JP6748959B2 - 電気錠及び電気錠システム - Google Patents

Description

本発明は、一般に電気錠及び電気錠システムに関し、より詳細には建物の扉に設けられたデッドボルトを電動で施錠する位置又は解錠する位置に移動させる電気錠及び電気錠システムに関する。

従来、建物の扉に設けられた錠を電動で施錠又は解錠する電気錠が提供されている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電気錠は、駆動モータと、歯車伝達手段と、ダルマと、デッドボルトと、付勢手段とを備えている。駆動モータは、制御部に制御されて駆動する。歯車伝達手段は、駆動モータの駆動力をダルマに伝達する。ダルマは、歯車伝達手段を介して伝達された駆動モータの駆動力をデッドボルトに伝達する。デッドボルトは、ダルマの駆動力により進退動する。付勢手段は、デッドボルトとダルマとの間に配置される。

付勢手段は、棒状の連結杆と、連結杆に巻装された付勢バネとを含んでいる。連結杆の一端部は、連結ピンを介してダルマに連結されている。連結杆の他端部は、錠箱に固定されている。

特許文献１に記載の電気錠では、付勢バネの弾性力による回転力がダルマに作用するように構成されており、解錠時においてダルマの回転角度が４５度を超えるまではダルマの回転を阻害する向きの回転力がダルマに作用する。一方、ダルマの回転角度が４５度を超えると、ダルマに作用する回転力の向きが反転し、この回転力によりダルマの回転がアシストされる。

特開２００６−１２５１２８号公報

特許文献１に記載の電気錠では、ダルマ（回転部材）に対して回転力を作用させる付勢手段しか設けられておらず、電気錠全体としてのばね設計の自由度は高くなかった。

本発明は上記課題に鑑みてなされており、ばね設計の自由度を向上させた電気錠及び電気錠システムを提供する。

本発明の一態様に係る電気錠は、回転部材と、歯車と、第１弾性部材と、第２弾性部材と、を備えている。前記回転部材は、前記施錠位置と前記解錠位置との間で回転する。前記施錠位置は、建物の扉に設けられたデッドボルトの少なくとも一部を前記扉から突出させる位置である。前記解錠位置は、前記デッドボルトを前記扉内に収める位置である。前記歯車は、駆動部からの駆動力を受けて第１位置と第２位置との間で回転することにより前記回転部材を回転させる。前記第１弾性部材は、前記歯車に連結され、前記歯車に対して第１回転力を作用させる。前記第２弾性部材は、前記回転部材に連結され、前記回転部材に対して第２回転力を作用させる。この電気錠では、前記歯車が前記第１位置から前記第２位置に移動するときに前記回転部材が前記施錠位置から前記解錠位置に移動する。また、この電気錠では、前記歯車が前記第１位置にある状態で前記歯車を前記第１位置に保持する向きの前記第１回転力が前記歯車に作用し、前記歯車が前記第１位置から前記第２位置に移動する途中で前記歯車に対する前記第１回転力の向きが反転する。さらに、この電気錠では、前記回転部材が前記施錠位置にある状態で前記回転部材を前記施錠位置に保持する向きの前記第２回転力が前記回転部材に作用する。そして、この電気錠では、前記回転部材が前記施錠位置から前記解錠位置に移動する途中で前記回転部材に対する前記第２回転力の向きが反転する。

本発明の一態様に係る電気錠システムは、上述の電気錠と、認証部と、操作部と、検知部と、を備えている。前記認証部は、建物の扉を開閉する人物の認証を行う。前記操作部は、前記扉を開閉する際に操作される。前記検知部は、前記操作部の操作を検知する。この電気錠システムは、前記検知部が前記操作部の操作を検知すると、前記認証部による認証を開始する、又は前記電気錠を施錠もしくは解錠するように構成されている。

本発明は、ばね設計の自由度を向上させることができる、という利点がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る電気錠の施錠状態を示す断面図である。 図２は、同上の電気錠の歯車が第１反転位置を越えた状態を示す断面図である。 図３は、同上の電気錠の回転部材が第２反転位置にある状態を示す断面図である。 図４は、同上の電気錠の解錠状態を示す断面図である。 図５Ａ及び図５Ｂは、同上の電気錠において解錠状態から施錠状態への移行途中の状態を示す一部省略した断面図である。 図６は、同上の電気錠を用いた電気錠システムのブロック図である。 図７は、同上の電気錠が適用された扉の正面図である。

本実施形態の電気錠１１は、図１〜図５Ｂに示すように、回転部材１２２と、第２歯車（歯車）１３３と、第１弾性部材１３５と、第２弾性部材１２３と、を備えている。回転部材１２２は、施錠位置（図１に示す位置）と解錠位置（図４に示す位置）との間で回転する。施錠位置は、建物の扉１０（図７参照）に設けられたデッドボルト１２１の少なくとも一部を扉１０から突出させる位置である。解錠位置は、デッドボルト１２１を扉１０内に収める位置である。第２歯車１３３は、駆動部１３１からの駆動力を受けて第１位置と第２位置との間で回転することにより回転部材１２２を回転させる。第１弾性部材１３５は、第２歯車１３３に連結され、第２歯車１３３に対して第１回転力を作用させる。第２弾性部材１２３は、回転部材１２２に連結され、回転部材１２２に対して第２回転力を作用させる。この電気錠１１では、第２歯車１３３が第１位置から第２位置に移動するときに回転部材１２２が施錠位置から解錠位置に移動する。また、電気錠１１では、第２歯車１３３が第１位置にある状態で第２歯車１３３を第１位置に保持する向きの第１回転力が第２歯車１３３に作用し、第２歯車１３３が第１位置から第２位置に移動する途中で第２歯車１３３に対する第１回転力の向きが反転する。さらに、電気錠１１では、回転部材１２２が施錠位置にある状態で回転部材１２２を施錠位置に保持する向きの第２回転力が回転部材１２２に作用し、回転部材１２２が施錠位置から解錠位置に移動する途中で回転部材１２２に対する第２回転力の向きが反転する。

本実施形態の電気錠システム１００は、図６に示すように、電気錠１１（１１Ａ，１１Ｂ）と、認証部１５１１と、ハンドル３（図７参照）と、検知部１５３と、を備えている。認証部１５１１は、建物の扉１０を開閉する人物の認証を行う。ハンドル（操作部）３は、扉１０を開閉する際に操作される。検知部１５３は、ハンドル３の操作を検知する。この電気錠システム１００では、検知部１５３がハンドル３の操作を検知すると、認証部１５１１による認証を開始する、又は電気錠１１を施錠もしくは解錠する。

以下、本発明の一実施形態に係る電気錠１１を用いた電気錠システム１００について図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

以下の説明では特に断りがない限り、扉１０に取り付けられたハンドル３を正面から見たときの上、下、左、右を、上、下、左、右として各方向を規定する（図７参照）。また、扉１０に直交する方向を前後方向（図７の手前が後方）として説明する。つまり、図１〜図５Ｂにおいて、「上」、「下」、「左」、「右」の矢印で示す通りに、上、下、左、右の各方向を規定する。ただし、これらの方向は電気錠１１の使用方向を規定する趣旨ではない。また、図面中の各方向を示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。

本実施形態の電気錠システム１００は、図６に示すように、電気錠装置１と、応答器２（いわゆるタグキー）とを備えている。なお、応答器２はタグキーに限らず、スマートフォンであってもよい。電気錠装置１は、複数（図示では２つ）の電気錠１１Ａ，１１Ｂと、錠制御装置１５と、開閉センサ１６と、ラッチボルト１７（図７参照）とを備えている。なお、以下では、複数の電気錠１１Ａ，１１Ｂをとくに区別しない場合には、複数の電気錠１１Ａ，１１Ｂの各々を「電気錠１１」ともいう。

この電気錠システム１００は、図７に示すように、建物（例えば、戸建ての住宅や集合住宅の住戸など）の扉１０を電動で施錠又は解錠するためのシステムである。扉１０は、例えば玄関扉であり、一対のヒンジ部３０を介して扉枠２０に開閉自在に取り付けられている。本実施形態では、扉１０が外開きの扉である場合について説明するが、扉１０は内開きの扉でもよい。

扉１０には、扉１０を開閉する際に操作されるハンドル（操作部）３が取り付けられている。このハンドル３は、扉１０に対して前後方向（扉１０と直交する方向）に移動可能である。そして、扉１０に近づく向きにハンドル３が押されると、ハンドル３が操作されたことを検知部１５３（後述する）が検知する。また、扉１０から離れる向きにハンドル３が引かれると、扉１０に設けられたラッチボルト１７（図７参照）のラッチ状態が解除され、さらにハンドル３が引かれることで扉１０が開けられる。

近年、建物の防犯性能を向上させるために、扉１０に複数の錠を取り付けるのが一般的である。本実施形態では、扉１０の戸先に２個の電気錠１１Ａ，１１Ｂが取り付けられている。なお、電気錠の個数は２個に限らず、１個でもよいし、３個以上でもよい。

まず、電気錠１１Ａ，１１Ｂの構成について図１〜図６を参照して説明する。電気錠１１Ａ，１１Ｂは、図６に示すように、それぞれ、錠１２と、駆動装置１３と、位置検出部１４と、ケース４０（図１参照）とを備えている。つまり、電気錠１１Ａ，１１Ｂは同様の構成を有している。

錠１２は、図１に示すように、デッドボルト１２１と、回転部材１２２と、第２弾性部材１２３とを備えている。

デッドボルト１２１は、例えばステンレス鋼などの金属材料により左右方向に長い直方体状に形成されている。デッドボルト１２１の上面における右寄りの位置には、回転部材１２２の引掛部１２２２（後述する）が引っ掛けられる矩形の引掛溝１２１１が設けられている。引掛溝１２１１の開口端縁には、引掛部１２２２を誘い込むための一対のテーパ面１２１２が左右両側に設けられている。このデッドボルト１２１は、施錠状態となる位置（図１に示す位置）と解錠状態となる位置（図４に示す位置）との間で移動するように構成されている。施錠状態とは、デッドボルト１２１がケース４０の左側面に設けられた開口部４０１（後述する）を通してケース４０から突出した状態である。解錠状態とは、デッドボルト１２１がケース４０内に収まった状態である。

回転部材１２２は、例えばステンレス鋼などの金属材料により前後方向に扁平な円板状に形成されている。回転部材１２２の外周面には、径方向に突出する棒状の引掛部１２２２が一体に設けられている。この引掛部１２２２は、回転部材１２２が回転する際にデッドボルト１２１に設けられた引掛溝１２１１に引っ掛かることで、デッドボルト１２１を施錠状態となる位置又は解錠状態となる位置に移動させる。また、回転部材１２２の外周面には、複数の歯１２２４が全周（引掛部１２２２を除く）に亘って形成されている。回転部材１２２の中央には、前後方向に貫通する貫通孔１２２３が設けられている。この貫通孔１２２３には、前方からサムターンが差し込まれ、かつ後方からシリンダー４（図７参照）が差し込まれる。そして、扉１０の内側からサムターンを回したり、扉１０の外側からシリンダー４に鍵を差してシリンダー４を回転させたりすることにより、回転部材１２２を回転させてデッドボルト１２１を施錠状態となる位置又は解錠状態となる位置に移動させることができる。つまり、回転部材１２２は、デッドボルト１２１が施錠状態となる施錠位置と、デッドボルト１２１が解錠状態となる解錠位置との間で回転可能である。

第２弾性部材１２３は、支持体１２３１と、コイルばね１２３２と、ピン１２３３，１２３４とを備えている。

支持体１２３１は、例えばステンレス鋼などの金属材料により帯板状に形成されている。コイルばね１２３２は、例えばステンレス鋼からなる金属線を螺旋状に巻くことにより形成されている。このコイルばね１２３２は、その中心孔に上述の支持体１２３１が通された状態で支持体１２３１に保持される。

ピン１２３３は、支持体１２３１を回転部材１２２に連結するための連結用のピンである。また、ピン１２３４は、支持体１２３１が挿通される挿通孔を有し、挿通孔に支持体１２３１が挿通された状態でケース４０に固定される。つまり、本実施形態では、回転部材１２２の回転に伴ってピン１２３３が回転することにより、ピン１２３４の挿通孔内を支持体１２３１が移動するように構成されている。ここで、コイルばね１２３２は、図１に示すように、ピン１２３３，１２３４間に配置された状態で支持体１２３１に保持されており、支持体１２３１の移動に伴って伸縮するように構成されている。

駆動装置１３は、図１に示すように、駆動部１３１と、第１歯車１３２と、第２歯車（歯車）１３３と、第３歯車１３４と、第１弾性部材１３５とを備えている。

駆動部１３１は、駆動モータ１３１１と、駆動モータ１３１１の出力軸に取り付けられたウォームギア（ねじ歯車）１３１２とを含む。駆動部１３１は、駆動回路１５５，１５６（後述する）からの駆動信号に従って正回転又は逆回転し、回転による駆動力を第１歯車１３２に伝達する。

第１歯車１３２は平歯車である。第１歯車１３２の外周面には、ウォームギア１３１２と噛み合う複数の歯１３２１が全周に亘って形成されている。この第１歯車１３２は、第１支持軸１３６を介してケース４０に回転自在に取り付けられる。

第２歯車１３３は、第１歯車１３２と同じ平歯車である。第２歯車１３３の外周面における一部には、回転部材１２２に形成された複数の歯１２２４と噛み合う複数の歯１３３１が形成されている。つまり、第２歯車１３３の外周面には、歯１３３１が形成されていない部分がある。また、第２歯車１３３には、前後方向（厚み方向）に貫通する弧状の溝１３３２が設けられている。溝１３３２には、第３歯車１３４の突起１３４２（後述する）が挿通される。そして、第２歯車１３３と第３歯車１３４とが相対的に回転することにより、突起１３４２が溝１３３２内を移動する。本実施形態では、第２歯車１３３と第３歯車１３４とが相対的に回転することにより、第２歯車１３３が第３歯車１３４に対して約１８０°回転するように構成されている。この第２歯車１３３は、第２支持軸１３７を介して第３歯車１３４とともにケース４０に回転自在に取り付けられる。ここに、歯１３３１の歯数は、回転部材１２２に形成された複数の歯１２２４と噛み合って、回転部材１２２を施錠位置又は解錠位置へ回転させることができる歯数に設定されている。

第３歯車１３４は、第１歯車１３２及び第２歯車１３３と同じ平歯車である。第３歯車１３４の外周面には、第１歯車１３２に設けられた複数の歯１３２１と噛み合う複数の歯１３４１が全周に亘って形成されている。また、第３歯車１３４の後面（図１の手前の面）には、後方に突出する突起１３４２が一体に設けられている。

第１弾性部材１３５は、支持体１３５１と、コイルばね１３５２と、ピン１３５３，１３５４とを備えている。

支持体１３５１は、例えばステンレス鋼などの金属材料により帯板状に形成されている。コイルばね１３５２は、例えばステンレス鋼からなる金属線を螺旋状に巻くことにより形成されている。このコイルばね１３５２は、その中心孔に上述の支持体１３５１が通された状態で支持体１３５１に保持される。

ピン１３５３は、支持体１３５１を第２歯車１３３に連結するための連結用のピンである。また、ピン１３５４は、支持体１３５１が挿通される挿通孔を有し、挿通孔に支持体１３５１が挿通された状態でケース４０に固定される。つまり、本実施形態では、第２歯車１３３の回転に伴ってピン１３５３が回転することにより、ピン１３５４の挿通孔内を支持体１３５１が移動するように構成されている。ここで、コイルばね１３５２は、図１に示すように、ピン１３５３，１３５４間に配置された状態で支持体１３５１に保持されており、支持体１３５１の移動に伴って伸縮するように構成されている。

位置検出部１４は、例えば第１マグネットと第１磁気センサとを備えている。第１マグネットは、回転部材１２２に取り付けられており、回転部材１２２とともに回転するように構成されている。第１磁気センサは、デッドボルト１２１が施錠状態にあるときに第１マグネットと対向するように配置されている。つまり、本実施形態の位置検出部１４は、回転部材１２２の位置を検出することにより、デッドボルト１２１の位置を間接的に検出するように構成されている。もちろん、位置検出部１４によってデッドボルト１２１の位置を直接検出するように構成されていてもよい。

ケース４０は、例えばステンレス鋼などの金属材料により上下方向に長い矩形箱状に形成されている。ケース４０の左側面で、かつ下側の位置には、矩形の開口部４０１が設けられている。そして、上述のデッドボルト１２１が、開口部４０１を通してケース４０から突出する位置と、開口部４０１を通してケース４０内に収まる位置との間で移動する。

次に、錠制御装置１５の構成について図６を参照して説明する。錠制御装置１５は、演算処理部１５１と、通信部１５２と、検知部１５３と、表示部１５４と、駆動回路１５５，１５６と、電源部１５７とを備えている。

演算処理部１５１は、例えばマイクロコンピュータを主構成として備えている。マイクロコンピュータは、そのメモリに記憶されているプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサで実行することにより、演算処理部１５１としての機能を実現する。本実施形態では、演算処理部１５１は、応答器２の認証を行う認証部１５１１として機能し、かつ電気錠１１Ａ，１１Ｂの施錠、解錠を制御する制御部１５１２として機能する。プログラムは、予めマイクロコンピュータのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。

また、演算処理部１５１は、格納部１５１３を備えている。格納部１５１３は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）のような電気的に書き換え可能な不揮発性メモリである。格納部１５１３には、解錠又は施錠を許可する応答器２の識別情報が格納される。なお、格納部１５１３に識別情報が格納されている応答器２は、電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠又は施錠する操作を許可された応答器であり、このような応答器２を「正規の応答器」という。

通信部１５２は、通信回路１５２１と、アンテナ１５２２とを備えている。アンテナ１５２２は、コイル形のアンテナであり、扉１０の屋外側に取り付けられている。通信回路１５２１は、アンテナ１５２２を介して無線信号を送受信する。なお、本実施形態の通信部１５２は、応答器２との間で無線信号を送受信するが、通信部１５２と応答器２との間の通信仕様は適宜変更が可能である。

検知部１５３は、ハンドル３に設けられた押しスイッチを備え、押しスイッチの接点状態に基づいてハンドル３の位置を検知する。言い換えれば、検知部１５３は、操作部としてのハンドル３が操作されたか否かを検知する。

表示部１５４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）や液晶ディスプレイなどで構成されている。表示部１５４は、扉１０の屋外側に設けられており、電気錠装置１の動作状態（例えば、電気錠１１Ａ，１１Ｂの施解錠状態や応答器２の認証結果など）を表示する。

駆動回路１５５は、演算処理部１５１から入力される制御信号に応じて、電気錠１１Ａを施錠又は解錠させる駆動信号を電気錠１１Ａに出力する。

駆動回路１５６は、演算処理部１５１から入力される制御信号に応じて、電気錠１１Ｂを施錠又は解錠させる駆動信号を電気錠１１Ｂに出力する。

電源部１５７は、例えば電池を電源として電気錠装置１の各部に動作電力を供給する。なお、電源部１５７は、扉枠２０に設けられた送電部から非接触給電方式で電力供給を受ける受電部を備え、外部から供給される電力で動作するように構成されていてもよい。

開閉センサ１６は、例えば扉枠２０に取り付けられた第２マグネットと、扉１０が閉じられた状態で第２マグネットと対向するように扉１０に配置された第２磁気センサとを備えている。開閉センサ１６は、第２磁気センサによる磁気の検出結果に基づいて、扉１０の開閉状態を検知し、その検知結果を演算処理部１５１に出力する。

さらに、応答器２について図６を参照して説明する。

応答器２は、制御部２１と、通信回路２２と、アンテナ２３と、表示部２４と、操作部２５と、電源部２６とを備えている。

制御部２１は、例えばマイクロコンピュータを主構成として備えている。マイクロコンピュータは、そのメモリに記憶されているプログラムをＣＰＵなどのプロセッサで実行することにより、制御部２１としての機能を実現する。プログラムは、予めマイクロコンピュータのメモリに記録されていてもよいし、メモリカードのような記録媒体に記録されて提供されたり、電気通信回線を通して提供されたりしてもよい。

また、メモリには、応答器２に割り当てられた識別情報が保持されている。通信回路２２が錠制御装置１５から送信された質問信号を受信すると、制御部２１は、メモリに格納された識別情報を含む応答信号を作成し、この応答信号を通信回路２２から送信させる。

通信回路２２は、コイル型のアンテナ２３を用い、錠制御装置１５との間で無線信号を送受信する。

アンテナ２３は、例えば３つの独立したコイルを直交に配置した３軸構成である。したがって、応答器２の向きがどのような向きであっても、錠制御装置１５との間で安定した通信を行うことができる。

表示部２４は、例えばＬＥＤや液晶ディスプレイなどを含み、応答器２の動作状態などを光や文字で表示する。

操作部２５は、例えば応答器２の電源をオン／オフする操作などを行う。

電源部２６は、例えばコイン形のリチウム電池を備え、各部を駆動するための電力を供給する。

次に、電気錠１１の動作について図１〜図５Ｂを参照して説明する。まず、電気錠１１を電動で解錠する場合について図１〜図４を参照して説明する。ただし、電気錠１１Ａ，１１Ｂの動作は同様であるため、以下では電気錠１１Ａについてのみ説明する。

図１は、デッドボルト１２１により施錠されている状態を示す断面図である。このとき、駆動モータ１３１１は停止しているため、ウォームギア１３１２を介して駆動モータ１３１１に連結された第１歯車１３２、第２歯車１３３及び第３歯車１３４も停止している。また、第２歯車１３３に連結されたピン１３５３の中心点は、第２支持軸１３７の中心点とピン１３５４の中心点とを通る直線Ｌ１に対して右側にあり、反時計回りの第１回転力Ｍ１が第２歯車１３３に作用している。さらに、回転部材１２２に連結されたピン１２３３の中心点は、回転部材１２２の中心点Ｐ１とピン１２３４の中心点とを通る直線Ｌ２に対して下側にあり、時計回りの第２回転力Ｍ２が回転部材１２２に作用している。ここに、本実施形態では、図１に示す回転部材１２２の位置が施錠位置であり、図１に示す第２歯車１３３の位置が第１位置である。

演算処理部１５１の認証部１５１１による認証が成立すると、駆動回路１５５は、演算処理部１５１から入力される制御信号に応じて、電気錠１１Ａを解錠させる駆動信号を電気錠１１Ａに出力する。電気錠１１Ａでは、駆動回路１５５からの駆動信号が入力されると、駆動信号に従って駆動モータ１３１１が第１向き（左側から見て反時計回り）に回転する。駆動モータ１３１１が第１向きに回転すると、駆動モータ１３１１に取り付けられたウォームギア１３１２を介して第１歯車１３２が反時計回り（左回り）に回転する。第１歯車１３２が反時計回りに回転すると、第１歯車１３２と噛み合う第３歯車１３４は時計回り（右回り）に回転する。このとき、図１に示すように、第３歯車１３４の突起１３４２が第２歯車１３３の溝１３３２の第１端縁に接触しており、第３歯車１３４の回転に伴って第２歯車１３３も時計回りに回転する。またこのとき、第２歯車１３３及び第３歯車１３４は、第１弾性部材１３５による反時計回りの第１回転力Ｍ１に抗って時計回りに回転する。

図２に示すように、第２歯車１３３の回転に伴って、ピン１３５３の中心点が直線Ｌ１に対して右側から左側に移動すると、第１回転力Ｍ１の向きが反転する。言い換えれば、第１回転力Ｍ１の向きが反時計回りから時計回りになる。つまり、本実施形態では、ピン１３５３の中心点が直線Ｌ１に対して右側から左側に変わるときの第２歯車１３３の位置、言い換えればピン１３５３の中心点が直線Ｌ１上となるときの第２歯車１３３の位置が第１反転位置である。

図２に示す状態では、第２歯車１３３の歯１３３１と回転部材１２２の歯１２２４とが噛み合っており、第２歯車１３３に作用する第１回転力Ｍ１によって回転部材１２２に第３回転力Ｍ３が作用する。この第３回転力Ｍ３は、回転部材１２２に対して反時計回りに作用し、第２弾性部材１２３によって回転部材１２２に作用する時計回りの第２回転力Ｍ２とは反対向きである。本実施形態では、第３回転力Ｍ３が第２回転力Ｍ２よりも大きくなるようにコイルばね１２３２，１３５２のばね定数が設定されており、第２回転力Ｍ２に抗って回転部材１２２を反時計回りに回転させることができる。つまり、図２に示す状態になると、回転部材１２２に作用する第３回転力Ｍ３のみで回転部材１２２を回転させることができるので、駆動部１３１（厳密には駆動モータ１３１１）を停止することができ、駆動部１３１の負荷を低減することができる。

第３回転力Ｍ３によって回転部材１２２が図３に示す位置まで回転すると、回転部材１２２に連結されたピン１２３３の中心点が直線Ｌ１上となる。すなわち、図３に示す回転部材１２２の位置が第２反転位置であり、第２弾性部材１２３により回転部材１２２に作用する第２回転力Ｍ２の向きが反転する。言い換えれば、第２回転力Ｍ２の向きが時計回りから反時計回りになる。この場合、第３回転力Ｍ３の向きと第２回転力Ｍ２の向きとが同じ向きになり、第２回転力Ｍ２により回転部材１２２の反時計回りの回転がアシスト（補助）される。

また、図２に示す位置から図３に示す位置に回転部材１２２が回転する際、デッドボルト１２１に設けられた引掛溝１２１１の内側面に引掛部１２２２が引っ掛かることで、デッドボルト１２１がケース４０内へと移動する。さらに、図２に示す位置から図３に示す位置に回転部材１２２が回転する際、第１弾性部材１３５による第１回転力Ｍ１によって第３歯車１３４に対して第２歯車１３３が相対的に回転することになる。したがって、この場合には、第３歯車１３４に設けられた突起１３４２が第２歯車１３３に設けられた溝１３３２内を移動することになる（図３参照）。このように、第２歯車１３３と第３歯車１３４とを相対的に回転可能とすることにより、回転部材１２２と駆動部１３１とを切り離すことができる。ここに、本実施形態では、突起１３４２と溝１３３２とでクラッチ機構が構成されている。

図３に示す位置から図４に示す位置に回転部材１２２が回転すると、デッドボルト１２１は、引掛部１２２２に引っ張られてケース４０内に収まる。このとき、ピン１２３３の中心点が直線Ｌ２に対して上側に位置しており、第２弾性部材１２３は、回転部材１２２に対して反時計回りの第２回転力Ｍ２を作用させている。またこのとき、第２歯車１３３と回転部材１２２とが噛み合っておらず、第３回転力Ｍ３は回転部材１２２に作用していない。そして、第２歯車１３３は、時計回りの第１回転力Ｍ１によって、突起１３４２が溝１３３２の第２端縁に接触する位置まで回転する（図４参照）。

ここに、本実施形態では、図４に示す回転部材１２２の位置が解錠位置であり、図４に示す第２歯車１３３の位置が第２位置である。したがって、本実施形態では、第２歯車１３３に作用する第１回転力Ｍ１の向きが反転する第１反転位置は、第１位置と第２位置との中間位置よりも第１位置に近い位置である。また、本実施形態では、回転部材１２２に作用する第２回転力Ｍ２の向きが反転する第２反転位置は、施錠位置と解錠位置との中間位置である。ここに、上述の中間位置とは、施錠位置及び解錠位置から等距離にある位置のことをいう。

続けて、電気錠１１を電動で施錠する場合について図１〜図５Ｂを参照して説明する。

図４に示す解錠状態から、第２向き（第１向きと反対向き）に駆動モータ１３１１を回転させると、第１歯車１３２が時計回り（右回り）に回転する。第１歯車１３２が時計回りに回転すると、第１歯車１３２と噛み合う第３歯車１３４は反時計回り（左回り）に回転する。第２歯車１３３は、突起１３４２が溝１３３２の第２端縁に接触していることから、第３歯車１３４の回転に伴って反時計回りに回転する。このとき、第２歯車１３３には、時計回りの第１回転力Ｍ１が作用しているため、第２歯車１３３及び第３歯車１３４は、第１回転力Ｍ１に抗って反時計回りに回転することになる。

第２歯車１３３の歯１３３１と回転部材１２２の歯１２２４とが噛み合うと、回転部材１２２は、第２歯車１３３から伝達される回転力により時計回りに回転する。このとき、時計回りの第１回転力Ｍ１が第２歯車１３３に作用し、反時計回りの第２回転力Ｍ２が回転部材１２２に作用しており、駆動モータ１３１１は、これらの回転力Ｍ１，Ｍ２に抗う大きさの駆動力を発生させる必要がある。したがって、施錠時には、駆動モータ１３１１の負荷が大きくなり、回転部材１２２の回転速度は遅くなる。

図４に示す位置から図３に示す位置に回転部材１２２が回転する際、デッドボルト１２１に設けられた引掛溝１２１１の内側面に引掛部１２２２が引っ掛かることで、デッドボルト１２１が左向きに押されてケース４０から突出する。

図３に示す回転部材１２２の位置は第２反転位置であり、第２回転力Ｍ２の向きが反時計回りから時計回りに反転する。第２回転力Ｍ２の向きが時計回りになることで、第２回転力Ｍ２により駆動モータ１３１１がアシストされ、駆動モータ１３１１の負荷が軽減される。ここで、回転部材１２２の歯１２２４と第２歯車１３３の歯１３３１とが噛み合っていることから、回転部材１２２は、駆動モータ１３１１の回転速度で回転する。

第２歯車１３３は、第１歯車１３２及び第３歯車１３４を介して伝達される駆動モータ１３１１からの駆動力により、図２に示す位置を経由して図５Ａに示す位置まで反時計回りに回転する。図５Ａに示す位置は第１回転力Ｍ１の向きが反転する位置であり、第１回転力Ｍ１の向きが時計回りから反時計回りになる。回転部材１２２が上述の反転位置を越えると、第１回転力Ｍ１によって第３歯車１３４に対して第２歯車１３３が反時計回りに回転する。これにより、第３歯車１３４の突起１３４２が溝１３３２内を相対的に移動することになる（図５Ｂ参照）。その後、第２歯車１３３は、駆動モータ１３１１からの駆動力によって図１に示す位置まで時計回りに回転する。デッドボルト１２１は、引掛溝１２１１内に入り込んだ回転部材１２２の引掛部１２２２により左向きに押され、施錠状態になる。

ここで、第２歯車１３３に作用する第１回転力Ｍ１は、第１反転位置で時計回りから反時計回りに反転する。したがって、図１に示す施錠状態では、第１回転力Ｍ１の向きは反時計回りであり、第２回転力Ｍ２の向きは時計回りである。

また、図１に示す施錠状態及び図４に示す解錠状態では、第２歯車１３３の歯１３３１と回転部材１２２の歯１２２４とが噛み合っていない。そのため、サムターン又はシリンダー４を回転させることにより、回転部材１２２を手動で回転させることができる。つまり、デッドボルト１２１が施錠状態又は解錠状態にあるときは、回転部材１２２に作用する回転力が駆動部１３１に伝達されないように構成されている。したがって、デッドボルト１２１を電動で施錠状態となる位置又は解錠状態となる位置に移動させた後、サムターン又はシリンダー４を回転させることにより、デッドボルト１２１を手動で施錠状態となる位置又は解錠状態となる位置に移動させることができる。つまり、サムターン又はシリンダー４により手動操作が可能である。

次に、屋外から扉１０を開けて室内に入るときの電気錠システム１００の動作について説明する。

正規の応答器２を携帯した利用者が屋外から扉１０を開ける場合、利用者は、ハンドル３を持って、ハンドル３を前方（扉１０に近づく向き）に押す。

ハンドル３が前方に押されると、上述の押しスイッチの接点状態が、例えばオフからオンに反転する。押しスイッチの接点信号は検知部１５３に入力される。検知部１５３は、押しスイッチの接点状態がオフからオンに反転したことから、ハンドル３が操作されたことを検知し、検知信号を演算処理部１５１に出力する。検知部１５３から演算処理部１５１に検知信号が入力されると、認証部１５１１は、この検知信号をトリガとして、応答器２の認証を開始する。

認証部１５１１は、応答器２に識別情報の送信を要求する質問信号を、通信部１５２に送信させる。利用者が携帯する応答器２は、通信部１５２から送信された質問信号を受信すると、この質問信号に対する応答信号を送信する。通信部１５２は、応答器２から送信された応答信号を受信すると、受信した応答信号を演算処理部１５１に出力する。

通信部１５２から演算処理部１５１に応答信号が入力されると、認証部１５１１は、応答信号に含まれる識別情報と、格納部１５１３に格納された識別情報とを照合することによって、応答器２の認証を行う。

応答信号に含まれる識別情報と格納部１５１３に格納された識別情報とが一致しない場合、つまり応答器２の認証が不成立だった場合、認証部１５１１は、ハンドル３を操作した人物が正規の応答器２を携帯していないと判断する。そして、認証部１５１１は、制御部１５１２に電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠させず、電気錠１１Ａ，１１Ｂは施錠状態を維持する。このとき、演算処理部１５１は、表示部１５４を制御してランプを点滅させたり、ブザーを鳴動させたりして、認証が不成立だったことを報知する。

一方、応答信号に含まれる識別情報と格納部１５１３に格納された識別情報とが一致する場合、つまり応答器２の認証が成立した場合、認証部１５１１は、正規の応答器２と判断する。認証部１５１１が正規の応答器２と判断すると、制御部１５１２は、駆動回路１５５，１５６に解錠命令を出力する。駆動回路１５５，１５６に解錠命令が入力されると、駆動回路１５５によって電気錠１１Ａが解錠され、駆動回路１５６によって電気錠１１Ｂが解錠される。電気錠１１Ａが錠１２を解錠させると、位置検出部１４が解錠状態（厳密には回転部材１２２の位置）を検出し、その検出結果が演算処理部１５１に出力される。同様に、電気錠１１Ｂが錠１２を解錠させると、位置検出部１４が解錠状態（厳密には回転部材１２２の位置）を検出し、その検出結果が演算処理部１５１に出力される。

電気錠１１Ａ，１１Ｂが解錠された後に、ハンドル３が後方（屋外側）に引っ張られると、ハンドル３の引き操作に伴ってラッチボルト１７が解除状態（前後方向に回転可能な状態）となる。ハンドル３がこの状態からさらに後方に引っ張られると、扉１０が開けられる。扉１０が開けられると、開閉センサ１６は、扉１０の開状態を検知して、検知信号を演算処理部１５１に出力する。

扉１０が開けられた状態で応答器２を携帯した利用者が屋内に入り、扉１０が閉じられると、開閉センサ１６は、扉１０の閉状態を検知して、検知信号を演算処理部１５１に出力する。制御部１５１２は、電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠させた後に、開閉センサ１６からの検知信号に基づいて扉１０が開けられてから閉じられたと判断すると、一定時間後に駆動回路１５５，１５６に施錠命令を出力する。駆動回路１５５，１５６に施錠命令が入力されると、駆動回路１５５によって電気錠１１Ａが施錠され、駆動回路１５６によって電気錠１１Ｂが施錠される。

ところで、本実施形態の電気錠システム１００は、上述のように、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを備えている。これらの電気錠１１Ａ，１１Ｂを同時に駆動させた場合には、駆動モータ１３１１に流れる負荷電流がほぼ同じタイミングで発生するため、これらの負荷電流に耐え得る容量の電源部１５７が必要になる。そこで、本実施形態の電気錠システム１００では、容量の小さい電源部１５７を用いることができるように、電気錠１１Ａ，１１Ｂの駆動タイミングをずらしている。具体的には、一方の電気錠１１Ａを駆動部１３１により駆動させてから所定の遅延時間が経過した後に、他方の電気錠１１Ｂを駆動部１３１により駆動させている。これにより、２つの駆動モータ１３１１に流れる負荷電流をずらすことができて、容量の小さい電源部１５７を用いることができる。

また、本実施形態の電気錠１１のように、第１回転力Ｍ１の向きが反転する第１反転位置が、第１位置と第２位置との中間位置よりも第１位置に近い場合には、駆動モータ１３１１に流れる負荷電流のピーク時間が短くなる。そのため、一方の電気錠１１Ａを駆動させてから他方の電気錠１１Ｂを駆動させるまでの遅延時間を短くすることができ、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠するまでのトータルの解錠時間を短くすることができる。さらに、第２歯車１３３が第１反転位置を越えると、第１回転力Ｍ１によって回転部材１２２を高速で回転させることができるので、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠するまでのトータルの解錠時間をさらに短くすることができる。

ここで、電気錠１１Ａ，１１Ｂの解錠時間をできるだけ短くするためには、第２歯車１３３の第１反転位置を初期位置（図１に示す位置）にできるだけ近づけるのがよい。ただし、第１反転位置と初期位置とを一致させた場合には、解錠時間を最も短くすることはできるが、振動等によって意図せずに解錠される可能性がある。そこで、初期位置から第１反転位置までの回転角度は、例えば５°〜１０°の範囲で設定することが好ましい。

以上説明したように、本実施形態の電気錠１１（１１Ａ，１１Ｂ）では、第２歯車（歯車）１３３に第１回転力Ｍ１を作用させる第１弾性部材１３５と、回転部材１２２に第２回転力Ｍ２を作用させる第２弾性部材１２３とが別々に設けられている。そのため、従来の電気錠のように、ダルマ（回転部材１２２）に対して回転力を作用させる付勢手段しか設けられていない場合に比べて、電気錠全体としてのばね設計の自由度を向上させることができる。また、第１回転力Ｍ１の向きが反転する第１反転位置を超えた後に第２歯車１３３の駆動力が回転部材１２２に伝達されるように構成した場合には、駆動部１３１の負荷を軽減することができる。

また、本実施形態の電気錠１１のように、第１回転力Ｍ１の向きが反転する第１反転位置は、第１位置と第２位置との中間位置よりも第１位置に近い位置であることが好ましい。この構成によれば、第２歯車１３３が第１反転位置を超えた後は、第１回転力Ｍ１によって回転部材１２２を回転させることが可能である。そのため、第２歯車１３３が第１反転位置を超えるまで駆動部１３１を駆動させればよく、駆動部１３１の駆動時間を短くすることができる。ただし、この構成は電気錠１１の必須の構成ではなく、例えば第１反転位置は、第１位置と第２位置との中間位置であってもよい。

また、本実施形態の電気錠１１のように、第２回転力Ｍ２の向きが反転する第２反転位置は、施錠位置と解錠位置との中間位置であることが好ましい。この構成によれば、回転部材１２２が第２反転位置を超えた後は第２弾性部材１２３による第２回転力Ｍ２によって回転部材１２２の回転をアシストすることができ、これにより解錠速度を速くすることができる。ただし、この構成は電気錠１１の必須の構成ではなく、第２反転位置は、施錠位置と解錠位置との中間位置でなくてもよい。

また、本実施形態の電気錠１１のように、第２歯車１３３に作用する第１回転力Ｍ１によって回転部材１２２に作用する第３回転力Ｍ３は、第２歯車１３３が第１反転位置と第２位置との間にあるときに第２回転力Ｍ２よりも大きいことが好ましい。なお、第３回転力Ｍ３の向きは、第２回転力Ｍ２の向きと反対向きである。この構成によれば、駆動部１３１の駆動力を第２歯車１３３に与えることなく、第２弾性部材１２３の弾性力に抗って回転部材１２２を施錠位置から解錠位置へ移動させることができる。ただし、この構成は電気錠１１の必須の構成ではなく、例えば第３回転力Ｍ３の大きさは第２回転力Ｍ２以下であってもよい。

また、本実施形態の電気錠１１のように、回転部材１２２と駆動部１３１とを切り離すクラッチ機構（突起１３４２及び溝１３３２）をさらに備えていることが好ましい。この構成によれば、第１弾性部材１３５による第１回転力Ｍ１によって回転部材１２２に第３回転力Ｍ３が作用する位置まで第２歯車１３３を移動させるだけでよく、駆動部１３１の駆動時間を短くすることができる。ただし、この構成は電気錠１１の必須の構成ではなく、クラッチ機構は省略されていてもよい。

また、本実施形態の電気錠システム１００のように、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを備えていることが好ましい。そして、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂの一方を駆動部１３１により駆動させてから遅延時間が経過した後に２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂの他方を駆動部１３１により駆動させるように構成されていることが好ましい。この構成によれば、２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを同時に駆動させる場合に比べて、容量の小さい電源部１５７を用いることができる。さらに、上述の電気錠１１Ａ，１１Ｂを用いることで、２つの駆動部１３１の負荷電流のピーク時間を短くすることができ、これにより２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを解錠するまでのトータルの解錠時間を短くすることができる。ただし、この構成は電気錠システム１００の必須の構成ではなく、例えば２つの電気錠１１Ａ，１１Ｂを同時に駆動させてもよい。

以下、本実施形態の変形例について説明する。

上述の実施形態では、回転部材１２２の全周（引掛部１２２２を除く）に亘って複数の歯１２２４が形成されている。これに対して、第２歯車１３３の複数の歯１３３１と噛み合うことで回転部材１２２が施錠位置と解錠位置との間で回転できるようになっていれば、回転部材１２２の全周に亘って複数の歯１２２４が設けられていなくてもよい。

また、上述の実施形態では、複数の歯１３３１が第２歯車１３３の外周面の一部に設けられているが、複数の歯１３３１は、第２歯車１３３の外周面の全周に亘って設けられていてもよい。ただし、この場合には、手動操作時において回転部材１２２の回転力が駆動部１３１に伝達されないように、回転部材１２２と駆動部１３１とを切り離す切り離し機構を設ける必要がある。

さらに、第１弾性部材１３５及び第２弾性部材１２３の一部を構成するばねはコイルばねに限らず、板ばね等であってもよい。また、上述の実施形態では、突起１３４２と溝１３３２とでクラッチ機構を構成しているが、駆動部１３１と回転部材１２２とを切り離すことができれば他の構成であってもよい。

さらに、上述の実施形態では、電池式の電気錠装置１について説明したが、電気錠装置１は、例えばＡＣ電源から給電される構成であってもよい。この場合、電池式の電気錠装置１のように電池容量の問題がないため、認証部１５１１を常時認証可能とし、利用者が扉１０に近づくことで認証を開始させる。そして、認証部１５１１による認証が成立していれば、検知部１５３からの検知信号を電気錠１１Ａ，１１Ｂに解錠動作を開始させるトリガとし、この検知信号が演算処理部１５１に入力された時点でデッドボルト１２１を解錠位置に移動させる。

すなわち、検知部１５３がハンドル（操作部）３の操作を検知すると、電気錠１１を施錠又は解錠するように構成されている。そのため、ハンドル３を操作してから電気錠１１を施錠又は解錠するまでのタイムラグを短くすることができ、ハンドル３の操作時にデッドボルト１２１がストライクに引っ掛かりにくくなるという利点がある。

３ ハンドル（操作部）
１０ 扉
１１，１１Ａ，１１Ｂ 電気錠
１００ 電気錠システム
１２１ デッドボルト
１２２ 回転部材
１２３ 第２弾性部材
１３１ 駆動部
１３３ 第２歯車（歯車）
１３５ 第１弾性部材
１５３ 検知部
１３３２ 溝（クラッチ機構）
１３４２ 突起（クラッチ機構）
１５１１ 認証部
Ｍ１ 第１回転力
Ｍ２ 第２回転力
Ｍ３ 第３回転力

Claims (7)

1. 建物の扉に設けられたデッドボルトの少なくとも一部を前記扉から突出させる施錠位置と前記デッドボルトを前記扉内に収める解錠位置との間で回転する回転部材と、
   駆動部からの駆動力を受けて第１位置と第２位置との間で回転することにより前記回転部材を回転させる歯車と、
   前記歯車に連結され、前記歯車に対して第１回転力を作用させる第１弾性部材と、
   前記回転部材に連結され、前記回転部材に対して第２回転力を作用させる第２弾性部材と、を備え、
   前記歯車が前記第１位置から前記第２位置に移動するときに前記回転部材が前記施錠位置から前記解錠位置に移動するように構成されており、
   前記歯車が前記第１位置にある状態で前記歯車を前記第１位置に保持する向きの前記第１回転力が前記歯車に作用し、前記歯車が前記第１位置から前記第２位置に移動する途中で前記歯車に対する前記第１回転力の向きが反転し、
   前記回転部材が前記施錠位置にある状態で前記回転部材を前記施錠位置に保持する向きの前記第２回転力が前記回転部材に作用し、前記回転部材が前記施錠位置から前記解錠位置に移動する途中で前記回転部材に対する前記第２回転力の向きが反転するように構成されている
   ことを特徴とする電気錠。
2. 前記第１回転力の向きが反転する第１反転位置は、前記第１位置と前記第２位置との中間位置よりも前記第１位置に近い位置である
   ことを特徴とする請求項１記載の電気錠。
3. 前記第２回転力の向きが反転する第２反転位置は、前記施錠位置と前記解錠位置との中間位置である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気錠。
4. 前記歯車に作用する前記第１回転力によって前記回転部材に作用する第３回転力は、前記歯車が、前記第１回転力の向きが反転する第１反転位置と前記第２位置との間にあるときに前記第２回転力の向きと反対向きであり、かつ前記第２回転力よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気錠。
5. 前記回転部材と前記駆動部とを切り離すクラッチ機構をさらに備えている
   ことを特徴とする請求項４記載の電気錠。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気錠と、
   建物の扉を開閉する人物の認証を行う認証部と、
   前記扉を開閉する際に操作される操作部と、
   前記操作部の操作を検知する検知部と、を備え、
   前記検知部が前記操作部の操作を検知すると、前記認証部による認証を開始する、又は前記電気錠を施錠もしくは解錠するように構成されている
   ことを特徴とする電気錠システム。
7. ２つの前記電気錠を備えており、
   前記２つの電気錠の一方を駆動部により駆動させてから遅延時間が経過した後に前記２つの電気錠の他方を駆動部により駆動させるように構成されている
   ことを特徴とする請求項６記載の電気錠システム。

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