JP5687904B2 - 制御装置及びエネルギー負荷の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置及びエネルギー消費量の制御方法に関する。

近年、例えばホテルにおいて、客室に入る際に、宿泊客が、客室の全ての照明をオン／オフできる中央照明スイッチを見つけることが典型的である。暖房機やエアコンを同時に作動又は停止する装置も知られている。

このような中央スイッチの欠点は、配線のコストが高いことや、宿泊客が客室を出るときにスイッチを消し忘れるとエネルギー負荷がオンのままになることである。

請求項と関連する制御装置を提供する。このため、本発明は、制御装置及び単純な手段を用いて信頼性の高い制御を保証するエネルギー消費量の制御方法を提供することを目的とする。

特に、機械エネルギーが鍵によりエネルギー変換器に供給されるため、エネルギー自立方式で、すなわち、線間電圧供給や電池を使用せずに、無線送信装置がその受信装置側で負荷でのエネルギー消費量を調整することをもたらす。ここで、エネルギー消費量を調整するとは、単純に負荷のスイッチをオン／オフすること、及び、ゼロでも最大値でもない所定の消費量に増減させることの両方を意味する。

特に、送信装置がロック部を有する場合、鍵の割り当てを通して、許可された人だけがエネルギー消費量を制御することを保証することができる。電気機械エネルギー変換器を備える場合、例えば、鍵をロック部に挿入することにより、この動きに対応する機械エネルギーから電気エネルギーが得られる。ここで、電磁エネルギー変換器を使用すると、機械エネルギーは先ず磁気エネルギーに変換され、その後電気エネルギーに変換されるという利点が得られる。代替的に、圧電素子によって機械エネルギーを電気エネルギーに変換することもできる。受信装置では、制御部がエネルギー消費量を制御可能であり、供給エネルギーを制御するか、又は、負荷での要求を制御することによりエネルギー消費量を制御する。このため、制御パラメータを供給するセンサを備えれば、それに基づいて制御部がエネルギー消費量を制御できるという利点が得られる。

また、ロック部が、鍵に電子的に記憶された情報を読み取ることができる読取部を有する場合、この方法によって権限を確認できるという利点がある。代替的に、ロック部に機械式ロックを設けることは容易に可能であり、このため、権限の無い鍵による上記供給部の作動が防止され、権限の無いエネルギー消費量の制御を容易に停止できる。特に、機械式ロックの存在により、権限の無いユーザに対して送信装置における電気エネルギーの発生を防ぐことができる。代替的に、送信装置において読取部により鍵に記憶された情報を電子式で読み取ることにより権限を確認できるため、送信のための情報の準備を容易に防ぐことができる。

受信装置側では、これは、一方では、情報の受信を通して権限を推測できるため、エネルギー消費量の制御が許可されることを意味し、他方では、エネルギー消費量を制御した後にのみ、受信した情報から権限を確認することができる。ここで、受信した情報が、設定されるエネルギー消費量の値を含んでいてもよく、又は、情報を受信したとき、エネルギー消費量が、制御部に設定される値に制御されてもよい。

先ず、個別の特徴について上述したが、それらを組み合わせて使用できることは容易に理解できる。このため、供給部を作動させるために用いる特定の鍵だけを許可する機械式ロックを設けることは可能であり、詳細には、鍵のチップに記憶された情報を読み取ることにより、実際の権限を確認できる。このように、本発明が総括的に解決する概念の範囲内において、代替的に現れる特徴を効果的に相互に組み合わせることができる。

以下、図面を参照してより詳細に実施形態を説明する。同一の要素には、同一の参照符号を付している。
制御装置の実施形態を示す図。 制御装置の他の実施形態を示す図。 ロック部及び鍵を示すブロック図。 ロック部及び鍵を示すブロック図。 送信装置の構成を示す図。 送信装置の構成を示す図。 送信装置の構成を示す図。 送信装置の他の構成を示す図。 送信装置の構成における改良を示す図。

図１において、送信装置１０及び受信装置２０を含むブロック図が示されている。送信装置１０は、エネルギー変換器２、送信部３及びアンテナ１を備えている。鍵の記号は、エネルギー変換器２を鍵（詳細は後述）により作動させることができることを示している。受信装置２０は、受信アンテナ４、受信部５及び制御部６を備えている。制御部６は、エネルギー源８とエネルギー負荷７とに接続されている。制御部６は、受信した信号に基づいて、エネルギー負荷７へのエネルギー供給を制御する。

オプションとして、センサ素子９が示されている。センサ素子９は、破線で示すように、その一方が制御部６に、他方がエネルギー負荷７に接続されている。これは、センサ素子が、制御部６又は負荷７又はこれらの双方に、上記制御の基礎として用いられるモニターされたパラメータを選択的に送信することを意味する。ここで、以下のような可能性がある。制御部６はセンサ素子９により受信した信号に基づいてエネルギー消費量を制御するか、又は、エネルギー負荷にて制御部６から供給されたエネルギーをセンサ素子により受信された数値に基づいて消費するか、又は、これら両方の手順が行われる。従って、当業者は、制御の改良として、このような方法によりエネルギー消費量を調整できることを容易に理解できる。種々のセンサを制御部及び／又はエネルギー負荷に対して設けてもよいことは自明である。

一般にエネルギー負荷７について言及するとき、この負荷は、制御部６によりオン／オフが切り換えられる、又は、所定照度に制御される１以上の照明器具のような電気エネルギー負荷とすることができる。ここで、供給されるエネルギーは電気エネルギーである。エネルギー負荷７として、代替的又は追加的に、エアコンを用いることは容易に想定でき、ここで、消費量が制御されるエネルギーとして電気エネルギーが供給される。ここで、センサとして温度センサを設けることができ、これにより、エアコンに供給されるエネルギーが所定値に設定されるか、エアコンの消費量が設定される。上述したようにエアコンがエネルギー負荷７の一例として用いられる場合、このエアコンは室温を冷却するものだけを意味するのではなく、加熱するものも意味する。この場合、電気加熱装置に対する供給エネルギーは電気エネルギーであるが、他の公知の暖房装置を使用することもできる。これにより、制御要素は発熱量の機能を含む。

さらに、ガスや油等の他のキャリアを、エネルギー負荷７で消費されるエネルギー用のキャリアとして供給することができる。

以下、図１に示された装置の機能を、ホテル客室で使用する場合を例として説明する。

ホテル客室に客が入ると、ホテルの鍵を送信装置１０に押し込む。これにより、１次エネルギー、すなわち電気エネルギーに変換される運動エネルギーが放出される。そして、送信部３は、アンテナを介して無線信号として発せられる信号を発生する。この信号は、受信アンテナ４により捕らえられ、受信装置５によって電気信号に変換される。この電気信号が制御部６に供給されると、制御部６は、例えば図示しないスイッチにより、電源８から供給された駆動電圧を天井灯７に供給し、天井灯７を点灯させる。選択的に図示されたセンサ９により室内照明を監視し、対応する信号を天井灯７及び／又は制御部６に転送することが可能であり、これにより、客室内の背景光が所定レベルに達していないときにのみ、天井灯７を点灯させることができる。代替的に、センサ素子９により測定された輝度に基づき照明を暗くする（落とす）こともでき、これにより、ホテル客室において所定の輝度水準が生じる。

このように、客室において十分な輝度に対する不必要な照明の点灯が防止される。

客室を離れるとき、客は鍵を送信装置１０から取り出す。これにより、エネルギーがエネルギー変換器２に再び供給され、別の信号が送信部３及び送信アンテナ１を介して無線信号として送信される。この信号を受信部５が受信アンテナ４を介して受信し、受信した信号を制御部６に供給すると、制御部６は天井灯７に電源電圧８を継続して供給しないため、天井灯７がオフにされる。

代替的に、送信装置１０から鍵が引き出されたことを検知し、送信装置１０に蓄えられたエネルギーにより上述した信号を生成するように構成することができる。

図２は、同様の装置を示す。なお、同一の部分については、繰り返しを避けるため、説明しない。図１とは対照的に、エネルギー源８は、エネルギー負荷７に直接接続されており、受信装置により受信された信号が負荷７に供給される。従って、この負荷７は、エネルギー消費量を制御する制御部６を内部に備えている。これは、例えば、エネルギー負荷７が暖房機として実現され、受信部６から暖房機７にスイッチオン信号が送信されると、内部の制御部６に設定された発熱量に応じてエネルギー消費量が制御されることを意味する。

また、送信装置１０により送信された無線信号が、エネルギー負荷７に対して設定される消費量の情報を含むようにしてもよい。これは、サービススタッフが客室に入り、鍵を送信装置１０に差し込むと、通常の宿泊客が使用する場合とは異なる無線信号が受信装置に送信され、これにより、例えば、照明が最大値に設定され、場合によっては宿泊客にとって必要のない宿泊設備の優れた点検を行うことができることを意味する。暖房機の機能を素早く点検できるようにするために、暖房出力を例えば最大値に設定することができる。

これは、設定又は調整されるエネルギー消費量が無線信号に含まれていてもよく、又は、例えばサービススタッフや宿泊客のような身元情報が、この情報から判断され、かつ、適切なエネルギー消費量に割り当てられることを意味する。

図２に関連して上述した多くの構造は、図１の装置に対して適用できることは自明である。

また、図２において、例えば、上記受信部に選択的に接続可能なＰＣや特別なデータ処理装置によって実現できる中央制御部１１７が示されている。以下このオプションについて説明する。

受信部５が受信アンテナ４を介して無線信号を受信すると、この無線信号は中央制御部１１７に送信される。これは、ホテル客室の例を用いると、ホテルの管理者が客室に誰かがいることを分かることを意味する。宿泊客用とサービススタッフ用とで異なる鍵がある場合、又は、異なる人に対して個人を特定する無線信号が送信される場合、この情報は中央制御部に転送される。これは、ホテルの管理者や受付が、客室に誰かがいることと、それがサービススタッフ又は宿泊客であるかを分かることを意味する。人がその客室に割り当てられた宿泊客であるか認識することもできる。

特定の人だけがエネルギー負荷（すなわち、ホテル客室の照明）をオンすることを許可される場合、このような許可権限は送信装置１０と受信装置２０のいずれかに格納、すなわち、プログラミング及び確認されなければならない。前述したオプションによって、すなわち、中央制御部に接続することによって、権限情報を中央制御部に送信でき、そこで権限を確認し、その権限を受信部に転送するようにしてもよい。

このオプションは、権限を制御でき、またこの方法で中央監視されることから、明確に高い適応性を作り出す。このオプション、すなわち、中央制御部への接続は、図１の構成にも適用することができる。両方の場合において、中央制御部を直接制御部６に接続することもできる。

ホテル客室に適用した場合について上述したが、例えば、実験室や大規模オフィス等における負荷の制御に対する複数の異なる適用が考えられる。

図３ａは、鍵がカード１１の形式で挿入される送信装置１０のブロック図を示す。このようなカードは、近年ホテルでは既によく用いられている。ここで、ホテル客室に入るときの権限を確認すると共に客室のドアの施錠を解除するために、暗号化磁気ストライプ２０が用いられている。

図４ａには、送信装置１０の横断面が示されている。この送信装置は、前面のフラップ部１３と本体１０ａを備えている。フラップ部１３は、軸１４及びバネ１５により本体に連結されている。図４に不図示のカード１１がフラップ部１３と本体との間に挿入されると、フラップ部１３はバネ１５の力に反して本体から離れる矢印方向に動くため、スロット１２が形成される。この動きを通して、フラップ部１３はその端部をレバー１１６に対して押し付け、これが電気機械エネルギー変換器２を動作させる。これは、カード１１を挿入することにより、機械エネルギーがフラップ部１３及びレバー１１６を介して電気機械エネルギー変換器１１６に供給されることを意味する。この機械エネルギーは電気エネルギーに変換され、不図示の配線を介して送信部３に供給される。ここで、明確化のため、送信アンテナ１の図示は省略する。

カード１１が送信装置１０から引き抜かれると、バネ１５はフラップ部１３を本体に対して後ろの方向に動かす。ここで、レバー１１６が後ろに動くと、これにより機械エネルギーが電気機械エネルギー変換器に供給される。

図４ｂには、他の構成が示されている。前面のフラップ部１３は本体１０ａに対して距離をおいて配置されており、これにより、図示しないカードが挿入されるスロット１２が形成される。挿入されたカードは、スロット１２内で軸１４の周りに動くことが可能な屈曲自在の伝達素子１１７をエネルギー変換器２のレバー１１６に対して押す。この方法により、伝達素子１１７はカードを介してレバー１１６に運動エネルギーを供給する。運動エネルギーから電気エネルギーへの更なる変換は、図４ａを参照して説明したように実現される。

図４ｃには、図４ｂに類似する他の構成が示されている。図４ｃによれば、レバー１１６がスロット１２の内部まで延びている。スロットにカードを挿入すると、そのカードによりレバー１１６が動く。このレバー１１６は、レバー１１６の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する電気機械エネルギー変換器２に連結されている。

図４ａ、４ｂ及び４ｃの装置では同等の要素に同一の参照符号を付しているが、これらの装置において、カード本体を送信装置１０に挿入することによって運動エネルギーが発生し、この運動エネルギーが電気機械エネルギー変換器２に供給され、電気エネルギーに変換されることは共通する。

同じ原理に対応する多くの同等の解決手段を実現できることを理解することは容易である。

図４ａ〜図４ｃの１つに示されたこのような構成は、図３ａ又は図３ｂに示されたカードだけでなく、昔ながらの鍵を用いて実現できる。ここで、鍵、カード又は３次元の鍵本体の挿入動作は、エネルギー変換器２で電気エネルギーに変換される機械エネルギーを供給するという点において重要である。機械式の鍵がその権限を証明すると、その鍵の形状を通して送信装置を作動させる。そして、機械的な暗号化により、例えば、ピンに勘合する開口により、カードを加工できる。これは図３ｂに示されている。ここで、鍵１１は２つの開口１１２を有し、その一方で、送信装置は、カード１１が挿入されたときにこの開口１１２を貫通して延びる２つのピン１１１を有する。例えば開口が間違った位置にあるときに、カードを送信装置内に十分に挿入できないため、無線信号を送信するためにエネルギーが全く発生しないか又は十分に発生しない。カードに穴の形式での開口を形成した場合も同様に、カードが送信装置内に挿入されると、ピン１１１が下方に押され、承認されたカードの開口１１２を貫通して、元の位置に戻る。このように、電気エネルギーに変換可能な機械エネルギーがピン１１１によっても供給される。

これらの記載は、２つの構成のみを提案しており、どのように送信装置及び鍵を構成できるかについての多数の可能性を示すことを容易にする。

図５には、カード１１が、磁石１７に接続されたカード案内部１８の内部に挿入され、その結果、磁石１７がコイル１６の内部を移動する形式の他の構成が示されている。カード１１を下方に押すと、コイルが矢印方向に移動し、これにより、機械エネルギーが磁気エネルギーに変換され、次いでこれが電気エネルギーに変換される。コイルでもたらされた電気エネルギーは、送信部３を駆動する電力供給回路１９に供給される。これはブロック図だけであるが、詳細な構成は当業者にとって自明である。

図５に示される実施形態は、図６のように改良される。ここで、カード１１は、情報を記憶する半導体チップ１１４を有する。インターフェイス１１３を介して、チップ１１４に記憶された情報が読取部１１５から読み取り可能である。このインターフェイス１１３は、接触のインターフェイスと非接触のインターフェイスの両方を使用可能である。接触面を有するカード１１０は、挿入された状態において、インターフェイス１１３の対向する接触面と接触する。このような構成は典型的なＩＣカードで既に知られている。

これが非接触面を含む場合、この界面及びカードは、公知の無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）技術により構成される。

このような構成では、カードは、容易に区別できると共に追加の情報をもたらすことができる。これにより、カードは、所持者の身元についての情報だけでなく、権限についての追加の情報を含むことができる。個々の場合では、これは、カードが情報を含むことを意味する。

図６では、読取部が電力供給回路と送信部３の間に配置されている。これは、読取部１１５がＩＣチップ付きカードから読み出した情報により権限を決定し、送信部３を介して供給電圧が切り換えられ、又は、権限がないときはこの供給が防止されることを意味する。然し、図１及び図２を参照して既に説明したように、受信部又はこの受信部に接続された中央制御部において権限が確認される場合には、これを破線で示すようにバイパスすることもできる。

電磁エネルギー変換器を含む電気機械エネルギー変換器の代替例として、圧電素子を有する電気機械エネルギー変換器を用いることができる。当業者は、適切に適応させた装置を提供する義務がある。

また、電気機械エネルギー変換器の代替例として、他のエネルギー変換器を用いることができる。例えば、ホテルの客室用に太陽電池や光電池を用いることができる。多くの場合、客室に誰もいないとき、すなわち、鍵が送信部に挿入されていないとき、非常灯を点灯させることが要求される。このような非常灯は、例えば、鍵が送信装置に挿入されていないときをカバーすることができる太陽電池を照らすことができる。太陽電池は鍵を挿入することにより曝されると、太陽電池に光が照射し、太陽電池で光が電気エネルギーに変換される。

このような装置もまた、本発明の範囲に含まれる。

Claims (15)

1. 送信装置と受信装置とを備えた制御装置において、
   前記受信装置は、受信部と、制御部と、エネルギー負荷とを有し、
   前記送信装置は、鍵の挿入操作により発生する機械エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギー変換器と、前記機械エネルギーを前記エネルギー変換器に供給する供給部と、送信部とを有し、
   変換された電気エネルギーは前記送信部を作動させるために供給され、この送信部は前記エネルギー負荷の電気エネルギーの消費量を制御するための情報を無線信号として前記受信部に送信し、
   前記供給部は鍵により作動させることができ、
   前記受信部は、前記制御部及び前記エネルギー負荷に接続され、
   前記制御部は、前記受信部が受信した前記無線信号に基づいて、前記エネルギー負荷のエネルギー消費量を制御するようにしたことを特徴とする制御装置。
2. 前記送信装置は、前記鍵が割り当てられるロック部を有し、
   前記ロック部は、このロック部に割り当てられた前記鍵が前記供給部を作動させるときにのみ、前記エネルギー消費量を制御するように構成されることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記エネルギー変換器は電磁エネルギー変換器を有することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
4. 前記エネルギー変換器は圧電素子を有することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記負荷に供給されるエネルギーを制御することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
6. 前記受信装置は、前記制御部に制御信号を利用可能にするセンサ部を有することを特徴とする請求項５記載の制御装置。
7. 前記ロック部は、鍵に記憶された情報を読み取る読取部を有することを特徴とする請求項２記載の制御装置。
8. 前記ロック部は、このロック部に割り当てられていない鍵を用いた前記供給部の作動を防止する機械式ロックを有することを特徴とする請求項２記載の制御装置。
9. エネルギー消費量を制御する方法であって、
   鍵が機械エネルギーの送信部への供給を許可し、この鍵の挿入操作により発生した機械エネルギーを電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーによりエネルギー負荷の電気エネルギーの消費量を制御するための情報を前記送信部にて発生させ、この情報を無線信号として送信し、この無線信号を電気エネルギーの消費量を制御するために前記エネルギー負荷により受信することを特徴とする方法。
10. 前記鍵の権限が確認されたときのみ、前記エネルギーを変換することを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記鍵の権限が確認されたときのみ、前記情報を送信することを特徴とする請求項９記載の方法。
12. 権限情報を受信した後、前記エネルギー消費量を制御することを特徴とする請求項９記載の方法。
13. 前記受信した情報を少なくとも中央データ処理部に転送することを特徴とする請求項９記載の方法。
14. 情報を受信すると、前記エネルギー消費量を所定値に設定することを特徴とする請求項９記載の方法。
15. 情報を受信すると、この情報と共に送信された値に前記エネルギー消費量を設定することを特徴とする請求項９記載の方法。
    

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