JP5461417B2 - 電気機械式錠のソレノイド・コントローラ - Google Patents

Description

本発明は、ソレノイドを備える電気機械式錠に関するものである。ソレノイドの動作は、コントローラによって制御される。

電気機械式錠は、ソレノイドを使用して、錠の内部のデッドボルト手段を制御することが多い。それにより、ロックボルトが、本締めされた（ｄｅａｄｂｏｌｔｅｄ）位置へと固定され、又は、デッドボルト手段が、本締めされた位置から解除されるようになっている。また、ソレノイドは、ハンドルを錠の他の部分に連結するためにも使用される。

典型的なソレノイドは、強磁性体に取り付けられたコイルを含む。金属棒であるソレノイド・プランジャが、コイルの中に位置付けられ、コイルの周囲に発生する磁場によって作動する。ソレノイド・プランジャの動作は、所望の挙動を実現するために、錠機構において利用される。

ソレノイドの動作は、コントローラによって制御される。コントローラは、ソレノイド・コントローラとしても知られる。コントローラの目的は、ソレノイドの電流消費を減らすことである。図１は、コントローラによって制御される典型的なソレノイドの電流曲線を例示する。図から明らかであるように、十分に強力な磁場を発生させてソレノイド・プランジャを作動させるように、駆動電力１が最初にソレノイドに送られる。一定時間の後、プランジャが所望の位置に移動すると、ソレノイドを通る電流は保持電力２になる。ソレノイドが非通電にされたとき、初期位置にソレノイド・プランジャを戻すために、ソレノイドは、通常、戻しバネを備えている。そのため、所望の位置にソレノイド・プランジャを保持するために、保持電力が必要とされる。駆動電力と保持電力との合計時間は、ドアを開ける、及び／又は、ハンドルを回すなどの通常操作に十分であるように決められる。保持電力の使用によって、ソレノイドの電流消費が減少する。ソレノイドが非通電にされた状態での信頼性が求められるため、戻しバネを可能な限り剛性の高いものにすることが好ましい。ソレノイド・プランジャ、及び、関連する錠機構を作動させるためには、適切な位置にそれを保持するために必要とされるエネルギーと比べ、より多くのエネルギーが必要とされる。あらゆる状況においてソレノイドが戻しバネの力に打ち勝つことができるように、戻しバネは、保持電力と関連して決定される。

米国特許出願公開第２００３／００１６１０２号明細書には、ソレノイドを駆動する周知の実施形態が開示されている。ソレノイド回路の抵抗を変化させることによって、保持電流と駆動電流とが供給される。好ましくないソレノイドの加熱を防ぐために、保持電流と駆動電流は、ある範囲内に保持される。

錠の様々な構成要素のための空間が、電気機械式錠には比較的少ない。とりわけ、電気機械式錠が小さければ小さいほど、空間不足のために、より小さいソレノイドを使用する必要がある。しかし、必要な力を発生させられるように、ソレノイドは十分な大きさでなければならない。したがって、ソレノイドが適度な電流消費を維持する一方で、十分な力を発生させなければならないということが問題（特に小さいソレノイドについて）である。

米国特許出願公開第２００３／００１６１０２号明細書

本発明の目的は、上述の問題の不利な点を改善することである。独立請求項の記載に従って目的が達成される。従属請求項は本発明の様々な実施形態について記載する。

本発明による実施形態において、電気機械式錠６のソレノイドのコントローラ７は、ソレノイド・プランジャを動かすための駆動電力３、及び適切な位置にソレノイド・プランジャを保持するための保持電力２を発生させるように構成されている。発生する駆動電力３は、交互に繰り返される、より高い電力レベル４とより低い電力レベル５とから構成されるようになっている。したがって、駆動電力３は、ソレノイド・プランジャの作動に対して働く摩擦力に打ち勝つことを目的とする脈動電力である。脈動する駆動電力は、一定した駆動電力より電流消費が少ない。

添付の図面を参照して、下記に本発明をさらに詳細に説明する。

先行技術の錠用ソレノイド・コントローラの電流曲線の例である。 本発明の錠用ソレノイド・コントローラの電流曲線の例である。 本発明の実施例の簡単な例である。

図２は、本発明のソレノイド・コントローラの電流曲線を示している。駆動電力３は、より高い電力レベル４とより低い電力レベル５とから構成されている。電力は、例えば、式Ｐ＝ＵＩで表すことができる。ここで、Ｕは電圧、Ｉは電流である。電圧及び／又は電流レベルが変化するとき、電力レベルも変化する。本明細書は電力レベルについて述べているが、電圧又は電流を制御することによって所望の電力レベルを実現できることは明らかである。電力レベル４、５が交互に繰り返し、変動する電力範囲３が形成される。この電力範囲において、脈動力がソレノイド・プランジャに印加される。脈動する電力に助けられ、摩擦力に打ち勝つ。錠機構には、負荷（例えば、ドア用シール・ストリップ）が加えられることがある。それによって、ソレノイド・プランジャを作動させることがより困難になる。換言すれば、複数のレベルが交互に繰り返される駆動電力を使用すると、より少ない電力でソレノイド・プランジャを作動できる。

駆動電力の継続時間は、ソレノイド・プランジャが所望の位置まで動くことができるような長さに決められている。多くの適用に対して、約１３０ｍｓが適切である。駆動電力の範囲３は、より高い電力レベルで開始されることが好ましい。例えば、３つのより高い電力レベル、及び２つのより低い電力レベルとすることにより、非常によく機能する解決策となる。とりわけ、最初のレベルをより高い電力レベルとすることにより、非常によく機能する解決策となる。例えば、より高い電力レベル４の継続時間は、２５〜３５ｍｓとすることができ、より低い電力レベル５の継続時間は、１５〜２５ｍｓとすることができる。実際には、約１３０ｍｓの継続時間（又は、駆動電力の別の継続時間）を必要に応じて、例えば、１秒又は３秒の間隔で繰り返すことができる。これは、例えば、使用者が錠のハンドルを押し、ソレノイド・プランジャの作動を防止している場合に都合がよい。この場合、より高い電力レベルの継続時間が制限されているために、ソレノイドは過度に熱くなることはない。そして、使用者がハンドルを押すのを中止している間、それはある一定の間隔で繰り返される。

図３は、本発明の機器の簡単な実施例を示す。電気機械式錠６は、ソレノイド８及びソレノイド・コントローラ７を含む。ソレノイドは、ボルト９、又は、錠のハンドルと残りの錠機構１０との間の機能的な連結を制御するように構成されている。コントローラ７は、上述のように、複数の電力レベルが交互に繰り返される駆動電力を発生させるように構成されている。ハンドルで制御される錠において、ハンドルが押され、ソレノイド８が制御命令を受信すると、ハンドルと残りの機構との間の連結は、ハンドルが解放されているときより確実に固定される。ソレノイドの作動電圧は、通常、直流１０〜３０ボルトである。作動電圧は、例えば、所望の電流及び電力レベルを生成するパルス幅変調（ＰＷＭ）によって調整される。

ソレノイド・コントローラ７は、例えば、錠の中のプロセッサである。また、それは、この目的のためにカスタマイズされた電気回路であってもよい。

レベルの変動する駆動電力は、高いレベルで一定している駆動電力よりも電力消費が少ないので、エネルギーが節約される。また、これにより、より小さいソレノイドによって、所望の錠機構をより確実に作動できる。また、電源への負荷もより少ない。レベルの変動する駆動電力とすることによって、ソレノイドによって引っ張られるバネに、より強力なバネを使用することが可能となる。戻しバネは、駆動電力に応じて決めることができる。駆動電力を繰り返すことで、状態の変化が修正されることとなる。これによって、錠の作動の信頼性はより高くなる。また、ソレノイドは不必要に熱くなることはない。

本発明の実施形態は、多くの異なる解決策によって達成することができることを認識されたい。したがって、本発明は、本明細書に記載された実施例に限定されないことは明らかである。したがって、本発明の思想の範囲内において、いかなる創造的な実施形態も実施することができる。

Claims (6)

1. 電気機械式錠（６）のソレノイド（８）のコントローラ（７）であって、前記コントローラ（７）は、ソレノイド・プランジャを動かすための駆動電力（３）、及び適切な位置に前記ソレノイド・プランジャを保持するための保持電力（２）を発生させるように構成されており、前記電力はパルス幅変調によって作り出される、コントローラにおいて、
   発生する前記駆動電力（３）が、交互に繰り返される、より高い電力レベル（４）とより低い電力レベル（５）とから構成され、前記より高い電力レベル及び前記より低い電力レベルはパルス幅変調によって作り出されることを特徴とするコントローラ。
2. 前記駆動電力（３）は、３つのより高い電力レベル範囲（４）、及び２つのより低い電力レベル範囲（５）を含み、前記駆動電力は、前記より高い電力レベル範囲で開始されることを特徴とする請求項１された記載のコントローラ。
3. 前記より高い電力レベルの継続時間が２５〜３５ｍｓであり、前記より低い電力レベルの継続時間が１５〜２５ｍｓであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたコントローラ。
4. 前記駆動電力は、所望の間隔で繰り返されるように構成されることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載されたコントローラ。
5. ソレノイド（８）とソレノイド・コントローラ（７）とを含む電気機械式錠（６）において、前記ソレノイド・コントローラ（７）は、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載されたコントローラであることを特徴とする電気機械式錠。
6. 前記コントローラがプロセッサ又は電気回路であることを特徴とする請求項５に記載されたドア錠。

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