JP2010500486A

JP2010500486A - 入室管理のための装置

Info

Publication number: JP2010500486A
Application number: JP2009523105A
Authority: JP
Inventors: ペッラバウアー、ラインハルト
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2010-01-07
Also published as: WO2008017086A1; US20090183542A1; NO20090991L; US20090295535A1; JP2010500485A; RU2009108340A; NO20090990L; EP2052367A1; AT502682B1; AT502682A4; WO2008017087A1; EP2052368A1; RU2009108339A

Abstract

電気により作動される錠及び鍵１２、１６を有する入室管理のための装置において、錠及び／又は鍵１２、１６が、少なくとも１つの薄膜太陽電池６、１０、１１、１５、２０、２１を含む電源を有し、この薄膜太陽電池が、鍵１２、１６の、及び／又は、錠に電気接続された部分の、光に露出される領域に付着される又は嵌め込まれる、或いは、錠、鍵１２、１６、及び／又は、錠に電気接続された部分、のエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる、或いは、上記領域を形成し、ここでは、薄膜太陽電池６、１０、１１、１５、２０、２１が、有機太陽電池、色素太陽電池、或いは、ポリマー太陽電池又はポリマー・プラスチック太陽電池として形成される。

Description

本発明は、電源を含む、電気により作動される錠及び鍵を有する入室管理のための装置に関する。

具体的にはシリンダ錠の、電気錠又は電子錠は、通常、従来の錠を機械的に施錠することができる機械的な施錠機構に加えて、人物確認後のみ開錠される電磁式の或いはモータにより作動される少なくとも１つの施錠機構を有する。人物確認に使用される電子回路は、たいていは、適当な身分証明用の記憶媒体と接触することなく或いは接触することによって相互作用するが、個々の身分証明用の記憶媒体が錠を施錠する権限を与えられているか否かの確認プロセスは電子評価回路で行われる。人物確認が問題なく行われた後に錠が開錠される。

これらの電気施錠装置又は電子施錠装置にエネルギーを供給するために、通常、錠のための、さらにはしばしば鍵のための恒常的なエネルギー供給源が必要であり、そのため、あらゆる状況において錠の機能を維持するためには、この恒常的なエネルギー供給源のコストに加えて、無停電電源が利用可能でなければならないことを考慮する必要がある。

この場合、電気錠又は電子錠は、任意の所望の方式でエネルギーを供給されてよい。主電源（ｍａｉｎｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）又はバックアップ電池が実用可能であることに加えて、錠又は鍵が、機械的エネルギーを電気エネルギーに変換するための変換器を有するというような他の案も公知である。このような変換器は、例えば発電機の形態で構成され、磁気回路と、該磁気回路の磁束が通っている誘導コイルとを有しており、磁気回路又は誘導コイルが可動部分として構成され、残りの部分が別個の固定要素として構成される。したがって、この誘導システム内の可動要素が動くことにより誘導電圧が生じる。発生する電気エネルギーはエネルギー・アキュムレータ内に蓄積され得ることから、上記の構成により自己持続型のエネルギー供給源が確立され、必要な場合には、人物確認又は錠の電気的作動のときに電気回路での利用が適宜可能となる。

フライホイール発電機は、外部作動装置が無い場合、フライホイールを直接に作動させることができない限りにおいて、該フライホイール発電機を例えば据え置き型の錠に使用することはできない。フライホイール発電機は、せいぜい鍵に組み込まれて使用される程度である。というのは、この場合においては、フライホイールは、腕時計の場合と同様に、常に携帯されてそれにより生じる機械的振動によって作動されるからである。フライホイール発電機の別の欠点は、フライホイールのベアリングが相当な摩擦損失を受けるために作動モードが比較的非効率になることである。

ＤＥ１０２００４０１２７８４Ａ１より、鍵又は回転ノブにより、両方側或いは一方側からのいずれかから作動され得る電気錠シリンダ（ｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏｃｋｃｙｌｉｎｄｅｒ）が知られている。電気許可信号（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｕｔｈｏｒｉｓａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ）を評価する評価ユニットが、ノブの表面上に配置された太陽電池から電力供給を受ける。

ＥＰ４２８８９２Ａ２より、電気式施錠／解錠装置を備える二段式施錠シリンダ（ｄｏｕｂｌｅｌｏｃｋｉｎｇｃｙｌｉｎｄｅｒ）が知られており、一方のシリンダ側が、表面上に太陽電池が取り付けられている作動ノブを保持している。

最後に、ＵＳ２００５／０１３２７６６Ａ１が、モータによって駆動される、ドア取付具を備えた施錠機構を開示している。モータに電力を供給するために、太陽電池が受座の外側に取り付けられる。この場合、太陽電池は薄膜太陽電池の形態をとることができる。

したがって、本発明の目的は、例えば鍵又は錠シリンダに対して使用され得るエネルギー変換器を提供することであり、ここでは、エネルギー変換器によって生成される電流が、電気により作動される錠又は鍵への不断の電力供給を実現するように設計される。

この課題を解決するために、本発明による装置は本質的に以下のことを特徴とする。電源が、鍵の、及び／又は、錠に電気接続された部分の、光に露出される一領域に付着される又は嵌め込まれる、或いは、錠、鍵、及び／又は、錠に電気接続される部分、のエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる少なくとも１つの薄膜太陽電池を有する、或いは、上記領域を形成し、それにより、太陽電池が、有機太陽電池、色素増感太陽電池、又は、ポリマー太陽電池若しくはポリマー・プラスチック太陽電池として形成される。薄膜太陽電池は、錠、鍵、及び／又は、錠に電気接続された部分、の領域に付着される又は嵌め込まれる、或いは、それぞれの適当なエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれるのに特に適している。というのは、薄膜太陽電池は高効率であり、エネルギーが光の形態で存在している場合にはどこでも導入され得るからである。比較的厚みがありさらに堅い基盤を必要とする従来の太陽電池とは異なり、薄膜太陽電池は、例えば錠又は鍵の表面などの任意の表面に容易に付着され得ることから、可撓性の構造体としても実現可能である。これらの薄膜太陽電池は例えば蒸着により適当な領域上に直接に付着されてよいが、完成モジュールが適当な領域上に或いはエネルギー伝達領域の下に付着されてもよい。

薄膜太陽電池は、基盤及び蒸着された物質に応じて様々な変形で存在する。それに応じて、物理特性の適用可能範囲及び効率レベルの範囲は幅が広い。薄膜電池は従来の太陽電池とは主として製造方式が異なり、例えば、錠、鍵、及び／又は、錠に電気的に接続される部分、の表面上への適当な半導体材料の蒸着を用いて製造される。それにより、施錠技術に関連する製品の幅広い分野での使用が保証される。直接遷移形半導体は、１０μｍのみの厚さのフィルム内でも太陽光を吸収する。これらの薄膜電池は、ほとんどの場合、気相において基盤上へ直接に堆積されることによって付着される。これらは、ガラス、金属板、プラスチック、又は他の材料であってよい。薄膜電池として用いることが可能な材料としては、アモルファス・シリコン、微結晶シリコン、ひ化ガリウム、ゲルマニウム、又は、テルル化カドミウムがある。いわゆるＣＩＳ電池（二セレン化銅インジウム又は二硫化銅インジウム）或いはＣＩＧＳ電池（二セレン化銅インジウム・ガリウム）も知られている。

例えばＣＩＳ電池は厚さが５μｍ未満であることから、薄い膜のフィルム材料が節約され、さらに、製造数が適切である場合は厚膜技術を用いたときより製造工程を安価にすることが可能となる。

本発明によると、薄膜太陽電池は色素増感太陽電池として形成されてよい。電気化学的色素増感太陽電池は、光の吸収に半導体材料を使用する代わりに、例えばリーフ・ダイ・クロロフィル（ｌｅａｆｄｙｅｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ）といったような有機色素を使用する。グラチェル電池（Ｇｒａｔｚｅｌｃｅｌｌ）としても知られている色素電池（ｄｙｅｃｅｌｌ）は、通常、典型的には２０から４０μｍの距離だけ分離される２つの平面ガラス電極から構成される。これらの２つの電極は、その内側が例えばＦＴＯ（フッ素添加酸化スズ（ｆｌｕｏｒｉｎｅｄｏｐｅｄｔｉｎｏｘｉｄｅ））といったような典型的には０．５μｍの厚さの透明の導電層で被覆されている。これらの２つの電極は、その機能から、作用電極（電子を発生させる）及び対向電極と称される。作用電極上には、二酸化チタンのナノ細孔性層が１０μｍの範囲の厚さで塗布される。その後、その表面には感光性色素の単層が吸着される。対向電極上には、数μｍの厚さの触媒層（最も一般的には白金）が存在する。２つの電極の間の領域は、例えばヨウ素とヨウ化カリウムとの溶液といったような酸化還元電解質で満たされている。色素は、露光されると、化学的に励起されて半導体材料ＴｉＯ_２内に電子を射出する。これらの電子は、ここから作用電極（カソード）まで移動し、さらに、外部電気回路により対向電極（アノード）まで移動する。色素はヨウ化物によって再び還元され、その結果ヨウ化物はヨウ素へと酸化される。得られたヨウ素は、その後、アノードで電子によって還元されて再びヨウ化物へと戻る。その結果、電解質、並びに、移動する電子を介した外部電気回路により、電流の内部流束が形成される。また、色素増感太陽電池は、従来の太陽電池と比較して、散光を有効に利用することができる。現在、最大１１．２％の効率で利用することが可能である。

薄膜太陽電池は、好適には、錠用、特にドアノブ用の作動部材の表面に付着されてよい。このような付着は、直接的に作動部材の外部表面上で並びに作動部材の適当なエネルギー伝達被覆層の下での両方でなされてよい。このようにして完全に一体型であり且つ小型の構成が実現され、この場合、薄膜太陽電池が、作動部材内に配置された電流アキュムレータ（ｃｕｒｒｅｎｔａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）に或いは作動部材に電気接続されたシリンダに直接に電気接続され、その結果、錠が完全自己持続型の電源を備えることになる。

別の好適な構成は、錠に電気的に接続された或いは錠の表面を形成しているドア取付具のエネルギー伝達領域の下に薄膜太陽電池が嵌め込まれる或いは付着されることを特徴とする。このような配置におけるドア取付具は、薄膜太陽電池をできるだけ大きな表面領域上に付着させるためのスペースを有しており、その結果、それに応じて大量の電流を発生させることができる。この場合、薄膜太陽電池は外側取付具及び／又は内側取付具に付着されてよく、内側取付具に付着された場合には妨害（ｓａｂｏｔａｇｅ）又は破壊行為に対しての有効な保護が実現される。太陽電池は、取付具の表面を形成してよく、或いは、取付具のエネルギー伝達被覆物の下に配置されてもよく、後者の場合では妨害及び破壊者から保護される配置が保証される。

薄膜太陽電池は必ずしも錠自体に付着される必要はなく、錠に電気接続された分離部分上に配置されてもよく、この場合、好適には、薄膜太陽電池は、錠に電気的に接続された、電子鍵用の読取装置ユニットの表面上に付着されることになる。

最後に、薄膜太陽電池を錠シリンダの前面に付着させることも考えられ、これにより特に小型の構成が実現される。

別の好適な構成では、薄膜太陽電池が電子鍵上に及び／又は鍵のエネルギー伝達領域の下に配置される。この配置では、薄膜太陽電池によって供給される電流が、鍵の電子回路への電力供給及びさらには錠への電力供給の両方に使用されてよい。後者の場合、鍵に蓄積されるエネルギーは、施錠プロセスにおいて錠と電気的に接触したときに鍵から錠の電子回路へと伝送されてよい。

本発明による薄膜太陽電池の配置により、接続されている電子回路の電流消費に応じた不断の電力供給が可能となる。しかし、故障に対する保護を向上させるために、好適には、電源は、太陽電池から電力供給を受ける充電可能な電流アキュムレータを有することになる。

以下では、図面に概略的に示された例示の実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。

ポリマー太陽電池を備える取付具を示した図である。前面にシリコン太陽電池が付着されている錠シリンダを示した図である。色素増感太陽電子を備える電子鍵を示した図である。有機太陽電池を備える鍵を示した図である。可撓性の薄膜太陽電池を備えるカード形状の電子鍵である。有機太陽電池を備えるドアノブを示した図である。プラスチック・ポリマー太陽電池を備える壁用読取装置を示した図である。

図１では、外側取付具に１が付されさらに内側取付具に２が付されており、これらは連結ボルト３によって一体に保持される。錠部材を作動させるためのドア・ハンドルには４及び５が付されている。外側取付具１及び／又は内側取付具２上にはそれぞれポリマー太陽電池６が配置されるが、太陽電池６は取付具の表面上に例えば蒸着されてよい。太陽電池は取付具の表面に嵌め込まれてよく、或いは取付具の表面自体を形成してもよい。また、太陽電池は、取付具のエネルギー伝達表面、例えば透明な表面、の下に配置されてもよい。

図２では、鍵用の溝８と作動部材９とを備える錠シリンダ７が示されている。ここでは、太陽電池１０がシリンダの前面に嵌め込まれており、取付具は内側及び／又は外側にあってよい。ここでは、太陽電池１０は、好適には薄膜シリコン太陽電池の形態である。

図３による構成では、太陽電池１１が電子鍵１２内に配置されており、この場合の電子鍵１２は電子コード用の担体の形態をとっている。この構成では、太陽電池１１は色素増感太陽電池の形態であってよく、例えば電子鍵１２のエネルギー伝達ハウジングの下に配置されてよい。太陽電池１１は電子鍵１２の前側及び／又は後側に嵌め込まれてよい。

図４による構成は図３による構成と本質的に等しいが、電子鍵を含んでいる鍵部分１３に加えて、機械的に作動する鍵１４が設けられている。ここでは、太陽電池はやはりプラスチック・ハンドル部分１３の中に配置されるが、この場合でもやはり透明のプラスチック窓が設けられてよく、その下には、この場合では例えば有機太陽電池といったような太陽電池１５が配置されてよい。

図５では、チェック・カードの形態で具体化された電子鍵１６が示されている。チェック・カード１６は、例えばトランスポンダ・カードの形態で構成され、電子鍵を含んでいる。この種のチェック・カードでは、内蔵型太陽電池が可撓性の構造であることが特に重要であり、その結果、プラスチック・カードが曲げられた場合でも太陽電池が損傷することはない。概略的に示した太陽電池は例えば可撓性の有機太陽電池の形態であってよく、チェック・カード１６の表面上に取り付けられてよい。

図６では、ノブ１９が嵌め込まれている錠シリンダ１８が示されており、太陽電池２０がノブ１９に一体に組み込まれている。この一体化は、例えば、可撓性の有機太陽電池をノブの透明プレスチック材料の下に配置するような形で実現されてよい。この構成では、可撓性の薄膜太陽電池はノブの円筒形状に良好に適合することができる。

最後に図７では、錠に電気的に接続されてよい壁用読取装置が示されている。壁用読取装置２０は、例えば、トランスポンダ・キー用の読取デバイスの形態であってよく、例えばプラスチック・ポリマー太陽電池２１が付着され得る表面を有する。この場合、太陽電池２１によって供給されるエネルギーは読取装置の電子回路に電力を供給するのに使用されるが、ここでは、例えばＬＥＤで形成されておりやはり太陽電池２１から電力の供給を受ける表示要素２２が任意選択で設けられてよい。太陽電池２１によって供給される電力は、読取装置ユニット２０が電気接続されている電気錠に対して使用されてもよい。

Claims

電気により作動される錠及び鍵を備える入室管理のための装置であって、前記錠及び／又は鍵が電源を有し、前記電源が少なくとも１つの薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）を有し、この薄膜太陽電池が、前記鍵（１２、１６）の、及び／又は、前記錠に電気接続された部分の、光に露出される一領域に付着される又は嵌め込まれる、或いは、前記錠、前記鍵（１２、１６）、及び／又は、前記錠に電気接続された部分、のエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる、或いは、前記領域を形成し、それにより、前記太陽電池が、有機太陽電池、色素増感太陽電池、又は、ポリマー太陽電池若しくはポリマー・プラスチック太陽電池として形成されることを特徴とする装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が、アモルファス・シリコン、微結晶シリコン、ひ化ガリウム、ゲルマニウム、テルル化カドミウム、銅インジウム（ガリウム）硫黄化合物、及び／又は、二セレン化銅インジウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が、前記錠、特にドアノブ（４、５、１３、１９）、のための作動部材（９）の表面に或いはエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる、或いは、前記表面を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が、ドア取付具（１、２）のエネルギー伝達表面に付着される又はその下に嵌め込まれる、或いは前記表面を形成することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が、前記錠に電気的に接続された、電子鍵用の読取装置ユニット（２０）の表面に又はエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる、或いは、前記表面を形成することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が、錠シリンダ（７）の前面に又はエネルギー伝達領域の下に付着される又は嵌め込まれる、或いは、前記表面を形成することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の装置。
前記薄膜太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）が鍵（１２、１６）のエネルギー伝達領域の下に配置されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の装置。
前記電源が、前記太陽電池（６、１０、１１、１５、２０、２１）から電力供給を受ける、充電可能な電流アキュムレータを有することを特徴とする請求項１から７までのいずれか一項に記載の装置。