判定対象として、上記整流素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記整流素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項６】
上記回路素子の周囲の温度を計測する温度計測手段と、
この温度計測手段によって測定された温度に基づいて、上記回路素子の電圧の初期値を補正する補正手段とを備え、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧と上記補正手段による補正後の電圧の初期値とを比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項７】
上記回路素子の交換時期にあることを知らせるための警告ランプを備え、
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に上記警告ランプを点灯することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項８】
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に、その旨を監視センタへ発報することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項９】
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に、エレベータの運転条件を制限して運転を継続することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項１】
エレベータの駆動系に含まれ、運転中に温度上昇により劣化する特性を有する回路素子の寿命判定を行うエレベータの制御装置において、
負荷変動の無い状態でエレベータを運転し、上記回路素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定する測定手段と、
この測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定する寿命判定手段と、
この寿命判定手段による判定結果を受けて、上記回路素子の交換時期にあることを知らせる制御手段と
を具備したことを特徴とするエレベータの制御装置。
【請求項２】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子を判定対象として、上記半導体スイッチング素子に一定の電流が通電されたときのコレクタ−エミッタ間の電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記半導体スイッチング素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項３】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる半導体スイッチング素子を判定対象として、ゲート電圧を変えて、そのときのコレクタ−エミッタ間の電圧変化量を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定されたコレクタ−エミッタ間の電圧変化量を初期時の電圧変化量と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記半導体スイッチング素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項４】
上記エレベータの駆動系に直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、駆動電力として供給するインバータ装置を備え、
上記測定手段は、
上記インバータ装置に含まれる整流素子を判定対象として、上記整流素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記整流素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項５】
上記エレベータの駆動系に商用電源の交流電力を直流電力に変換するためのコンバータを備え、
上記測定手段は、
上記コンバータに含まれる整流素子を判定対象として、上記整流素子に一定の電流が通電されたときの電圧を測定し、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧を初期値と比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記整流素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１記載のエレベータの制御装置。
【請求項６】
上記回路素子の周囲の温度を計測する温度計測手段と、
この温度計測手段によって測定された温度に基づいて、上記回路素子の電圧の初期値を補正する補正手段とを備え、
上記寿命判定手段は、
上記測定手段によって測定された電圧と上記補正手段による補正後の電圧の初期値とを比較し、両者の差が予め設定された判定値を超えた場合に上記回路素子の寿命が近いものと判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項７】
上記回路素子の交換時期にあることを知らせるための警告ランプを備え、
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に上記警告ランプを点灯することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項８】
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に、その旨を監視センタへ発報することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【請求項９】
上記制御手段は、
上記寿命判定手段によって上記回路素子の寿命が判定された場合に、エレベータの運転条件を制限して運転を継続することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のエレベータの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２０００３３（Ｐ２０１１−２０００３３Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４３５３（Ｐ２０１０−６４３５３）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（３９００２５２６５）東芝エレベータ株式会社 (2,543)
【Ｆターム（参考）】
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