中国・広州市の超高層複合ビル「広州周大福金融中心」に納入したエレベーターは、定格速度分速1,260mで走行し世界最高速※を達成した。地上1階から95階のホテルロビーまでの440mを約42秒で結んでいる。 この世界最高速エレベーターを実現するために欠かせないのが「安全性」だ。 世界最高速エレベーターを安心して利用できるように、日立が開発した安全装置について紹介する。
※2022年8月現在、日立調べ
世界最高速エレベーターの開発においては、超高速での走行を追求する一方で、エレベーターを安全に停止させる技術が必要になる。 最高速度が速くなればなるほど、高度な安全技術が求められる。 その上で日立がめざすのは、万が一の時もお客さまの安全を守り、エレベーターを確実に停止させる「安全性」だ。 そこで、日立は「電子」と「機械」の両面から安全装置の開発に取り組んだ。
電子式の安全装置の開発に携わった制御システム開発グループの齊藤勇来は「私が開発したのは電子式終端階減速装置（電子式ETSD）です。 これは昇降路の上端と下端において、かごの位置と速度を見張るもので、所定の速度以上の場合にかごを減速させる装置です」と語る。 従来の機械式から電子式に変えたことで、かごの位置と速度をより高精度に監視できるようになり、異常が発生する前にその予兆に気付くことができるようになった。 「エレベーターを急停止してお客さまを心配させるのではなく、その前に部品を交換したり、近くの階に止めてお客さまを降ろすようにするなど、事前に対処できるのが電子式のメリットです」（齊藤）
この電子式ETSDは、当時、日本国内で分速105mの標準型エレベーターに採用されたばかりの先進的な技術だった。 品質保証部で製品評価を担当した永沼一斗が「日立の中でも新しい技術を、分速105mから分速1,260ｍという10倍以上の速度に適用するという、私の会社生活の中でも最もチャレンジングな経験でした」と語る。 超高速に追従できるエンコーダとそのエンコーダ信号からエレベーターの位置と速度を瞬時に算出するマイコンを新規開発し、分速1,260mまで対応できる仕組みを確立した。
ETSD：Emergency Terminal Speed limiting Device
機械式の安全装置についても、すべて分速1,260m用に新しく見直した。 まずは、エレベーターの異常な加速を検知してブレーキを作動させる速度を検出する装置「調速機（ガバナ）」だ。 今回のエレベーターは人間が耐えられるスピードを考慮し、下降時は、上昇時の半分の分速600mとなる。 このため、上昇時と下降時にそれぞれ異なる速度を一台で検出できるように工夫。 ガバナの正面と背面の2か所に速度検出機構を設けた。 ガバナの開発を担当した機構装置開発グループの久保洋輔は「ガバナは、ブレーキを作動させる際に物理的な衝突が生じるのですが、従来に比べ少なくとも3倍以上の衝突エネルギーが発生するので、衝突や摩耗に強い素材を研究し、色んなパターンを試しました。 最適な素材を見つけるのが一番苦労した部分です」
万が一ロープが切れた場合にエレベーターを非常停止させる「非常止め装置」の開発を担当した機構装置開発グループの酒井悠至は「分速1,260mのかごを確実に停止させるには、従来の約4.8倍の制動エネルギーが発生します。 レールと接触する非常止め装置のウェッジは1,000℃以上になるため、従来の鉄製ではすぐ溶けてしまう。 そこで材料の選定から始め、積層セラミックスの制動材を開発しました」と語る。 また、乗りかごが昇降路底部に衝突した場合でも、かごの衝突力を緩めて停止させる「オイルバッファ」においては、4段式テレスコピック式のオイルバッファを開発することで、ピット寸法を約9m短縮することに成功。 建築工事の負担軽減に貢献した。
安全装置は、エレベーターの公的認定機関の認証を取得するために、さまざまな評価試験を行った。 電子式ETSDは、ソフトウェアが内在する性質上、最終製品だけではなく開発のプロセスも認証対象となった。 「どのようなソフトウェアのテストをしたか、どういう開発環境でコーディングしたかなど、すべて認証対象となり、その対応に苦慮しました」と、齋藤は苦労を語る。 さらに、ガバナや非常止め装置は、日本の高さ213mのエレベーター研究塔「G1TOWER」での評価試験に加えて、現地での制動テストも行われた。 酒井は「非常止め装置の制動テストは中国では必須とされています。 実際に納入したエレベーターで試験を行うので、事前の準備をしっかり行い、作業者の安全を確保しながら、超高速で走行するエレベーターを非常停止。 その後、最終調整を行い無事に納品することができました」と語る。
プロジェクトに5年以上関わった永沼は「最も時間がかかったのは、電子式ETSDの評価です。 安全装置は特に失敗が許されない部分のため開発時の作り込み・評価は入念に行いました。 現地に行ってからも安全装置の評価作業は山のようにあり、一個一個課題をクリアしていきました。 だからこそ、分速1,260mを出した時は感動しました」と語る。 「開発途中に何度も現場に行くことは通常ないので、自分の子どもを育てたような不思議な感覚があります」と久保もプロジェクトへの愛着を語る。 「最初に安全装置を開発した時は安全を守ることの大変さを感じましたが、今では人を乗せるエレベーターとして、日立の製品として当たり前のことだと思っています。 すべての部品に対して、その一つ一つが壊れた時のことを想定して、それでも安全であることを確認して、ようやく出荷することができる」と齊藤。 徹底的な考察と検証の上に、世界最高速エレベーターの実現がある。
