JP5133859B2 - 窓開閉検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、窓に設けた開閉錠の開閉状態をホールセンサなどの磁気検知素子を使用して検出する窓開閉検出装置に関する。

従来、窓の開閉を検出して無線により監視盤に送信して警報させる無線式の窓開閉監視装置が知られている。このような窓開閉監視装置にあっては、窓ガラスに配置したマグネットの磁力を磁気感知素子で検出し、検出磁力が低下したときに窓開閉と判断して異常検出信号を警報盤に無線送信して警報させる。また窓に設けたクレセント錠などの開閉錠に配置したマグネットの磁力を別の磁気感知素子で検出し、検出磁力が低下したときにクレセント錠の開放と判断して異常検出信号を警報盤に無線送信して警報させている。

従来の窓開閉装置に使用される磁気感知素子は主に磁力の強弱に応じて接点を機械的にオン、オフするリードスイッチを使用していたが、近年にあっては、ホール効果を利用して磁力を検出するホールセンサを採用することが検討されている。

ホールセンサを磁気感知素子として使用する場合、検出対象とするマグネットに近いほど強い磁力がホールセンサを通過することで高いセンサ出力が得られる。

しかしながら、クレセント錠の開閉レバーに設けたマグネットの磁力をホールセンサで検出する場合、窓の縦枠に設置する窓開閉検出装置は、クレセント錠の開閉レバーの操作を妨げないようにするため、例えば閉鎖位置にある開閉レバーの先端から３０ｍｍ程度は離して設置する必要がある。

このように窓開閉検出装置に対するマグネットの位置が離れると、磁力は距離の２乗に比例して減衰する関係にあるため、装置内に配置したホールセンサを通過する磁力が低下し、充分な検出出力が得られなくなる。

この問題を解決するため本願発明者にあっては、ホールセンサの前面に円錐状の集磁体を配置し、マグネットからの距離が大きくなってもホールセンサに充分な磁力を通して検出出力を高めるようにした装置を提案している（特願２００８−２７８８７８）。

特開２００３−２８１６３６号公報 特開２００１−１４９９０号公報

しかしながら、このような集磁体を用いた窓開閉検出装置にあっては、例えばホールセンサを配置した装置本体に対し着脱自在なカバー側に集磁体を配置しているが、カバー側の集磁体収納部の寸法に対し、フェライトなどの磁性材料で製造する集磁体の寸法、特に軸方向の寸法誤差が大きく、カバーに対し集磁体の寸法か大きい場合は収納できず、逆に集磁体の寸法が小さい場合にはカバーに収納した状態でガタ付きを起こすという問題がある。

この問題を解消するためには、製造された集磁体の中から寸法誤差を小さいものを選別すれば良いが、寸法誤差を小さくすると集磁体の製造歩留まりが大幅に低下することとなり、その結果、集磁体の製造コストが高くなる問題がある。

本発明は、寸法誤差の大きな集磁体であっても適切に収納保持可能として組立性の向上とコストの低減を図るようにした窓開閉検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、開閉レバーの操作により開閉される窓に設けた錠の開閉状態を監視する窓開閉検出装置に於いて、
開閉レバーに設けたマグネットの磁力を検知する磁気感知素子を端部に配置し、磁気感知素子の検出信号に基づいて窓の開閉状態の変化を判別する装置本体と、
装置本体に設けた磁気感知素子の前面に配置され、開閉レバー側に大径入射面を位置し磁気感知素子側に小径出射面を位置した錐形状の集磁体と、
集磁体の大径入射面のエッジを嵌合保持する爪部と、集磁体の小径出射面側の錐形状表面を軸方向に変位自在に嵌合保持する錐形状受け穴とを備え、カバーに収納されるホルダー部材と、
設けたことを特徴とする。

ここで、ホルダー部材は、ホルダー本体に錐形状受け穴の開口側を形成し、ホルダー本体の後方に錐形状受け穴の先端頂部側を延在して軸方向の割り溝を複数形成し、ホルダー本体の前方に延在した一対のアーム部の先端内側に嵌合爪部を形成する。また，ホルダー部材の錐形状受け穴は、頂角αを集磁体の頂角βより大きく設定する。更に、磁気検知素子はホールセンサである。

本発明によれば、錐形状の集磁体に寸法のバラツキがあっても、ホルダー部材の錐形状受け穴に対する集磁体の嵌合に対し集磁体の小径出射面側の錐形状表面部を軸方向に変位自在に嵌合保持することで吸収し、寸法誤差の大きな集磁体であっても、ホルダー部材に確実に保持した状態で収納することができ、ホルダーを使用して集磁体を組付けることで組立作業が容易となり、また、集磁体の寸法精度を高める必要がないため、製造歩留まりを高くしてコストを低減することができる。

図１は本発明による窓開閉検出装置の設置状態を示した説明図である。図１において、本発明の窓開閉検出装置１０は監視対象とする窓サッシ１２ａ，１２ｂの縦枠に両面テープ又はビスなどにより固定される。窓開閉検出装置１０の上側には、窓サッシ１２ａ，１２ｂを閉じた状態で、相対する位置に窓開閉検出マグネット１４を両面テープで貼り付けており、窓開閉検出マグネット１４の磁力を内蔵した磁気感知素子としてホールセンサにより検出している。

窓サッシ１２ａ，１２ｂを開くと、窓開閉検出マグネット１４が窓開閉検出装置１０から離れることで磁力が低下し、この磁力の低下をホールセンサで検出して窓開を示す検出信号を別途設置された監視装置に無線で送信して警報させる。

また窓開閉検出装置１０はその下端を窓サッシ１２ａ，１２ｂに設けているクレセント錠１６に近接するように配置し、クレセント錠１６の開閉レバー１８に貼り付けたクレセント錠検出マグネット２０の磁力を下端側に内蔵したホールセンサで検出している。

クレセント錠１６は開閉レバー１８を図示の垂直方向に回した操作位置で窓サッシ１２ａ，１２ｂを施錠しており、このときクレセント錠検出マグネット２０は窓開閉検出装置１０に最も近接してホールセンサで検出する磁力が最大となり、施錠状態を検出している。

開閉レバー１８を下側に回してクレセント錠１６を開錠すると、クレセント錠検出マグネット２０が離れることで磁力が低下し、この磁力の低下をホールセンサで検出して解錠状態を示す検出信号を監視装置に無線送信して警報させる。

図２は図１の設置状態を平面で示した説明図であり、窓サッシ１２ａ側の縦枠に窓開閉検出装置１０が設置され、窓開閉検出装置１０に相対した窓サッシ１２ｂのガラス面に窓開閉検出マグネット１４を貼り付けている。

図３は本発明による窓開閉検出装置の実施形態を示した組立分解図である。図３において、本実施形態の窓開閉検出装置１０は装置本体２２とカバー部材２４で構成される。

装置本体２２は、底部側から、ベース３０、金属製のプレートロックカバー３２、パッキングカバー３４、ボディケース３６、アンテナ４０を備えた回路基板３８及び本体カバー４２を組み立ており、更に電池４４が着脱自在に設けられる。カバー部材２４のクレセント錠側に位置する端部には、円錐状の集磁体２６がホルダー部材２８に組み込み固定された状態で収納される。

図４は本実施形態による窓開閉検出装置１０について、カバー部材２４を装置本体２２から外した状態を示した説明図である。装置本体２２の上部には、赤と緑の２色ＬＥＤを用いた表示部６８、ホールセンサで検出した磁力を判定するための閾値の登録処理を実行させる登録スイッチ７２、カバー部材２４の着脱を検出するタンパスイッチ７６が設けられている。装置本体２２の両側のベース側には係止爪２５，２７が形成され、カバー部材２４の嵌め込みを受けて嵌合固定する。

カバー部材２４は装置本体２２に対し着脱自在あり、正面中央に表示窓６８ａを設け、装置本体２２の表示部６８の表示状態が見えるようにしている。

図５は本実施形態の窓開閉検出装置１０における集磁体の組込み部分を一部断面で示した説明図である。図５において、カバー部材２４が装着された装置本体２２のクレセント錠側の端部側には、図１に示したクレセント錠検出用マグネット２０の磁力を検出する施錠検出用ホールセンサ４８が組み込まれ、施錠検出用ホールセンサ４８の検出面側には隔壁４５を介して集磁体収納部４６が形成される。

集磁体収納部４６には、ホルダー部材２８に組み込み固定した円錐状の集磁体２６が収納される。集磁体２６は透磁率の高い磁性材料、例えばフェライトなどで作られており、クレセント錠の開閉レバーに設けたクレセント錠検出マグネット２０からの磁力を大径入射面により集め、反対側の小径出射面から施錠検出用ホールセンサ４８に向かう磁束密度を高め、クレセント錠１６の開閉レバー１８に設けたクレセント錠検出用マグネット２０までの距離が開閉レバーの操作が行いやすい例えば３０ｍｍ程度などと大きく離れていても、距離に対する磁力の低下を抑え、施錠検出用ホールセンサ４８から充分に大きな磁力レベルが得られるようにしている。

また装置本体２２の反対側には破線で示すように、窓開閉検出用マグネット１４の磁力を検出する窓開閉検出用ホールセンサ５０が内蔵されている。

図６は本実施形態で使用する集磁体を収納したホルダー部材を取り出して示した説明図である。ホルダー部材２８はホルダー本体５２の両側から一対のアーム６０を延在し、アーム６０の先端内側に係止爪部５４を形成し、ここに円錐状の集磁体２６の大径入射面のエッジを嵌合固定している。

ホルダー本体５２には円錐受け穴５６が形成され、ここに円錐状の集磁体２６の頂部側を挿入して軸方向に変位自在に支持している。円錐受け穴５６は後の説明で明らかにするように、開口側をホルダー本体５２に形成し、その後方となる先端頂部側に延在した部分に軸方向の割り溝を複数形成し、円錐形の表面を保持している。これにより集磁体５２の軸方向の寸法のバラツキによる誤差を吸収している。

図７、図８及び図９は本実施形態で使用するホルダー部材２８を取り出して示している。ホルダー部材２８はホルダー本体５２に円錐受け穴５６を開口形成しており、後方に片持ち状態で延在した先端頂点側の円錐穴の周囲に軸方向の割り溝５８を４ケ所に形成し、円錐受け穴５６に集磁体を押込んだときに、割り溝５８を形成した部分が外側に広がって軸方向の寸法のバラツキによる誤差を吸収可能としている。

また円錐受け穴５６の頂角αと図９に示す集磁体２６の頂角βとの間には、
α＞β
の関係が設定されている。このような両者の頂角α、βの大小関係により、円錐受け穴５６に集磁体５６の円錐頂部側を押込んだ際に、割り溝５８の部分を押し広げ、その反力により係止爪部５４との間に集磁体５６を固定保持すると同時に、集磁体５６の軸方向の寸法のバラツキによる誤差を吸収することができる。

ホルダー本体５２から前方に延在した一対のアーム６０の先端内側には係止爪部５４が形成され、集磁体５３の大径入射面２６ａ側を嵌合して位置決め固定する。また、ホルダー部材２８の一方のアーム部６０の先端は外側に屈曲形成され、そこにカバー部材２４と嵌合するための係止爪６２を形成している。

図９は本実施形態で使用する集磁体２６を取り出しており、頂角βをもつ円錐体の底部側に大径入射面２６ａを形成し、反対側に小径出射面２６ｂを形成している。小径出射面２６ｂの面積は図５に示した施錠検出用ホールセンサ４８の有効検出面積と同等な面積としている。なお、小径出射面２６ｂは更に小径のほぼ完全な三角錘形状であってもよい。

集磁体２６は軸方向に規定の設計寸法Ｌをもっているが、実際に製造される集磁体２６は設計寸法に対し例えば１〜２パーセント程度の寸法誤差を生じている。このような集磁体２６の軸方向の寸法のバラツキに対し、本実施形態にあっては、図７、図８及び図９に示した構造のホルダー部材２８に集磁体２６を組み込み固定することで寸法誤差が吸収され、集磁体２８の寸法精度を高めることなくカバー部材２４に装着してクレセント錠１６の開閉レバー１８に装着したクレセント錠検出マグネット２０の磁力をホールセンサに集めることができる。

図１０は本実施形態で使用するカバー部材の集磁体収納部側を示した説明図であり、図１０（Ａ）に断面を、図１０（Ｂ）に開口側から見た平面を示している。

図１０において、隔壁４５で仕切られたカバー部材２４の端部内側の集磁体収納部２４には、内部端面および隔壁端面にそれぞれ２条のガイドレール４７ａ，４７ｂを一体に形成しており、更に、端面下端の内側に係止爪４９を形成している。

このような構造の集磁体収納部４６には図６に示したように、集磁体２６を組み込み固定したホルダー部材２８が底部両側をガイドレール４７ｂの間に入れ、且つアーム６０の先端側をガイドレール４７ａの間に入れるように挿入され、規定位置に挿入するとホルダー部材の係止爪６２がカバー部材２４側の係止爪４９に嵌合し、ホルダー部材２８をカバー部材２４の集磁体収納部２６の規定位置に組み込み固定することができる。

図１１は本実施形態による窓開閉検出装置の回路構成を示したブロック図である。図１１において、制御部として設けられたプロセッサ６４はワンチップマイコンとして知られたコンピュータであり、１チップにＣＰＵ、ＲＯＭ，ＲＡＭ、ＡＤ変換ポート、各種の入出力ポートなどを備えており、本実施形態ではＥＥＰＲＯＭなどの不揮発メモリ８０を外付けしている。

プロセッサ６４に対しては窓開閉検出用ホールセンサ５０で検出した窓ガラスに設けた窓開閉検出マグネット１４による磁力検出信号がアンプ６５で増幅された後にＡＤ変換ポート８２に与えられ、デジタル変換した磁力検出レベルを得ている。

また、施錠検出用ホールセンサ４８で検出したクレセント錠１６の開閉レバー１８に設けたクレセント錠検出マグネット２０による磁力検出信号がアンプ６６で増幅された後にＡＤ変換ポート８４に与えられ、デジタル変換した磁力検出レベルを得ている。

プロセッサ６４に対しては、表示部６８、周波数切替スイッチ７０、登録スイッチ７２、テストスイッチ７４、タンパスイッチ７６、及び無線送信部７８が設けられている。

表示部６８は緑と赤の２色ＬＥＤを設けており、例えば窓開や解錠などの異常検出で赤色ＬＥＤを点灯し、その後の正常復帰で緑色ＬＥＤを点灯する。周波数切替スイッチ７０は無線送信部７８について予め準備された複数の使用可能チャネルのいずれか１つを選択する。

登録スイッチ７２は本実施形態の窓開閉検出装置１０の使用開始時に行う登録モードの設定に使用される。テストスイッチ７４はリードスイッチが使用されており、テスト用のマグネットを近づけるとテストスイッチ７４が動作してテスト用電文を無線送信部７８から監視装置に送信させる。タンパスイッチ７６はカバー部材２４の着脱を検出するスイッチである。

無線送信部７８には送信回路が設けられ、監視状態を監視装置に対して無線通信を行う。

プロセッサ６４にはＣＰＵによるプログラムの実行により実現される機能として、登録処理部８６、窓開閉監視部８８、施錠監視部９０及び通信制御部９２が設けられている。

登録処理部８６は、図１のように、窓開閉検出装置１０、窓開閉検出マグネット１４及びクレセント錠検出マグネット２０の取り付け配置が完了した後、クレセント錠１６の開閉レバー１８を解錠位置に操作した状態とし、この状態で図４に示したようにカバー部材２４を外して装置本体２２の登録スイッチ７２を操作すると、登録処理が実行される。

登録モードが開始されると表示部６８の赤色ＬＥＤが点滅を始め、まずクレセント錠検出用マグネット２０による磁力を受けていないときの磁気レベルを零点レベルとして検出する。

続いて、赤色ＬＥＤが点滅している間、即ち登録スイッチ７２を操作してからクレセント錠１６の開閉レバー１８を施錠位置に操作してクレセント錠検出マグネット２０を近づけた状態とし、このときの磁気レベルをスパンレベルとして検出する。

続いて登録処理部８６は、検出した施錠位置のスパンレベルから解錠位置の零点レベルを差し引いて磁力レベルの変化量を求め、この変化量に所定比率を乗じた値をスパンレベルから差し引いた磁力レベルを、クレセント錠の施錠解錠を判断する閾値に決定して不揮発メモリ８０に登録する。

開閉監視部８８は窓開閉検出用ホールセンサ５０から得られた磁力レベルを予め設定した閾値と比較し、閾値以下となった場合に窓開と判断して窓開を示す電文を無線送信部７８から監視装置に送信して警報させる。

施錠監視部９０は施錠検出用ホールセンサ４８から得られた磁力レベルを登録処理部８６により設定した閾値と比較し、閾値以下となった場合にクレセント錠の解錠と判断して解錠を示す電文を無線送信部７８から監視装置に送信して警報させる。

なお、開閉監視部８８及び施錠監視部９０は、窓開又は解錠を検出した後に、正常に戻った場合にも、その旨の電文を監視装置に無線送信する。

通信制御部９２は開閉監視部８８及び施錠監視部９０の判断に基づく電文の送信に加え、一定時間間隔で定期通報の電文を送信させる。

なお、上記の実施形態にあっては、カバー側に集磁体２６をホルダー部材２８に組み込んで収納しているが、本体側に集磁体２６を配置する構造とした場合であっても、ホルダー部材２８に対し同じ構造で集磁体２６を組み込み固定することで、集磁体２６の寸法誤差を吸収した組付けを行うようにしても良い。ホルダー部材２８は本体やカバー部材に一体に形成されても良い。

また、ホルダー部材２８のカバー部材２４に対する取り付け構造は上記の実施形態に限定されず、適宜の取り付け構造とすることができる。
また、集磁体２６は円錐形状に限らず、三角錘形状などであっても良く、受け穴の形状を錘形状の断面形状に合わせた形状として集磁体２６の表面に接触して寸法誤差を吸収することができる。
また、上記の実施形態にあっては、開閉錠としてクレセント錠を回動操作して開閉制御するものであったが、これに限らず、例えば開閉レバーを上下にスライドして扉を開閉する構成であっても、マグネットの位置で開閉状態を検出できるものであれば良い。

また、本発明はその目的と利点を損なうことの無い適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

本発明による窓開閉検出装置の設置状態を示した説明図 図１の設置状態を平面で示した説明図 本発明による窓開閉検出装置の実施形態を示した組立分解図 本実施形態による窓開閉検出装置についてカバー部材を装置本体から外した状態を示した説明図 本実施形態の窓開閉検出装置における集磁体の組込み部分を一部断面で示した説明図 本実施形態における集磁体を収納したホルダー部材を取り出して示した説明図 本実施形態で使用するホルダー部材を取り出して示した断面図 本実施形態で使用するホルダー部材を取り出して示した斜視図 本実施形態で使用する集磁体を取り出して示した説明図 本実施形態で使用するカバー部材の集磁体収納部側を示した説明図 本実施形態による窓開閉検出装置の回路構成を示したブロック図

符号の説明

１０：窓開閉検出装置
１２ａ，１２ｂ：窓サッシ
１４：窓開閉検出マグネット
１６：クレセント錠
１８：開閉レバー
２０：クレセント錠検出マグネット
２２：装置本体
２４：カバー部材
２６：集磁体
２８：ホルダー部材
４６：集磁体収納部
４８：施錠検出用ホールセンサ
５０：窓開閉検出用ホールセンサ
５２：ホルダー本体
５４：係止爪部
５６：円錐受け穴
５８：割り溝
６０：アーム
６２：係止爪

Claims (4)

1. 開閉レバーの操作により開閉される窓に設けた錠の開閉状態を監視する窓開閉検出装置に於いて、
   前記開閉レバーに設けたマグネットの磁力を検知する磁気感知素子を端部に配置し、前記磁気感知素子の検出信号に基づいて窓の開閉状態の変化を判別する装置本体と、
   前記装置本体に設けた磁気感知素子の前面に配置され、前記開閉レバー側に大径入射面を位置し前記磁気感知素子側に小径出射面を位置した錐形状の集磁体と、
   前記集磁体の大径入射面のエッジを嵌合保持する嵌合爪部と、前記集磁体の小径出射面側の錐形状表面を軸方向に変位自在に嵌合保持する錐形状受け穴とを備えるホルダー部材と、
   設けたことを特徴とする窓開閉検出装置。
   
2. 請求項１記載の窓開閉監視装置に於いて、前記ホルダー部材は、ホルダー本体に前記錐形状受け穴の開口側を形成し、前記ホルダー本体の後方に前記錐形状受け穴の先端頂部側を延在して軸方向の割り溝を複数形成し、前記ホルダー本体の前方に延在した一対のアーム部の先端内側に前記嵌合爪部を形成したことを特徴とする窓開閉検出装置。
   
3. 請求項１記載の窓開閉監視装置に於いて、前記ホルダー部材の錐形状受け穴は、頂角を前記集磁体の頂角より大きく設定したことを特徴とする窓開閉検出装置。
   
4. 請求項１記載の窓開閉監視装置に於いて、前記磁気検知素子はホールセンサであることを特徴とする窓開閉検出装置。

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