JPH09132977A - 電子錠 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鍵を錠本体との間で、識別照合のためのデー
タの相互通信が行われる電子錠において、錠本体への信
号線を介した電力供給や電池交換を必要とせずに、錠本
体を確実に動作させる。 【解決手段】 鍵３２のバッテリ３４は、当該鍵３２及
び錠本体３０の電源として機能する。錠本体３０へのデ
ータ送信と同時に電力送信が行われ、電源回路５４が送
信された電力をコンデンサに蓄積する。その電力を利用
して錠本体から鍵への送信やアクチュエータ６２の駆動
が行われる。制御部３６は所定時間帯のみ鍵の使用を有
効にする。バッテリ３４の寿命が近づいた場合に、表示
器４０に警告がなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子錠に関し、特
に、施錠や解錠に当たって鍵と錠本体との間で相互にデ
ータ（識別照合データ）の送受信が行われる電子錠に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、防犯性が高く小型化が可能な電子
錠が普及しており、ホテルやマンションのセキュリテイ
システムにはかかせない存在となっている。その電子錠
は、ドアなどに埋設され機械的なロック機構を制御する
錠本体と、その錠本体に差し込まれて施錠及び解錠を操
作する鍵（電子キー）とで構成される。

【０００３】図５には、従来の電子錠の一例が示されて
いる。電子錠１０は、上記のように固定的に設置された
錠本体１２と可搬自在な鍵１４とで構成される。鍵１４
は、記憶媒体１６を主要構成部材として構成され、施錠
又は解錠の際に錠本体１２へ差し込まれる。記憶媒体１
６は、識別照合データとしての固有のキーコードを発す
るもので、例えば磁気カード、ＩＣカード、パンチカー
ド、微小マグネットを配置したもの、などによって構成
される。

【０００４】錠本体１２において、読取部１８は電磁気
的あるいは光学的に記憶媒体１６のキーコードを読取る
もので、制御部２０は判別部として機能しており、その
読取られたキーコードを記憶部２２に格納されたコード
と照合し、両コードが一致した場合に施錠・解錠の操作
を許可するものである。すなわち、そのようなコードの
一致により、制御部２０はアクチュエータ２４へ駆動信
号を供給し、これによりアクチュエータ２４がロック機
構２６の動作を可能にさせる。すなわち、例えば、アク
チュエータ２４がロック機構の回転動作を許容又は禁止
する連結ピンを駆動し、その連結ピンが退避されてロッ
ク機構の回転動作が許容された状態で、鍵１４を回転さ
せれば施錠又は解錠がなされる。

【０００５】従来、錠本体１２に設けられた電源部２８
は、錠本体１２内の各回路に電力を供給するものであ
り、例えば図５に破線で示すように外部から扉を介して
電力線によって電力信号を供給することにより構成さ
れ、あるいは電池を内蔵させることによって構成され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子錠にお
いて、上述のように電源部２８として外部から電力線に
よって電力を供給すると、扉の取付け可動部を介して配
線を行わなければならず、その可動部での断線防止など
の対策が必要となる。また、一般に可動部に配線を設け
るのは機構上複雑とならざるを得ない。さらに、多数の
扉のすべてに電力を供給するのは、セキュリティシステ
ム全体のコストアップにもつながるという問題もある。

【０００７】一方、上述のように電源部２８として電池
を用いた場合には、上記の断線など問題は生じないが、
その電池を内蔵させるスペースを扉に別途設ける必要が
あったり、電池交換という煩雑なメンテナンスが必要と
なったりする問題が生じる。

【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、錠本体への信号線を介した電
力供給や電池交換を必要とせずに、錠本体を確実に動作
させることができる取り付け容易な電子錠を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、鍵と錠本体とからなり、前記鍵が前記錠
本体に挿入された際に両者間で交互にデータの送受信が
行われる電子錠において、前記鍵は、当該鍵及び前記錠
本体の両者の電源を兼ねるバッテリと、当該鍵が前記錠
本体に挿入された場合に、前記バッテリからの電力を前
記錠本体に送信する電力送信回路と、を含み、前記錠本
体は、前記送信された電力を整流する整流器と、前記整
流器に接続され、受信された電力を蓄積する電力蓄積素
子と、を含み、前記電力蓄積素子を電源として前記錠本
体内の各回路が動作することを特徴とする。

【００１０】上記構成によれば、鍵を錠本体へ挿入する
と、鍵のバッテリから電力が錠本体へ供給され、その供
給された電力を利用して錠本体の各回路が動作する。具
体的には、鍵の電力送信回路が電力を送信し、それを受
信した錠本体の整流器がその電力を整流して、その整流
された電力（電荷）が電力蓄積素子に蓄積される。この
蓄積された電力は、当該受信の後の送信に利用され、あ
るいはアクチュエータの駆動に利用される。

【００１１】よって、本発明によれば、扉を介した電力
供給や錠本体への電池の埋設が不要となり、鍵に内蔵さ
れたバッテリを電子錠全体の電源として活用できる。ち
なみに、鍵は本来的に携帯されるものであるため、その
バッテリの交換あるいは充電は容易である。

【００１２】また、本発明の好適な態様では、前記電力
蓄積素子が、少なくとも受信後の送信に必要な電力を蓄
積できる容量をもったコンデンサで構成される。このよ
うに電力蓄積素子をコンデンサで構成すれば、一般にコ
ンデンサが安価かつ小型であるために、電子錠のコスト
を低減でき、また電子錠を小型化できる。その電荷蓄積
素子の電力蓄積すなわち充電は、電力受信の後の次の送
信（また必要であれば、アクチュエータ駆動）を行うた
めに必要な限りにおいて行えば十分である。すなわち間
欠的な電力の供給を前提として、電荷蓄積素子の容量を
小さくすることができる。

【００１３】本発明の好適な態様では、前記鍵から前記
錠本体へ送信されるデータは送信される電力に重畳され
る。すなわち、電力送信とデータ送信とを同時に行っ
て、送受信全体の時間を短縮化するものである。この場
合、望ましくは、搬送波を利用して電力伝送が行われ、
変調を利用してデータの送信が行われる。

【００１４】本発明の好適な態様では、前記鍵と前記錠
本体は、鍵側コイルと錠本体側コイルによって電磁的に
結合され、前記錠本体は、前記錠本体側コイルを含む回
路のインピーダンスを変化させることによりデータの送
信を行う送信手段を有し、前記鍵は、前記鍵側コイルに
現れる前記インピーダンスの変化を検知することによっ
てデータの受信を行う受信手段を有する。

【００１５】上記構成によれば、鍵が錠本体に差し込ま
れると、一対のコイルがトランスのように電磁的に結合
し、これにより両者が電気的に接続される。その接続状
態で、錠本体の入出力回路のインピーダンスを変化させ
れば、電磁結合におけるマッチング状態が変化し、鍵側
の入出力回路にもその変化が現れることになり、鍵側で
その変化を検知できる。

【００１６】本発明の好適な態様では、前記鍵は、前記
バッテリに接続された計時装置と、前記計時装置から出
力される時刻情報に基づいて施解錠管理を行う制御部
と、を有する。すなわち、計時装置からの時刻情報を利
用して、例えば一定期間内での鍵の使用禁止などを実現
し、防犯性をより向上させるものである。このような構
成では、鍵側に時刻管理機能をもたせるので、鍵ごとに
使用期間などを自在に設定できる利点がある。

【００１７】本発明の好適な態様では、前記鍵は、前記
バッテリの寿命を表示する表示器を有する。このように
表示器にバッテリ寿命を表示させれば、使用者が鍵の有
効性を常に確認でき、バッテリの交換又は充電を適切な
時期に促すことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００１９】図１には、本発明に係る電子錠の好適な実
施形態が示されており、図１はその全体構成図である。
この電子錠は大別して、扉に設置される錠本体３０と携
帯自在な鍵３２とで構成される。

【００２０】図１において、鍵３２には当該鍵３２及び
錠本体３０に必要な電力を供給するバッテリ３４が内蔵
されている。このバッテリ３４は、本実施形態では小型
の交換型電池で構成されているが、もちろん充電型の電
池を用いてもよい。鍵３２において、このバッテリ３４
は各回路に接続されつつ電力を供給している。

【００２１】制御部３６は例えばマイコンチップで構成
され、錠本体３０へ向けて送信する所定の送信データの
生成、錠本体３０から受信した受信データの解析などを
行う。また、この実施形態において、制御部３６は、計
時装置３８からの時刻情報に基づいて、鍵使用の禁止判
断を行っており、さらに制御部３６は、バッテリ３４の
電圧などを読取ってバッテリ寿命を判断し、バッテリ３
４の寿命が近づいた場合には警告信号を表示器４０へ出
力する。つまり、表示器４０は鍵３２から露出して配置
され、そこにバッテリ３４の寿命（残量）についての警
告が表示される。この表示器４０は例えばＬＣＤやＬＥ
Ｄで構成される。なお、この表示器４０に他の情報（時
刻、鍵番号、使用者名など）を表示させてもよい。

【００２２】制御部３６には所定の暗号化コード及び解
読コードが格納された記憶部４２が接続されている。制
御部３６はその記憶部４２内の暗号化コードとその都度
発生させる乱数を利用して送信データを作成する。ま
た、制御部３６は、記憶部４２内の解読コードを利用し
て受信データを解析する。なお、鍵３２と錠本体３０と
の間におけるデータ伝送においては盗用防止のための公
知の各種の方式を採用でき、上記のものには限られな
い。いずれにしても、鍵と錠本体との間で交互に識別照
合データのやり取りを行うことにより、セキュリテイ性
を高められる。

【００２３】励磁部４４は、交番電圧をコイル４６に供
給するもので、送信データの送信と電力送信の２つの機
能を有している。本実施形態においては搬送波（例えば
１００ＫＨｚ〜１ＭＨｚのいずれかの周波数）により電
力送信が行われ、その搬送波に変調をかけることにより
当該送信データの送信が行われる。つまり、電力送信と
データ送信とが同時に行われている。もちろん、それぞ
れを別に行うこともできるが、本実施形態によれば送受
信期間全体の短縮化と効率的な電力の利用を実現するこ
とができる。

【００２４】受信回路４８は、コイル４６を介して受信
された受信データを抽出し、制御部３６へ送出するもの
であり、例えば復調器などで構成される。スイッチ５０
は、鍵３２が錠本体３０へ差し込まれた場合にＯＮ動作
するもので、例えば錠本体３０のキー差込み口に設けら
れた永久磁石の磁力を検出してＯＮ動作する磁性体素子
などに連動させることもできる。

【００２５】鍵３２が錠本体３０へ差し込まれると、コ
イル４６とコイル５２が近接対向し、両者がトランスの
ように電磁的に結合する。すなわち、この状態では、交
互にデータ伝送が可能となる。

【００２６】錠本体３０は、その内部の各回路の電源と
して機能する電源回路５４を有する。この電源回路５４
は、鍵３２から供給された電力を整流して一時的に蓄積
するものであり、後述のように、整流器と充電素子とか
らなり、きわめてシンプルに構成されている。ここで、
整流器は上記の搬送波を平滑化し、例えば３Ｖの直流に
変換している。また、充電素子は望ましくは２０μＦ程
度のコンデンサで構成され、整流後の電荷を蓄積する。
なお、この充電素子は一般の整流回路の最終段に設けら
れるコンデンサにその機能をもたせることもでき、その
場合には別途コンデンサを配置する必要はない。鍵側か
らの電力送信が途絶えても、この電源回路５４に電力が
蓄積されているため、錠本体側では次の送信を十分に行
うことができる。

【００２７】その電源回路５４と並列に受信回路５６及
び送信回路５７が設けられている。受信回路５６は、鍵
側の受信回路４８と同様の構成を有し、例えば復調器で
構成され、受信信号に対して復調を行って搬送波に重畳
されたデータを抽出する。その受信信号は制御部５８に
送出される。一方、送信回路５７は、制御部５８が出力
した送信データに基づいて変調を行い、送信信号をコイ
ル５２を介して鍵３２側に送信するものである。

【００２８】制御部５８は、上記の制御部３６と同様
に、マイコンチップなどで構成され、受信データの解析
及び送信データの作成を行うものである。記憶部６０に
は、暗号化コード及び解読コードが格納され、制御部５
８は、その解読コードを利用して受信データの解読を行
い、また、その解読結果、暗号化コード、乱数を利用し
て送信データを作成する。上述のように、鍵と錠本体と
の間のデータ伝送方式については各種の方式を採用でき
る。

【００２９】いずれにしても、鍵と錠本体との間で所定
の規約に則って複数回（例えば５回〜１０回程度）のデ
ータ送受信を行い、その一連の各データの内容がいずれ
も適正なものであれば、最終的に、制御部５８が錠本体
に挿入された鍵が適正なものであると判断して、アクチ
ュエータ６２に駆動信号を供給し、その駆動信号を受け
たアクチュエータ６２が連結ピン（図示せず）を機械的
に駆動することにより、ロック機構６４の解錠（又は施
錠）動作が許可される。なお、その後、鍵３２を人為的
に回転させれば実際に解錠（又は施錠）を行なうことが
できる。

【００３０】図２には、他の実施形態が示されている。
鍵側において、励磁部４４は発振器６６とドライバ６８
とで構成される。発振器６６は、鍵から錠本体へのデー
タ送信時には、シリアルデータである送信データに基づ
いて搬送波を周波数変調する変調器として機能し、一
方、錠本体からのデータの受信時には、単に発振信号を
供給する発振器として機能する。ドライバ６８は、その
発振器６６の出力を所定レベルまで引き上げるものであ
る。なお、励磁部４４の動作に当たってはバッテリ３４
からの電力が利用される。

【００３１】一方、錠本体側において、電源回路５４
は、ダイオード７０とコンデンサ７２とで構成され、そ
れ全体として整流回路として機能するとともに、コンデ
ンサが電力蓄積素子として機能している。図２では、最
もシンプルな構成が示されているが、整流器としては両
波整流回路などを採用するのが望ましく、その最終段の
コンデンサ又は別途付加するコンデンサを電力蓄積素子
として機能させる。受信回路５６は受信信号から受信デ
ータを取り出す復調器７４で構成され、必要であれば、
その前段にフィルタなどの回路を設ける。送信回路５７
は送信データをシリアルのパルス列に変換する変調器７
６で構成される。

【００３２】この図２に示す構成では、錠本体側のコイ
ル５２と並列にインピーダンス素子７８が設けられお
り、錠本体側から鍵側へのデータ送信時は、送信回路５
７の出力により、そのインピーダンス素子７８のインピ
ーダンスを可変することにより行われる。

【００３３】すなわち、上記のように、励磁部４４によ
ってコイル４６に一定周波数の交番電圧を供給してコイ
ル４６を励磁している状態において、インピーダンス素
子７８のインピーダンスを可変させると、コイル５２と
インピーダンス素子７８などで構成される入出力回路８
０のインピーダンス特性が変化し、これにより、コイル
５２とコイル４６のマッチング状態が変化し、コイル４
６を含む鍵側の入出力回路８２にその変化が現れる。す
なわち、インピーダンス素子７８のインピーダンスの変
化が入出力回路８２を流れる電流の変化として現れる。
そこで、電流電圧変換器８４において、その電流変化を
電圧変化として検出すれば、錠本体から送信されたデー
タを受信できる。電流電圧変換器８４は例えば入出力回
路８２に直列挿入された抵抗とその抵抗の両端電圧を測
定する回路とで構成される。鍵側の受信回路４８は、フ
ィルタ８６及び復調器８８で構成され、フィルタ８６に
よって励磁周波数成分が除去されて受信信号成分のみが
抽出され、復調器８８において受信データが復調され
る。ここで、インピーダンス素子７８は例えば抵抗で構
成されるが、他の素子を利用してもよい。このような図
２の回路構成では、錠本体が送信時に必要とする電力を
きわめて低減できる利点がある。

【００３４】図３には、鍵と錠本体との間におけるデー
タ送受信のタイミングチャートが示されている。（Ａ）
には図１のスイッチ５０の動作状態が示され、（Ｂ）に
は鍵から錠本体への送信データが示され、（Ｃ）には錠
本体から鍵への送信データが示され、（Ｄ）には電源回
路５４が有するコンデンサの充電電圧が示されている。

【００３５】鍵を錠本体に挿入すると、スイッチ５０が
それを検知してＯＮ動作する。そのＯＮ動作状態は一定
時間維持される。このスイッチ５０の動作に連動して鍵
から、送信データが錠本体へ送信される。この際、電力
の送信も同時に行われ、送信された電力によってコンデ
ンサが充電される。送信期間Ｔ１の次の期間Ｔ２内の期
間Ｔ３において、今後は、錠本体側から鍵側へ送信デー
タが送信される。これが予め設定された規約に基づいて
行われ、最終的に当該錠本体に挿入された鍵が適正なも
のであると判断された場合、アクチュエータ６２が駆動
される。図３の例では、複数回の電力受信によりコンデ
ンサに蓄積された電力（主として最後の電力受信により
コンデンサに蓄積された電力）を利用してアクチュエー
タ６２が駆動される。

【００３６】アクチュエータ６２は一般的にはモータで
構成されており、その駆動には比較的大きな電力を要す
るため、図４に示すように、最後の電力送信期間を長く
してアクチュエータ６２を駆動するために十分な電力を
錠本体へ供給してもよい。すなわち、図４に示すよう
に、鍵から錠本体への最後の送信は、通常の送信期間Ｔ
１に対して、期間Ｔ４で示すように長く設定されてお
り、その内で期間Ｔ５はアクチュエータ６２を駆動する
ために付加した電力送信期間である。なお、アクチュエ
ータ６２が動作している期間のすべてにおいて鍵から錠
本体へ電力の供給を行ってもよい。この場合には、コン
デンサの容量を定めるに当たって、アクチュエータ駆動
に要する電力を考慮しなくてよいので、つまり受信後の
送信程度が行える容量をもった小型コンデンサを使用で
きる。

【００３７】上述のように、図１の実施形態では、計時
装置３８はスイッチ５０の動作にかかわらずバッテリ３
４に接続され、その計時装置３８の時刻信号を利用して
制御部が施解錠管理を行っている。これにより、鍵発行
時に予め当該鍵が使用できる期間を登録しておくことに
より、鍵単位でその有効期間（日時）を個別設定でき
る。例えば、一日のうちで一定時間帯のみ鍵を使用でき
るようにし、ホテル等において部屋が空く前に鍵を渡し
たりすること等が可能となる。

【００３８】本実施形態では、鍵に内蔵されたバッテリ
３４の容量が少なくなった場合には、表示器に警告表示
が行われるので、鍵の適正な動作状態を常に確認でき、
交換や充電を適切な時期に促すことができる。鍵は、錠
本体と異なり、可搬性があるためそのような交換や充電
は容易である。

【００３９】なお、鍵と錠本体との電気的な接続は上記
の一対のコイルによるものには限られず、例えば電気的
接点を利用することもできる。また、鍵の記憶部４２及
び錠本体の記憶部６０を外部から書き替え可能に構成す
れば、鍵をなくした際に防犯対策をとることができ、ま
た前に鍵を所持していた者の使用を排除できる。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、錠本体
への信号線を介した電力供給や電池交換を必要とせず
に、錠本体を確実に動作させることができる。また、取
り付け容易で省電力化を実現できる小型の電子錠を提供
できる。さらに本発明によれば、鍵自身に時刻管理を行
わせることができ、またバッテリの容量が残り少なくな
った時点で警告を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電子錠の全体構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 他の実施形態を示すブロック図である。

【図３】 データ送受信タイミングを示すタイミングチ
ャートである。

【図４】 付加電力送信期間を示すタイミングチャート
である

【図５】 従来の一般的な電子錠を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

３０ 錠本体、３２ 鍵、３４ バッテリ、３６ 制御
部、３８ 計時装置、４４ 励磁部、４６ コイル、４
８ 受信回路、５２ コイル、５４ 電源回路、５６
受信回路、５７ 送信回路、５８ 制御部、６２ アク
チュエータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中内 俊作 東京都杉並区天沼２丁目３番９号 国際技 術開発株式会社内 (72)発明者 高橋 昭房 東京都杉並区天沼２丁目３番９号 国際技 術開発株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鍵と錠本体とからなり、前記鍵が前記錠
   本体に挿入された際に両者間で交互にデータの送受信が
   行われる電子錠において、 前記鍵は、 当該鍵及び前記錠本体の両者の電源を兼ねるバッテリ
   と、 当該鍵が前記錠本体に挿入された場合に、前記バッテリ
   からの電力を前記錠本体に送信する電力送信回路と、 を含み、 前記錠本体は、 前記送信された電力を整流する整流器と、 前記整流器に接続され、受信された電力を蓄積する電力
   蓄積素子と、 を含み、 前記電力蓄積素子を電源として前記錠本体内の各回路が
   動作することを特徴とする電子錠。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子錠において、 前記電力蓄積素子は、少なくとも受信後の送信に必要な
   電力を蓄積できる容量をもったコンデンサで構成された
   ことを特徴とする電子錠。
3. 【請求項３】 請求項１記載の電子錠において、 前記鍵から前記錠本体へ送信されるデータは送信される
   電力に重畳されることを特徴とする電子錠。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電子錠において、 前記鍵と前記錠本体は、鍵側コイルと錠本体側コイルに
   よって電磁的に結合され、 前記錠本体は、前記錠本体側コイルを含む回路のインピ
   ーダンスを変化させることによりデータの送信を行う送
   信手段を有し、 前記鍵は、前記鍵側コイルに現れる前記インピーダンス
   の変化を検知することによってデータの受信を行う受信
   手段を有することを特徴とする電子錠。
5. 【請求項５】 請求項１記載の電子錠において、 前記鍵は、 前記バッテリに接続された計時装置と、 前記計時装置から出力される時刻情報に基づいて施解錠
   管理を行う制御部と、 を有することを特徴とする電子錠。
6. 【請求項６】 請求項１記載の電子錠において、 前記鍵は、前記バッテリの寿命を表示する表示器を有す
   ることを特徴とする電子錠。