JP5027707B2 - 電気錠システム - Google Patents

Description

本発明は、電気錠システムに関するものである。

近年、集合住宅や事業所などへのセキュリティシステムの導入によって、開閉扉に電気錠装置を設置する事例が増加しており、開閉扉に設けた電気錠装置に給電するために、扉枠側に設けた一次側ユニットと、扉枠に支持される開閉扉側に設けた二次側ユニットとを有し、一次側ユニットから二次側ユニットへ非接触給電を行うことによって、扉枠側から一次側ユニットおよび二次側ユニットを介して開閉扉に配置した電気錠装置に電力供給する電気錠システムが提供されていた（例えば特許文献１参照）。
特許第３９２７２７２号公報

上記構成の電気錠システムでは、施解錠時以外の待機時にも電気錠装置の動作を制御する回路に動作電力を供給しているので、待機時の無負荷損失が増加し、待機時の消費電力が大きくなるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、待機時の消費電力を低減した電気錠システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、扉枠側に設けた一次側ユニットと、扉枠に支持される開閉扉側に設けた二次側ユニットと、開閉扉に配置した電気錠装置とを有し、一次側ユニットから二次側ユニットへ非接触給電を行うことによって、扉枠側から一次側ユニットおよび二次側ユニットを介して電気錠装置に電力供給する電気錠システムであって、一次側ユニットは、一次側コイルと、入力電源をスイッチングすることにより入力電源を高周波に変換して一次側コイルに供給するスイッチング電源部と、スイッチング電源部のスイッチング動作を制御する電源制御部とを備えるとともに、二次側ユニットは、開閉扉が閉まった状態で一次側コイルと磁気結合する二次側コイルと、二次側コイルから供給される高周波を安定化して電気錠装置に動作電力を供給する安定化電源部と、電気錠装置の施解錠動作を制御する電気錠制御部と、二次側コイルから供給される電流により充電されて電気錠制御部に動作電力を供給する第１の蓄電要素と、第１の蓄電要素の充電電圧を監視してフィードバック信号を非接触で電源制御部に出力する電圧監視部とを備え、電源制御部は、電気錠装置が施解錠動作を行う施解錠時は、スイッチング電源部の動作を、所定周波数でスイッチング動作を行うフル動作に切り替えるとともに、施解錠時以外の待機時は、スイッチング電源部の動作を、所定周波数でスイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に繰り返す間欠動作に切り替え、且つ、間欠動作時は、フィードバック信号に基づいて充電電圧が所定の基準電圧を下回らないように、間欠動作のデューティを変化させることを特徴とする。なお間欠動作のデューティとは、間欠動作中に所定周波数でスイッチング動作を行う期間と、スイッチング動作を停止させる期間との比率のことを言う。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、電源制御部は、電気錠装置から施解錠動作の完了信号を受け取ると、スイッチング電源部の動作をフル動作から間欠動作に切り替えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、電源制御部は、スイッチング電源部の動作を間欠動作からフル動作に切り替えた時点より所定の施解錠時間が経過すると、フル動作から間欠動作に切り替えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１つの発明において、二次側コイルから供給される高周波を安定化して第１の蓄電要素を充電する充電回路部を備え、当該充電回路部は、施解錠時に第１の蓄電要素への充電動作を停止することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、待機時から施解錠時に切り替わった時点での第１の蓄電要素の充電電圧が所定の閾値電圧未満の場合、充電回路部は、充電電圧が閾値電圧に達するまで第１の蓄電要素の充電動作を行ってから、充電動作を停止することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１つの発明において、二次側コイルから供給される電流により充電される第２の蓄電要素を安定化電源部の前段に設け、安定化電源部は第２の蓄電要素から電源供給を受けて電気錠装置に動作電力を供給することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れか１つの発明において、開閉扉の開状態を検知する検知手段を備え、電源制御部は、検知手段が開閉扉の開状態を検知している状態では、スイッチング電源部のスイッチング動作を停止させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電源制御部が、施解錠時以外の待機時にはスイッチング電源部の動作をフル動作から間欠動作に切り替えているので、待機時の無負荷損失を低減して、待機時の消費電力を低減することができる。さらに電源制御部では、間欠動作時に、フィードバック信号に基づいて充電電圧が所定の基準電圧を下回らないよう間欠動作のデューティを変化させているので、無負荷損失をさらに低減して、待機時の消費電力をさらに低減できるという効果がある。

請求項２の発明によれば、施解錠動作が完了すると、スイッチング電源部の動作をフル動作から間欠動作に切り替えているので、待機時にフル動作が行われるのを確実に防止でき、待機時の消費電力をさらに低減できる。

請求項３の発明によれば、施解錠動作を開始してから所定の施解錠時間が経過すると、スイッチング電源部の動作をフル動作から間欠動作に切り替えているので、電気錠装置側の動作を監視する回路などを追加する必要がないという効果がある。

請求項４の発明によれば、施解錠時には第１の蓄電要素への充電動作を停止しているので、電気錠装置への電力供給と第１の蓄電要素の充電動作とが同時に行われて、過負荷状態となる虞を低減できるという効果がある。

請求項５の発明によれば、待機時から施解錠時に切り替わった時点で第１の蓄電要素の充電電圧が所定の閾値電圧未満の場合は、充電電圧が閾値電圧に達するまで第１の蓄電要素の充電動作を継続しているので、充電電圧が閾値電圧未満の状態で充電動作が停止されたために、施解錠動作中に電気錠制御部の動作電源が不足するといった事態を防止することができる。

請求項６の発明によれば、一次側ユニットのスイッチング電源部の給電能力が、電気錠装置を動作させるのに必要な電力より不足している場合でも、安定化電源部の前段に設けた第２の蓄電要素から電源供給を受けて、安定化電源部が電気錠装置に動作電力を供給しているので、電気錠装置を動作させるのに必要な電力より給電能力が低いスイッチング電源部を使用できる。そして、スイッチング電源に給電能力の小さいものを使用することで、スイッチング電源の小型化や発熱量の低減が可能になるという効果がある。

ところで、開閉扉が開けられると、一次側コイルと二次側コイルとの磁気的な結合がなくなり、一次側ユニットから二次側ユニットへ電力を供給することができないが、請求項７の発明によれば、開閉扉が開いている状態では、電源制御部がスイッチング電源部のスイッチング動作を停止させているので、無負荷損失を低減して、消費電力をさらに低減することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図４に本発明に係る電気錠システムの概略構成図を示す。この電気錠システムは、例えば玄関扉のような開閉扉１２を遠隔から施錠又は解錠するために用いられ、開閉扉１２に設けられた電気錠装置４と、蝶番１１を介して開閉扉１２を開閉自在に支持する扉枠１０側から電気錠装置４に給電するための非接触給電装置１と、宅内に設置された電気錠操作器５および操作子機６，６と、屋外に設置された非接触キーリーダ７およびシークレットスイッチ８とを主要な構成として備えている。

操作子機６は施解錠操作のための操作釦６ａを有し、操作釦６ａが押操作されると電気錠操作器５に操作信号を出力する。

電気錠操作器５は、施解錠操作のための操作釦５ａを備えるとともに、操作子機６が接続される子機接続端子（図示せず）を有し、操作釦５ａが押操作されるか、又は、操作子機６から操作信号が入力されると、信号線９を介して非接触給電装置１に施解錠命令を送信する。

非接触キーリーダ７は、建物の外側にいる家人がＩＤタグ７ａやＩＣカード７ｂを用いて電気錠装置４を施錠又は解錠させるために用いられる。ユーザがＩＤタグ７ａ又はＩＣカード７ｂを非接触キーリーダ７の読み取り部７ｃに近付けると、非接触キーリーダ７とＩＤタグ７ａ又はＩＣカード７ｂとの間で非接触通信が行われ、ＩＤタグ７ａ又はＩＣカード７ｂから識別情報が読み取られる。非接触キーリーダ７は、読み取った識別情報を予め登録してある識別情報と照合し、両者が一致すると、信号線９を介して非接触給電装置１に施解錠命令を送信する。

シークレットスイッチ８は、建物の外側にいる家人が暗証番号を入力することによって、電気錠装置４を施錠又は解錠させるために用いられる。シークレットスイッチ８の前面には、０〜９までの番号キー８ａと、スタートキー８ｂと、エンドキー８ｃと、施解錠状態を示す表示ランプ８ｄとが設けられ、各キー８ａ〜８ｃおよび表示ランプ８ｄはカバー８ｅによって開閉自在に覆われている。ユーザがカバー８ｅを開けてスタートキー８ｂを押した後、番号キー８ａを用いて所定の桁数の暗証番号を入力し、最後にエンドキー８ｃを押すと、シークレットスイッチ８が、入力された暗証番号を予め登録されている暗証番号と照合し、両者が一致すると、信号線９を介して非接触給電装置１に施解錠命令を送信する。

非接触給電装置１は、扉枠１０に設けた一次側ユニット２と、開閉扉１２に設けた二次側ユニット３とで構成され、一次側ユニット２と二次側ユニット３との間で非接触給電を行うことによって、一次側ユニット２から二次側ユニット３を介して電気錠装置４に動作電力を供給する。また一次側ユニット２は、電気錠操作器５や非接触キーリーダ７やシークレットスイッチ８から施解錠命令を受信すると、二次側ユニット３との間で例えば赤外線を用いた無線通信を行うことにより二次側ユニット３へ施解錠命令を送信し、二次側ユニット３により電気錠装置４に施解錠動作を行わせるようになっている。

而して、この電気錠システムでは、宅内に設置された電気錠操作器５や操作子機６の操作釦５ａ，６ａを押操作したり、宅外に設置された非接触キーリーダ７にＩＤタグ７ａ又はＩＣカード７ｂをかざしたり、宅外に設置されたシークレットスイッチ８に暗証番号を入力することによって、非接触給電装置１に施解錠命令が送信され、非接触給電装置１により電気錠装置４に施解錠動作を行わせることができる。

次に、非接触給電装置１の構成および動作について図１〜図３を参照してより詳細に説明する。

非接触給電装置１の一次側ユニット２は、一次側コイルｎ１と、商用電源ＡＣを整流する整流器２１と、整流器２１の直流出力端間に接続された平滑コンデンサＣ１と、スイッチング電源回路２２と、制御ＩＣ２３と、マイコン２４と、通信回路２５とを主要な構成として備える。

一次側コイルｎ１は、開閉扉１２を閉じた状態で二次側ユニット３が対向する扉枠１０の部位に配設される。

商用電源ＡＣは整流器２１によって整流されるとともに、平滑コンデンサＣ１によって平滑された後、スイッチング電源回路２２の一次側に入力される。

スイッチング電源回路２２は、入力電源（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）をスイッチングすることによって、入力電源を高周波に変換し、一次側コイルｎ１に供給する。

制御ＩＣ２３は、スイッチング電源回路２２のスイッチング動作を制御する制御回路が集積化されたものであり、マイコン２４から入力される制御信号に応じてスイッチング動作を制御する。スイッチング電源回路２２のスイッチング動作は、マイコン２４から入力される制御信号に応じてフル動作又は間欠動作の何れかに切り替えられる。ここで、フル動作とは、その期間中に所定周波数でスイッチング動作を行う動作状態を言い、間欠動作とは、所定周波数でスイッチング動作を行う期間と、スイッチング動作を停止させる期間とが交互に繰り返されるような動作状態を言う。そして施解錠時には、電気錠装置４に施解錠動作を行わせるために必要な電力を二次側ユニット３に供給する必要があるので、スイッチング電源回路２２の動作がフル動作に切り替えられる。一方、施解錠時以外の待機時は二次側ユニット３で必要な電力が少なくて済むので、スイッチング電源回路２２の動作が間欠動作に切り替えられる。

通信回路２５は、例えば赤外線を用いたワイヤレス通信を行うことにより、二次側ユニット３との間で信号を授受する。

マイコン２４は、信号線９を介して外部から施解錠命令が入力されると通信回路２５を介して二次側ユニット３に施解錠命令を送信するとともに、スイッチング電源回路２２の動作を間欠動作からフル動作に切り替える制御信号を制御ＩＣ２３に出力する。またマイコン２４は、間欠動作時に通信回路２５を介して二次側ユニット３から後述のフィードバック信号が入力されると、フィードバック信号に基づいて間欠動作時のデューティを変化させる。また電気錠装置４による施解錠動作が完了すると、マイコン２４は、スイッチング電源回路２２の動作をフル動作から間欠動作に切り替える制御信号を制御ＩＣ２３に出力する。

一方、二次側ユニット３は、二次側コイルｎ２と、整流・平滑回路３１と、スイッチＳＷ１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の出力端子間にダイオードＤ１を介して接続されたコンデンサＣ２（第１の蓄電要素）と、分圧回路３３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４と、判定回路３５と、制御回路３６と、通信回路３７とを主要な構成として備えている。尚、本実施形態では第１の蓄電要素をコンデンサで構成しているが、二次電池で第１の蓄電要素を構成しても良い。

整流・平滑回路３１（安定化電源部）は、二次側コイルｎ２から供給される高周波を安定化（整流、平滑）して所定電圧値の直流電圧に変換し、スイッチＳＷ１を介して電気錠装置４に供給する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、整流・平滑回路３１の出力電圧を所定電圧値の直流電圧に変換し、ダイオードＤ１を介してコンデンサＣ２を充電する。

分圧回路３３はコンデンサＣ２の両端間に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり、コンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２を所定の分圧比で分圧して、判定回路３５に出力する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、コンデンサＣ２の両端電圧を所定の電圧値に変換して判定回路３５および制御回路３６に供給する。

判定回路３５は、分圧回路３３の出力から求めたコンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２と所定の基準電圧（上側基準電圧ＶＨおよび下側基準電圧ＶＬ）との高低をそれぞれ判定する。すなわち充電電圧ＶＣ２が下側基準電圧ＶＬを下回ると、判定回路３５は電圧低下信号を制御回路３６に出力し、充電電圧ＶＣ２が上側基準電圧ＶＨに達すると、判定回路３５は充電完了信号を制御回路３６に出力する。

通信回路３７は、例えば赤外線を用いたワイヤレス通信を行うことにより、一次側ユニット２の通信回路２５との間で信号を授受する。

制御回路３６は、通信回路３７を介して施解錠命令が入力されるとスイッチＳＷ１をオンして電気錠装置４に電源を供給するとともに、電気錠装置４に開閉信号を与え、電気錠装置４により施錠又は解錠動作を行わせる。また制御回路３６は、待機時にスイッチＳＷ１をオフし、電気錠装置４への給電を遮断しており、無駄な電力消費を抑制している。また待機時には、制御回路３６は、判定回路３５の判定結果に応じたフィードバック信号を通信回路３７を介して一次側ユニット２へ送信させる。ここで、制御回路３６は、判定回路３５から電圧低下信号が入力されるとスイッチング電源回路２２によるスイッチング動作を開始させる動作開始信号をフィードバック信号として出力し、判定回路３５から充電完了信号が入力されるとスイッチング動作を停止させる停止信号をフィードバック信号として出力する。ここにおいて、分圧回路３３、判定回路３５および制御回路３６から電圧監視部が構成され、制御回路３６から電気錠制御部が構成される。

次に、本実施形態の電気錠システムの動作について図２および図３を参照して説明する。電気錠装置４が施解錠動作を行っていない待機時には、マイコン２４は、スイッチング動作を間欠動作に切り替える制御信号を制御ＩＣ２３に出力し、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替えている。この時、一次側ユニット２から二次側ユニット３へ施解錠動作時に比べて小さな電力が供給され、二次側ユニット３では、二次側コイルｎ２の出力を整流・平滑回路３１が整流、平滑し、さらにＤＣ−ＤＣコンバータ３２が所定電圧値に返還してコンデンサＣ２を充電する。そして、ＤＣ−ＤＣコンバータ３４がコンデンサＣ２の両端電圧を所定電圧に変換し、判定回路３５及び制御回路３６に動作電力を供給する。

この待機時において、電気錠操作器５の操作釦５ａが操作されるか、操作子機６の操作釦６ａが操作されると（図２のステップＳ１）、電気錠操作器５から一次側ユニット２のマイコン２４に施解錠命令が入力される（ステップＳ２）。マイコン２４は、施解錠命令が入力されると、スイッチング動作をフル動作に切り替える制御信号（間欠動作解除命令）を制御ＩＣ２３に出力し（ステップＳ３）、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えるので、一次側ユニット２から二次側ユニット３へ電気錠装置４の施解錠動作に必要な電力が供給される。またマイコン２４は、制御ＩＣ２３を用いてスイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えた後、通信回路２５から二次側ユニット３へ施解錠命令を出力させる（ステップＳ４）。このとき、二次側ユニット３では通信回路３７が施解錠命令を受信して制御回路３６に送信し、制御回路３６が、スイッチＳＷ１をオンして電気錠装置４に電力を供給するとともに、電気錠装置４に施解錠命令を出力して、電気錠装置４に施錠又は解錠動作を行わせる。そして、電気錠装置４の施解錠動作が完了すると、電気錠装置４から施解錠動作完了信号が制御回路３６に送られ、制御回路３６では、この施解錠動作完了信号を通信回路３７から一次側ユニット２へ送信させる（ステップＳ５）。一次側ユニット２では、通信回路２５が施解錠動作完了信号を受信してマイコン２４に出力しており、マイコン２４が、施解錠動作完了信号の入力に応じて、スイッチング動作を間欠動作に切り替える制御信号（間欠動作移行命令）を制御ＩＣ２３に出力するとともに（ステップＳ６）、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替える。

このように本実施形態の電気錠システムでは、施解錠時はスイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えて、電気錠装置４の施解錠動作に必要な電力を二次側ユニット３に供給するとともに、待機時にはスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替えて、二次側ユニット３に供給する電力を低下させているので、無負荷損失を低減して、待機時の消費電力を低減することができる。またマイコン２４は、二次側ユニット３から施解錠動作完了信号が入力された時点で、スイッチング動作を間欠動作に切り替えているので、待機時にフル動作が行われるのを確実に防止して、待機時の消費電力を低減することができる。

なおマイコン２４では、スイッチング動作を間欠動作からフル動作に切り替えた時点より所定の施解錠時間（電気錠装置４に給電を開始してから施解錠動作が完了するまでの間に必要な時間の最大値）が経過すると、スイッチング動作をフル動作から間欠動作に切り替えるようにしても良く、この場合は電気錠装置４側の動作を監視する回路などを追加する必要がないという利点がある。

また本システムでは、待機時に一次側ユニット２のスイッチング電源回路２２を間欠動作させているのであるが、間欠動作時のデューティを二次側ユニット３からのフィードバック信号に応じて変化させている。なお、間欠動作時のデューティとは、間欠動作中に所定周波数でスイッチング動作を行う期間と、スイッチング動作を停止させる期間との比率のことを言う。

図３（ａ）（ｂ）は間欠動作時の動作を示し、時刻ｔ１までの期間ではスイッチング電源回路２２が所定周波数でスイッチング動作を行っており、この間にＤＣ−ＤＣコンバータ３２によってコンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ２の両端電圧が徐々に上昇する。

そして、時刻ｔ１において充電電圧ＶＣ２が上側基準電圧ＶＨに達すると、判定回路３５から制御回路３６に充電完了信号が出力され、制御回路３６が通信回路３７を介して一次側ユニット２へ停止信号を出力するので、一次側ユニット２のマイコン２４は制御ＩＣ２３を制御して、スイッチング電源回路２２のスイッチング動作を停止させる。スイッチング電源回路２２のスイッチング動作が停止すると、一次側ユニット２から二次側ユニット３への電力供給がなくなるので、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２からコンデンサＣ２への充電動作が停止する。このときコンデンサＣ２が放電を開始して、判定回路３５及び制御回路３６に動作電力が供給されるので、コンデンサＣ２の両端電圧ＶＣ２は徐々に低下する。

その後、時刻ｔ３において充電電圧ＶＣ２が下側基準電圧ＶＬよりも低下すると、判定回路３５から制御回路３６に電圧低下信号が出力され、制御回路３６が通信回路３７を介して一次側ユニット２へ動作開始信号を出力するので、一次側ユニット２のマイコン２４は制御ＩＣ２３を制御して、スイッチング電源回路２２のスイッチング動作を開始させる。スイッチング電源回路２２がスイッチング動作を開始すると、一次側ユニット２から二次側ユニット３へ再び電力が供給され、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２から判定回路３５および制御回路３６に動作電力が供給されるとともに、コンデンサＣ２に充電電流が供給されるので、コンデンサＣ２の両端電圧ＶＣ２が徐々に上昇する。そして、時刻ｔ３において充電電圧ＶＣ２が上側基準電圧ＶＨに達すると、上述と同様の動作を経てスイッチング電源回路２２のスイッチング動作が停止されることになり、以後は上述の動作を繰り返すことで、スイッチング電源回路２２が間欠動作を行うのである。

このように、待機時においてコンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２が下側基準電圧ＶＬを下回ると、スイッチング電源回路２２がスイッチング動作を開始し、充電電圧ＶＣ２が上側基準電圧ＶＨに達すると、スイッチング動作を開始するので、制御回路３６の動作に最低限必要な電力のみを二次側ユニット３へ供給できるように、間欠動作時のデューティが調整されるから、待機時の消費電力をさらに低減することができる。なお、間欠動作時のデューティは、一次側ユニット２および二次側ユニット３の施工条件やチリ寸法によって変動し、磁気トランスＴの磁気結合が高いほど、オンデューティが小さくなって、待機時の消費電力が低減されるのである。

（実施形態２）
本発明の実施形態２について以下に説明する。尚、電気錠システムの構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、図示および説明は省略する。

上述の実施形態１では、電気錠装置４の施解錠動作中もＤＣ−ＤＣコンバータ３２が動作を継続して、コンデンサＣ２を充電しているが、本実施形態では、電気錠装置４の施解錠動作中は、二次側ユニット３の制御回路３６がＤＣ−ＤＣコンバータ３２の動作を停止させている。この場合、充電回路部たるＤＣ−ＤＣコンバータ３２からコンデンサＣ２への充電動作が停止されるので、電気錠装置４への給電とコンデンサＣ２への充電動作とが同時に行われることはない。したがって、電気錠装置４への給電動作とコンデンサＣ２への充電動作が同時に行われることによって、過負荷状態となる虞を無くすことができる。

ここで、コンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２が比較的低い状態であるにもかかわらず、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２による充電が停止されると、施解錠動作中に制御回路３６に供給する電力がコンデンサＣ２の充電エネルギーで賄いきれない場合がある。このような事態を防止するため、待機時から施解錠時に切り替わった時点で、判定回路３５により、コンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２が所定の閾値電圧未満と判定された場合は、制御回路３６が、判定回路３５の判定結果に基づいて、充電電圧ＶＣ２が閾値電圧に達するまでＤＣ−ＤＣコンバータ３２を動作させ、コンデンサＣ２の充電動作を行わせた後にＤＣ−ＤＣコンバータ３２の動作を停止させるのが好ましく、施解錠動作中に制御回路３６への供給電力が不足するような事態を防止することができる。

（実施形態３）
本発明の実施形態３を図５に基づいて説明する。本実施形態では、実施形態１又は２で説明した電気錠システムにおいて、判定回路３５及び制御回路３６に動作電力を供給するための一次電池Ｅ１を設けている。尚、一次電池Ｅ１以外の構成は実施形態１と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。

判定回路３５では、分圧回路３３の分圧電圧から求めた充電電圧ＶＣ２と所定の基準電圧との高低を比較するとともに、一次電池Ｅ１の両端電圧と所定の閾値電圧との高低を比較しており、一次電池Ｅ１の両端電圧が閾値電圧以上であれば高電圧信号を、閾値電圧未満であれば低電圧信号を制御回路３６に出力する。

そして、制御回路３６は、待機時に判定回路３５から高電圧信号が入力されると、通信回路３７を介して一次側ユニット２へ停止信号を送信し、スイッチング電源回路２２のスイッチング動作を停止させており、待機時の入力電源による消費電力をゼロにすることができる。

一方、一次電池Ｅ１の消耗によって一次電池Ｅ１の両端電圧が閾値電圧を下回り、判定回路３５から制御回路３６に低電圧信号が入力されると、制御回路３６が、通信回路３７を介して一次側ユニット２へ動作開始信号を送信し、スイッチング電源回路２２のスイッチング動作を開始させ、以後は実施形態１で説明したのと同様の動作を行って、スイッチング電源回路２２に間欠動作を行わせる。

なお、一次電池Ｅ１が脱着可能であれば、電池交換によって一次電池Ｅ１の両端電圧が閾値電圧以上となる状態に戻すことができ、この場合は待機時にスイッチング電源回路２２のスイッチング動作が停止されるので、待機時の入力電源による消費電力をゼロにすることができる。

また、一次電池Ｅ１の消耗により一次電池Ｅ１の容量が不足気味になった場合は、制御回路３６がスイッチング電源回路２２を間欠動作させ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２によりコンデンサＣ２を充電させることで、判定回路３５および制御回路３６の動作電力を得ることができる。

（実施形態４）
本発明の実施形態４について図６および図７を参照して説明する。尚、本実施形態の電気錠システムは、実施形態１〜３で説明した電気錠システムと同様の構成を有しており、共通する構成要素には同一の符号を付して、図示および説明は省略する。

電気錠システムが備える非接触給電装置１の一次側ユニット２は、開閉扉１２の開閉を検知して、検知結果をマイコン２４に出力する開閉センサ２６（検知手段）を備える以外は、実施形態１で説明したものと同様の構成を有しているので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略する。なお、開閉センサ２６は、例えばリミットスイッチのような近接スイッチや、赤外線を用いた光電形近接スイッチ（所謂赤外線スイッチ）や、磁気検出素子と磁石の組合わせで開閉扉の開閉を検知する磁気形近接スイッチ（所謂磁気スイッチ）など、扉の開閉を検知するために用いられる従来周知のスイッチで構成される。

一方、二次側ユニット３は、二次側コイルｎ２と、整流・平滑回路３１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ２と、分圧回路３３と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３８，３４と、判定回路３５と、制御回路３６と、通信回路３７と、スイッチＳＷ１とを主要な構成として備えている。なお本実施形態では、二次側コイルｎ２から供給される電流により充電されて制御回路３６などに動作電力を供給する第１の蓄電要素と、二次側コイルｎ２から供給される電流により充電されて安定化電源（ＤＣ−ＤＣコンバータ３８）に動作電力を供給する第２の蓄電要素を、一つのコンデンサＣ２で兼用している。なお本実施形態では第１、第２の蓄電要素をコンデンサで構成しているが、二次電池で蓄電要素を構成しても良い。

整流・平滑回路３１は、二次側コイルｎ２から供給される高周波を整流、平滑した電圧を出力する。

コンデンサＣ２は、整流・平滑回路３１の出力端子間にダイオードＤ１を介して接続され、整流・平滑回路３１の出力電圧によって充電される。

分圧回路３３はコンデンサＣ２の両端間に接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路からなり、コンデンサＣ２の充電電圧を所定の分圧比で分圧して、判定回路３５に出力する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３２は、整流・平滑回路３１の出力電圧を所定電圧値の直流電圧に変換し、スイッチＳＷ１を介して電気錠装置４に供給する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３２の出力電圧を所定の電圧値に変換して判定回路３５および制御回路３６に供給する。

判定回路３５は、分圧電圧から求めたコンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２と所定の基準電圧（上側基準電圧ＶＨおよび下側基準電圧ＶＬ）との高低をそれぞれ判定する。すなわち充電電圧ＶＣ２が下側基準電圧ＶＬを下回ると、判定回路３５は電圧低下信号を制御回路３６に出力し、充電電圧ＶＣ２が上側基準電圧ＶＨに達すると、判定回路３５は充電完了信号を制御回路３６に出力する。

通信回路３７は、例えば赤外線を用いたワイヤレス通信を行うことにより、一次側ユニット２の通信回路２５との間で信号を授受する。

制御回路３６は、通信回路３７を介して施解錠信号が入力されるとスイッチＳＷ１をオンして電気錠装置４に電源を供給するとともに、電気錠装置４に開閉信号を与えて施錠又は解錠動作を行わせる。また待機時には、制御回路３６は、判定回路３５の判定結果に基づいたフィードバック信号を通信回路３７を介して一次側ユニット２へ送信させる。ここで、制御回路３６は、判定回路３５から電圧低下信号が入力されるとスイッチング電源回路２２によるスイッチング動作を開始させる動作開始信号をフィードバック信号として出力し、判定回路３５から充電完了信号が入力されるとスイッチング動作を停止させる停止信号をフィードバック信号として出力する。ここにおいて、分圧回路３３、判定回路３５および制御回路３６から電圧監視部が構成され、制御回路３６から電気錠制御部が構成される。

次に、本システムの動作について図７を参照して説明する。電気錠装置４が施解錠動作を行っていない待機時（時刻ｔ１４までの期間Ｔａ）には、マイコン２４は、スイッチング動作を間欠動作に切り替える制御信号を制御ＩＣ２３に出力し、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替えている。間欠動作時は、スイッチング電源回路２２がスイッチング動作を行う動作期間と、スイッチング電源回路２２が停止する停止期間とが交互に切り替えられ、動作期間中に一次側ユニット２から二次側ユニット３へ電力が供給される。この動作期間中に二次側ユニット３では二次側コイルｎ２の出力を整流・平滑回路３１が整流、平滑して、整流・平滑回路３１の出力によってコンデンサＣ２が充電されるとともに、コンデンサＣ２の充電電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ３８，３４によって所定電圧に変換されて、判定回路３５および制御回路３６に供給される。

待機動作中の時刻ｔ１４に電気錠操作器５などから一次側ユニット２のマイコン２４に施解錠命令が入力されると、マイコン２４は、施解錠命令の入力に応じてスイッチング動作をフル動作に切り替える制御信号（間欠動作解除命令）を制御ＩＣ２３に出力し、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えるので、一次側ユニット２から二次側ユニット３へ電気錠装置４の施解錠動作に必要な電力が供給される。またマイコン２４は、スイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えた後、通信回路２５から二次側ユニット３へ施解錠命令を出力させる。二次側ユニット３では、通信回路３７が施解錠命令を受信して制御回路３６に送信し、制御回路３６が、スイッチＳＷ１をオンして電気錠装置４に電力を供給するとともに、電気錠装置４に施解錠命令を出力して、電気錠装置４に解錠動作を行わせる（時刻ｔ１５）。その後、時刻ｔ１６において電気錠装置４の施解錠動作が完了すると、電気錠装置４から施解錠動作完了信号が制御回路３６に送られ、制御回路３６では、この施解錠動作完了信号を通信回路３７から一次側ユニット２へ送信させる。一次側ユニット２では、通信回路２５が施解錠動作完了信号を受信してマイコン２４に出力しており、マイコン２４が、施解錠動作完了信号の入力に応じて、スイッチング動作を間欠動作に切り替える制御信号（間欠動作移行命令）を制御ＩＣ２３に出力するとともに、制御ＩＣ２３がスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替える。

その後、電気錠装置４が解錠された状態の時刻ｔ２１において開閉扉１２が開けられると、開閉センサ２６が開閉扉１２の開状態を検知して、開信号をマイコン２４に出力する。マイコン２４は、開閉センサ２６から開信号が入力されると、制御ＩＣ２３に停止信号を出力して、スイッチング電源回路２２の動作を停止させる。また時刻ｔ２２において開閉扉１２が閉じられ、開閉センサ２６からマイコン２４に閉信号が入力されると、マイコン２４は、制御ＩＣ２３に動作開始信号を出力して、スイッチング電源回路２２の間欠動作を再開させる。

このように本システムでは、施解錠時はスイッチング電源回路２２の動作をフル動作に切り替えて、電気錠装置４の施解錠動作に必要な電力を二次側ユニット３に供給するとともに、待機時にはスイッチング電源回路２２の動作を間欠動作に切り替えて、二次側ユニット３に供給する電力を低下させているので、無負荷損失を低減して、待機時の消費電力を低減することができる。またマイコン２４は、二次側ユニット３から施解錠動作完了信号が入力された時点で、スイッチング動作を間欠動作に切り替えているので、待機時にフル動作が行われるのを確実に防止して、待機時の消費電力を低減することが可能である。

さらに本実施形態では、電気錠装置４に電源を供給するＤＣ−ＤＣコンバータ３８の前段にコンデンサＣ２を設けて、待機動作中に一次側ユニット２から給電される電力によりコンデンサＣ２を充電しており、ＤＣ−ＤＣコンバータ３８はコンデンサＣ２から電源供給を受けて電気錠装置４に動作電力を供給している。ここで、コンデンサＣ２の容量を、一次側ユニット２のスイッチング電源回路２２の給電能力に比べて十分大きく設定すれば、スイッチング電源回路２２の給電能力が電気錠装置４を動作させるのに必要な電力より不足している場合でも、コンデンサＣ２からＤＣ−ＤＣコンバータ３８に電源を供給することで、電気錠装置４に必要な電力を供給することができる。したがって、一次側ユニット２のスイッチング電源回路２２に電気錠装置４を動作させるのに必要な電力より給電能力が低いものを使用でき、スイッチング電源回路２２の小型化や発熱量の低減が可能になる。

また更に、本実施形態では開閉扉１２が開けられると、一次側コイルｎ１と二次側コイルｎ２との磁気的な結合がなくなり、一次側ユニット２から二次側ユニット３へ電力を供給することができないが、本実施形態では開閉扉１２が開けられた期間Ｔｃにおいて、スイッチング電源回路２２の動作を停止させているので、無負荷損失を低減して、消費電力をさらに低減することができる。

なお本実施形態では、開閉扉１２の開状態を検知するために別途開閉センサ２６を設けているが、開閉扉１２が開けられると、通信回路２５，３７間の通信が不能になるので、一次側ユニット２のマイコン２４が、二次側ユニット３からのフィードバック信号を受信できなくなったことから、開閉扉１２の開状態を検知するようにしても良く、この場合はマイコン２４の演算機能により、開閉扉１２の開状態を検知する検知手段が構成される。

実施形態１の電気錠システムを示すブロック図である。 同上の動作を説明する流れ図である。 （ａ）は同上のコンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２を示す波形図、（ｂ）はスイッチング電源回路の動作状態を示すタイムチャートである。 同上を用いる電気錠システムの概略構成図である。 実施形態３の電気錠システムを示すブロック図である。 実施形態４の電気錠システムを示すブロック図である。 （ａ）は同上のコンデンサＣ２の充電電圧ＶＣ２を示す波形図、（ｂ）はスイッチング電源回路の動作状態を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 非接触給電装置
２ 一次側ユニット
３ 二次側ユニット
４ 電気錠装置
１０ 扉枠
１２ 開閉扉
２２ スイッチング電源回路（スイッチング電源部）
２３ 制御ＩＣ
２４ マイコン（電源制御部）
３１ 整流・平滑回路（安定化電源部）
３３ 分圧回路
３５ 判定回路（電圧監視部）
３６ 制御回路（電気錠制御部）
ｎ１ 一次側コイル
ｎ２ 二次側コイル
Ｃ２ コンデンサ（第１の蓄電要素）
ＳＷ１ スイッチ

Claims (7)

1. 扉枠側に設けた一次側ユニットと、扉枠に支持される開閉扉側に設けた二次側ユニットと、開閉扉に配置した電気錠装置とを有し、一次側ユニットから二次側ユニットへ非接触給電を行うことによって、扉枠側から一次側ユニットおよび二次側ユニットを介して電気錠装置に電力供給する電気錠システムであって、
   一次側ユニットは、一次側コイルと、入力電源をスイッチングすることにより入力電源を高周波に変換して一次側コイルに供給するスイッチング電源部と、スイッチング電源部のスイッチング動作を制御する電源制御部とを備えるとともに、
   二次側ユニットは、開閉扉が閉まった状態で一次側コイルと磁気結合する二次側コイルと、二次側コイルから供給される高周波を安定化して電気錠装置に動作電力を供給する安定化電源部と、電気錠装置の施解錠動作を制御する電気錠制御部と、二次側コイルから供給される電流により充電されて電気錠制御部に動作電力を供給する第１の蓄電要素と、第１の蓄電要素の充電電圧を監視してフィードバック信号を非接触で電源制御部に出力する電圧監視部とを備え、
   前記電源制御部は、電気錠装置が施解錠動作を行う施解錠時は、スイッチング電源部の動作を、所定周波数でスイッチング動作を行うフル動作に切り替えるとともに、施解錠時以外の待機時は、スイッチング電源部の動作を、所定周波数でスイッチング動作を行う期間とスイッチング動作を停止させる期間とを交互に繰り返す間欠動作に切り替え、且つ、間欠動作時は、前記フィードバック信号に基づいて前記充電電圧が所定の基準電圧を下回らないように、間欠動作のデューティを変化させることを特徴とする電気錠システム。
2. 前記電源制御部は、電気錠装置から施解錠動作の完了信号を受け取ると、スイッチング電源部の動作をフル動作から間欠動作に切り替えることを特徴とする請求項１記載の電気錠システム。
3. 前記電源制御部は、スイッチング電源部の動作を間欠動作からフル動作に切り替えた時点より所定の施解錠時間が経過すると、フル動作から間欠動作に切り替えることを特徴とする請求項１記載の電気錠システム。
4. 二次側コイルから供給される高周波を安定化して第１の蓄電要素を充電する充電回路部を備え、当該充電回路部は、施解錠時に第１の蓄電要素への充電動作を停止することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の電気錠システム。
5. 待機時から施解錠時に切り替わった時点での第１の蓄電要素の充電電圧が所定の閾値電圧未満の場合、前記充電回路部は、充電電圧が閾値電圧に達するまで第１の蓄電要素の充電動作を行ってから、充電動作を停止することを特徴とする請求項４記載の電気錠システム。
6. 前記二次側コイルから供給される電流により充電される第２の蓄電要素を前記安定化電源部の前段に設け、安定化電源部は第２の蓄電要素から電源供給を受けて電気錠装置に動作電力を供給することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の電気錠システム。
7. 開閉扉の開状態を検知する検知手段を備え、前記電源制御部は、検知手段が開閉扉の開状態を検知している状態では、スイッチング電源部のスイッチング動作を停止させることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の電気錠システム。

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