1. 基本的な動作原理
1.1 牽引エレベーター
トラクションエレベータは、鋼製のワイヤロープまたはベルトを使用して、電気モータによって駆動されるトラクションシーブからかごおよびつり合いおもりを吊り下げる。基本原理は摩擦です。ロープがトラクション シーブの溝付き表面を掴み、シーブが回転するとロープが移動し、かごが上昇または下降します。通常、車両の重量に定格容量の 40 ～ 50% を加えたものに等しいカウンターウェイトは、システムのバランスをとり、動作に必要なモーターのトルクを最小限に抑えます。
最新のトラクション エレベーターは、可変電圧可変周波数 (VVVF) ドライブを採用してモーターの速度とトルクを制御します。このドライブは AC 主電源を DC に整流し、それを反転して可変周波数 AC に戻します。これにより、高効率でゼロから定格速度まで正確な速度制御が可能になります。-回生ドライブは、降下中または減速中にエネルギーを建物のグリッドに戻すことができるため、効率がさらに向上します。
1.2 油圧エレベーター
油圧エレベーターはパスカルの原理に基づいて動作します。電気駆動の油圧ポンプがオイルをシリンダーに押し込み、ピストンを押してかごを上昇させます。降下時には、制御バルブがシリンダーからオイルをリザーバーに戻し、車は重力に従って下降します。牽引システムとは異なり、油圧エレベーターはロープを使用しません - ピストンが直接かごの荷重を支えます。
主な構成は 2 つあります。 -ホール内（直動式）システムでは、エレベーター ピットの下のボアホールにシリンダーを設置し、ピストンが上方に伸びてかごを支えます。穴のないシステムでは、車の横に伸びるサイドマウントの伸縮式ピストンを使用するため、深い穴を開ける必要がありません。-穴のない設計は、地表付近の地下水面や岩盤が高い地域で特に有利です。
2. 性能比較
| パラメータ | 牽引エレベーター | 油圧エレベーター |
|---|---|---|
| 速度範囲 | 0.5 – 10+ m/s | 0.15 – 1.0 m/s |
| 移動高さ | 無制限（実質: 600+ メートル） | 通常は 21 m 以下 (6 ～ 7 階) |
| 耐荷重 | 320 – 5,000+ kg | 最大 20,000+ kg (特殊貨物) |
| エネルギー効率 | 高（回生可能） | 中程度（カウンターウェイトなし） |
| 乗り心地の滑らかさ | 素晴らしい | 良好 (油温は性能に影響します) |
| 機械室 | 必須 (または MRL オプション) | ポンプユニットに必要 |
| インストール時間 | 2～4週間 | 1～2週間 |
| 初期費用（代表例） | より高い | 低層の場合は低い- |
| 維持費 | 長期下期- | 高い（オイルシステムのメンテナンス） |
| 騒音レベル | 非常に低い（機械室は隔離されている） | 高い（ポンプ室の騒音） |
3. エネルギー効率分析
エネルギー消費は、2 つのテクノロジーが最も大きく異なる部分です。カウンタウェイトを備えたトラクションエレベータは、モーターがかごとカウンタウェイトの荷重と摩擦力と加速力の間の不均衡を克服するだけで済むため、本質的に効率的です。最新の VVVF 牽引エレベーターは、輸送作業 1,000 kg-m あたり 0.3-0.6 kWh のエネルギー消費量を達成できます。
油圧エレベーターには釣り合いおもりがないため、負荷に関係なくかごを上昇させるにはモーター ポンプ ユニットが全油圧を供給する必要があります。{0}}降下中、エネルギーは回収されるのではなく、熱として制御バルブを介して放散されます。一般的な油圧エレベーターの消費量は 1,000 kg-m あたり 1.0-2.5 kWh で、これは牽引力相当量のおよそ 3 ～ 4 倍です。
回生ドライブの利点:最新の回生トラクション ドライブは、降下中に使用されるエネルギーの 20-40% を回収し、建物の電力網にフィードバックできます。交通量の多い建物では 20 年間の耐用年数を超えて、この回収により初期費用プレミアムのかなりの部分を相殺できます。
LEED 認証を求める建物や、厳格なエネルギー基準が適用される管轄区域で運営されている建物にとって、トラクション エレベーターが唯一の実行可能な選択肢となりつつあります。ただし、毎日の使用量が最小限の低層建物の場合、効率の差が小さすぎて、より高い初期投資を正当化できない可能性があります。-
4. 設置およびスペースの要件
4.1 シャフトとピットの要件
牽引エレベータには、機械室 (または MRL 設計の天井牽引機械) をサポートするための実質的な頭上構造が必要です。最小頭上寸法（最上階の踊り場からシャフトの天井までの距離）は、標準的な機械室エレベータの 3.8 メートルから MRL 構成の 3.2 メートルまでの範囲です。-ピットの深さは、速度とバッファーに応じて通常 1.2 ～ 1.8 メートルです。
油圧エレベーターでは、機械室がシャフトの上ではなくシャフトに隣接しているため、より柔軟な頭上要件 - があり、多くの場合、わずか 3.0 メートル - です。ただし、坑内油圧システムでは、ピットの下に深いボーリング孔を掘削する必要があり、岩盤、地下水、地下施設などの障害物に遭遇する可能性があります。掘削コストは、地面の状況に応じて、プロジェクトに 5,000 ドルから 20,000 ドル追加される可能性があります。
4.2 機械室の考慮事項
牽引機械室はシャフトの真上に配置するか、指定された最大距離 (EN 81-20 に従って通常水平方向に 15-20 メートル) 以内にオフセットして配置する必要があります。部屋は、牽引機械の静的および動的荷重をサポートする必要があり、高容量の設置では 5,000 kg を超える可能性があります。機械室と建物構造の間の防振は、騒音の伝達を防ぐために重要です。
油圧機械室 (ポンプ室) はシャフトから最大 15 メートルのところに設置でき、床レベルのサポートのみが必要です。-。ただし、油圧パワーユニット、オイルリザーバ、および制御キャビネットを収容する必要があり、最小の部屋寸法は約 2.5 m × 2.0 m × 高さ 2.2 m です。騒音と油温の管理には換気が必要であり、多くの管轄区域では油封じ込め対策 (流出トレイ) が義務付けられています。
5. 総所有コスト
25- 年の耐用年数にわたる総所有コスト (TCO) は、通常、中層および高層用途では牽引エレベーターが有利ですが、特定の低層シナリオでは油圧システムの方が TCO が低い場合があります。-
| コスト構成要素 (25 年、6 ストップの建物) | トラクション | 油圧 |
|---|---|---|
| 初期機器と設置 | $75,000 – $120,000 | $45,000 – $75,000 |
| エネルギー（累計） | $18,000 – $28,000 | $55,000 – $85,000 |
| 保守およびサービス契約 | $45,000 – $65,000 | $55,000 – $80,000 |
| 大規模なオーバーホール (ライフサイクルごとに 1 ～ 2) | $12,000 – $20,000 | $15,000 – $25,000 |
| 25 年間の TCO (標準範囲) | $150,000 – $233,000 | $170,000 – $265,000 |
注: 料金は、交通量が中程度の商業ビルにある 630 kg、6 段乗りのエレベーターを想定したものです。-実際のコストは、地域、トラフィック パターン、サービス契約条件によって大きく異なります。
6. 募集要項
技術的特性に基づいて、次の選択ガイドラインが適用されます。
以下の目的でトラクションを選択してください: Buildings with more than 5-6 floors; high-speed requirements (>1.0 m/s); heavy traffic (>1 日あたり 300 往復）。エネルギー-に敏感なプロジェクト。回生ドライブを必要とするアプリケーション。高層住宅または商業タワー。-
以下の場合に油圧を選択してください。低層建物（2-4 階建て）。-重量貨物用途（特に非対称荷重）。シャフトのヘッドルームが著しく制限されている場合の改造。一時的またはモジュール式の設置。予算に制約があり、トラフィックが少ないプロジェクト。
7. 新興テクノロジー: マシン-部屋-の減少（MRL）トラクション
マシン{0}ルーム-レス（MRL）トラクション エレベーターはテクノロジーの融合であり、従来のマシン ルームのようなスペースを犠牲にすることなく、トラクション システムの効率と速度を提供します。牽引機械は、シャフト内の車両ガイド レールまたは頭上スペースに取り付けられます。 MRL エレベーターは現在、ヨーロッパの新しい牽引設備の 60% 以上を占めており、世界的に市場シェアを拡大しています。
MRL 設計では、コンパクトなモーターとドライブの慎重な熱管理が必要であり、機械へのメンテナンスアクセスは従来の設計よりも複雑です。しかし、建築開発業者にとっては、機械室を廃止することで、エレベーター 1 台あたり 10-15 平方メートルの使用可能な床面積を取り戻すことができます。これは、都市開発における貴重な不動産です。
