环保节能电梯控制装置及其方法
【专利摘要】本发明揭示了一种环保节能电梯控制装置及其方法，由设置于电梯内部的重量或人数感知器，电性连结重量或人数感知器的信号处理器，通过信号处理器内预设的重量或人数启动值，判定电梯承载重量是否大于或小于预设重量或人数启动值后，以选择性地操控电梯是否产生升降动作或静止不动，有效减少不必要的“空载或低负载”搭乘情况，并积极倡导“多等1分钟、可减少不必要的能源浪费”的共乘理念，否则针对不愿等待共乘的乘客，则必须自行爬楼梯上、下楼，以达到“稍待片刻！凑足人数！环保搭梯！(三个节能环保搭梯小步骤)（Just?Wait!Get?Weight!Green?Way?!3Ways!）”的环保节能效益，在目前电费高涨及节能减碳的趋势中，可达到相当节能省电的预期效益。
【专利说明】环保节能电梯控制装置及其方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种环保节能电梯控制装置及其方法，尤指一种能依据电梯所承载重量或人数，是否大于或小于预设的重量或人数启动值，以选择性操控该电梯是否产生升降动作或静止不动，以达到环保节能的预期效果。
【背景技术】
[0002]根据2008年中国大陆学者沈鸿等人针对饭店及企业办公大楼的用电调查研究显示，电梯用电占总用电量的17%，仅次于冷气空调用电量，但远高于照明、供水等用电量。以全中国的电梯为例，光是一年就要花掉三百亿度的电，约等同于八座中国台湾林口发电厂一年的发电量。这些花费的电量，背后也代表着一千八百多万吨的二氧化碳的排放量。若以树木一生约吸收一吨的二氧化碳来估算，每年得多种一千八百多万棵树，才能吸收中国电梯所产生的二氧化碳。
[0003]随着近年来高楼大厦林立，消费者逐渐建立依赖搭载电梯上下楼的习惯，因此电梯的设置数量永远无法满足消费者的需求，其配置数量逐年增长，电梯用电量对饭店及企业办公大楼等而言，目前其占总用电量的比例应远高于2008年的调查资料，预估约占17%-25%，其未来增加的速度及比例应还会逐年升高。
[0004]此外，根据中国台湾台达电公司的机电工程师以及大同OTIS电梯公司维修人员，针对台达电内湖总部企业大楼电梯所作的耗电量实测，发现一个人搭电梯下楼的耗电量，竟是一个人搭电梯上楼的107倍！也就是说，单独一个人搭电梯下楼是非常耗能的，在排放
0.637公斤二氧化碳才能产生一度电的中国台湾，孤单地搭电梯下楼，是既会让公司多花电费，又会间接促使地球温室效应的不智之举。
[0005]为什么一个人搭电梯下楼，会比搭电梯上楼还耗电呢？依大同OTIS电梯公司维修人员说法，在一般大楼的电梯系统里(请参阅图6)，会有一个类似铅垂的配重块设置于电梯系统另一侧内，以维持电梯系统两侧重量的平衡；一般而言，配重块本身设计值会比未载人情况的电梯车厢重，而配重块重量的选定值大约为其电梯最大满载重量或总限制人数的30%-70%之间，其目的在于电梯系统两侧重量仅可能随时保持平衡。
[0006]也就是说，如果只有一个人搭电梯下楼时，因为电梯车厢本身比配重块轻，牵引马达就得启动把配重块给拉起，当然就会消耗较多的电，若依此逻辑推算，如果在下楼时电梯车厢是满载的话，其实是可利用电梯车厢本身的重力下降，所耗的电力也会比一个人时少得多。换言之，当越多人同时搭电梯下楼，电梯运作就愈省电。相反地，当一个人搭电梯从一楼上楼时，由于此时配重块比电梯车厢重，因此只要靠着其配重块本身重力及滚轮机构，就能把电梯给升上去。
[0007]综合上述分析，因电梯系统要同时考虑上、下楼层的运转状态，电梯系统较佳省电模式为尽量维持电梯车厢及配重块两侧的重量平衡，而配重块重量的选定值约为其电梯最大满载重量或总限制人数的30%_70%之间，所以其较佳省电模式的电梯运载重量应该为其电梯最大满载重量或总限制人数的30%_70%之间，若配重块与电梯车厢载重本身能达到重量平衡，不管针对上、下楼层，皆不需消耗太多电能，就能进行电梯节能控制运转。
[0008]此外，相信许多人都有类似等电梯经验，明明电梯内只有1-2人，但他们却不等其它人，径自关电梯门独自上楼，完全没有“共乘”概念及良好生活习惯，如果电梯一次可以乘载更多人，将可以减少不必要的来回运载，大大提升电梯的节能效率。因针对一般常见额定速度不变的电梯而言，电梯空载和满载时，电机皆按照额定的转速输出额定的功率运转，若在电梯只搭载1-2人的低负载情况，电梯依旧按照原先额定的速度输出，但此时所需实际功率小于额定的功率，这就导致部分功率被闲置。因此，针对电梯车厢空载或低负载上、下楼层时，会产生许多额外能量浪费，若不能善加处理运用，就会浪费许多电能。
[0009]针对企业办公大楼或大专院校教学大学，其电梯使用频率更比一般住宅大楼高，尤其在上、下班或上、下课时段，其等候搭乘电梯的乘客众多，若电梯每次都可以避免“空载或低负载”运转，将比较省电。因此电梯内部若能设定需达到预设的重量值或人数值才能启动，就能鼓励大家多等待I分钟，让该部电梯搭载人数值或重量值达到启动值，有效减少不必要的“空载或低负载”搭乘情况，在目前“电费高涨”及“节能减碳”的趋势中，将可达到相当的节能成效。此外，各国政府也鼓励倡导鼓励民众于上、下3层楼内以步行代替，以减少短程使用电梯并且减少电梯使用率来具节省耗能，但此倡导成效似乎不明显，因为大多数的乘客若看到眼前恰好停一部电梯，即使只有他自己I个人搭乘上、下3层楼内，他也会因方便而选择搭电梯，并不会选择爬楼梯。但如果电梯系统内部设定需达预设的重量值或人数值才能启动，那么针对短程使用电梯的乘客而言，若他无法再等待其它“共乘”的乘客，就能间接鼓励他选择爬楼梯上、下楼。爬楼梯除了可节能减碳，也有其它无形的好处，根据卫生署所发布的资料，每天爬五分钟的楼梯，一年可以减去五公斤，爬十分钟楼梯，就等同于消耗了二百五十卡的热量，间接促进乘客身体健康。
[0010]目前常见采用的电梯节能措施，可列举如下:
[0011]1.管制部分电梯不停靠低楼层:如三楼以下，鼓励乘客多走楼梯，以减少短程使用电梯，甚至采用强制管制措施，采跳蛙式停靠，如一侧电梯停偶数层、另一侧采用奇数层停靠；或某些楼层不提供停靠等。
[0012]2.特定时间调整停靠楼层或关闭电梯:如四楼以下禁停，五层楼以下隔楼层运行；下班、假日、非高峰时段关闭部分电梯，减少电梯运转台数，降低耗电。
[0013]3.倡导高层建筑物电梯分段运行或隔楼层停开。
[0014]4.电梯采用连锁控制:针对当时大楼内所有的电梯使用状态、乘客搭乘电梯及各楼层的叫车状态，再经过适当的派车机制(如最短派车路径等)，则可针对当时电梯的使用情况作出最适合的派车决定，如以最近一台电梯支持，以减少电梯启动次数频率，让电梯有效利用率提高。并视乘客搭乘时段，必要时仅开启数台电梯或关闭数台电梯，一方面提高电梯使用率，另一方面减少电梯启动次数频率，以提升电梯运行效率，并进而达到节省耗能的效果。
[0015]5.设定节能运转模式:如上、下班及用餐高峰时段，电梯会自动至特定楼层(如I楼或顶楼)等待，减少人员因不耐久候，呼叫其它电梯，造成2台以上电梯重复往同一楼层行进，形成不必要的浪费。
[0016]6.减少附属电梯设备用电:如车厢内照明超过一段时间(如30分钟)不使用时会自动熄灭。[0017]7.鼓励选用节能电梯设备:如无机房电梯、变频式电梯或能量回馈型电梯等。
[0018]此外，针对目前的电梯运转现有技术而言，一般有针对电梯使用安全考虑而予以限重警示，如某电梯限重700公斤负载，一般而言约可搭载10人(若以I人平均体重70公斤计算)，那么该电梯若搭载11人导致超重而响起警报声，则第11人必须放弃搭乘，否则电梯将不会运转而停滞在该楼层；以上为采用“太重则不动”安全设计概念，然而本发明是采用“太轻则不动”的节能环保设计概念，功能目的完全不同。
[0019]此外，如前述所言，一般的电梯大多用钢索将电梯车厢悬挂在电梯井顶部机房的曳引轮上(请参阅图6)，钢索另一侧则悬挂平衡用的配重块，当电梯车厢移动时，配重块就会朝反方向移动以保持平衡。然而由于每一次乘客数量无法确定，电梯车厢的总载重与另一侧配重块，并非随时保持在重量的平衡比例，因此产生阻力而增加曳引轮的负载，易增加耗电量及磨损曳引轮等零件。针对此问题，建国科技大学工程学院教授周波设计的配重块调整系统，就是在电梯车厢及配重块两侧加装重量传感器及蓄水箱，当乘客进入电梯车厢让总载重量增加时，抽水泵就会把液态物自电梯车厢侧蓄水箱抽到配重块侧的蓄水箱内；当乘客离开电梯车厢时，则配重块的液态物也会被抽到电梯车厢侧的蓄水箱内，以维持两侧重量平衡。但针对一般电梯结构而言，该技术除了必须于各楼层加装蓄水箱及抽水泵等设备外，其泵系统必须随时准备将液态物自配重块侧至电梯车厢侧两者间来回抽送，针对高楼层而言，其液态物输送过程中亦会造成额外的能量损失及回流等待时间，造成乘客久候抱怨；况且此技术还是无法避免电梯不必要的“I人低负载”搭乘情况。
[0020]中国台北城市科技大学学生林允晟等人发明“电梯节能控制系统”，因在日常生活搭电梯时，常遇到有人按错楼层键但忘记取消，或等电梯等不及而先离开，让电梯产生不必要的开启与停靠，若半夜出现电梯无人却开启的场景，既吓人又耗电。他们利用超音波作人体感应器，侦测该等待楼层有人时才打开电梯门，无人时则关灯、停止运转，达到省电节能效果，但此技术还是无法避免电梯不必要的“ I人低负载”搭乘情况。
[0021]中国台湾实用新型专利第M373910号的升降设备的荷重检知显示装置」，其主要目的在于提供一种货物升降设备的荷重检知显示装置，能侦测放置于升降设备中货品对象的重量，并实时显示重量信息。因货车车辆在地磅站过磅时，会造成货品运送流程的阻滞，因此若在货物自厂房出货的输送过程中，便能测量所载货物的重量，则能省去在地磅站过磅的时间，以提高运送速度。本技术让客户输送货品过程中的测重步骤更为便捷，进一步有效缩短物流时间与成本。但是，本技术只是单纯地侦测升降设备中货品对象的重量，并实时显示重量信息于显示器上，无法在逻辑判定升降设备承载重量是否大于或小于该预设重量启动值后，进一步操控升降设备该是否产生升降动作或静止不动，亦无法达到有效减少不必要的“ I人低负载”搭乘情况等功能。
[0022]另外，请参考中国台湾发明专利
【发明者】许耿祯 申请人:许耿祯