JPWO2013080840A1 - ドア開閉検出装置 - Google Patents

Abstract

無線信号を送信可能なドア開閉検出装置であって、取り付け位置の自由度が高いドア開閉検出装置を提供する。ドア開閉検出装置１は、ドア本体１１と、第１の回転操作部材１２ａと、第２の回転操作部材１２ｂと、ドア本体１１を貫通し、一方の端部に第１の回転操作部材１２ａが接続されており、他方の端部に第２の回転操作部材１２ｂが接続されており、第１の回転操作部材１２ａと第２の回転操作部材１２ｂとを連動して回転させる金属製の回転シャフト１３とを有するドア１０に取り付けられるドア回転検出装置である。ドア開閉検出装置１は、金属製の回転部材２１と、発電機構３０と、送信部４０とを備える。回転部材２１は、回転シャフト１３の回転に伴って回転する。発電機構３０は、回転部材２１の回転に伴って発電する。送信部４０は、発電機構３０が発電した際に、発電機構３０で発生した電力を用いて無線信号を送信する。送信部４０はアンテナ端子を備え、回転シャフト１３と回転部材２１とが電気的に接続されており、送信部４０のアンテナ端子と回転部材２１とが電気的に接続されている。

Description

本発明は、ドア開閉検出装置に関する。

近年、防犯等の観点から、建物のドアや窓の施錠状態や開閉動作を集中管理するセキュリティシステムに対する需要が高まってきている。例えば特許文献１には、前面に施錠用回動つまみを有するドアノブに付加され、施錠を確認する施錠確認装置の一例が記載されている。特許文献１に記載の施錠確認装置は、ドアノブの外周に着脱自在に取り付けられたアーム型ドアグリップと、施錠用回動つまみに装着されるレバーと、アーム型ドアグリップとレバーとの近接部位に設けられてレバーが施錠若しくは解錠の位置にあるか否かを検出する施錠確認スイッチとを備えている。

また、特許文献１には、施錠確認装置のアーム型ドアグリップ内に無線送信機を内蔵することにより、施錠確認装置を無線式施錠確認装置に適応させることが記載されている。

特開平７−３３１９３６号公報

従来より、金属製のドアが建物に用いられることがある。金属製のドアは電波を透過しない。このため、金属製のドアに特許文献１に記載されているような無線送信機を内蔵した無線式施錠確認装置を取り付けた場合は、ドアの施錠確認装置が取り付けられている側には信号を送信することができるものの、ドアの施錠確認装置が取り付けられていない側には信号を送信することができない場合がある。従って、特許文献１に記載の施錠確認装置では、受信機との位置関係で、取り付け位置の制約がある。

本発明は、無線信号を送信可能なドア開閉検出装置であって、取り付け位置の自由度が高いドア開閉検出装置を提供することを主な目的とする。

本発明に係るドア開閉検出装置は、ドア本体と、ドア本体の一方側に設けられた第１の回転操作部材と、ドア本体の他方側に設けられた第２の回転操作部材と、ドア本体を貫通し、一方の端部に第１の回転操作部材が接続されており、他方の端部に第２の回転操作部材が接続されており、第１の回転操作部材と第２の回転操作部材とを連動して回転させる金属製の回転シャフトとを有するドアに取り付けられるドア回転検出装置である。本発明に係るドア開閉検出装置は、金属製の回転部材と、発電機構と、送信部とを備える。回転部材は、回転シャフトの回転に伴って回転する。発電機構は、回転部材の回転に伴って発電する。送信部は、発電機構が発電した際に、発電機構で発生した電力を用いて無線信号を送信する。送信部はアンテナ端子を備える。回転シャフトと回転部材とが電気的に接続されており、送信部のアンテナ端子と回転部材とが電気的に接続されている。

本発明に係るドア開閉検出装置のある特定の局面では、ドア開閉検出装置は、ドア本体の内部に取り付けられる。

本発明に係るドア開閉検出装置の別の特定の局面では、ドア開閉検出装置は、ドア本体の一方側に取り付けられる。

本発明に係るドア開閉検出装置の他の特定の局面では、発電機構は、圧電素子と、応力印加機構とを有する。応力印加機構は、回転部材が回転した際に、回転部材の回転角に応じた回数だけ圧電素子に応力を加える。

本発明に係るドア開閉検出装置のまた他の特定の局面では、回転部材の回転を加速して応力印加機構に伝達する加速機構をさらに有する。

本発明によれば、無線信号を送信可能なドア開閉検出装置であって、取り付け位置の自由度が高いドア開閉検出装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置の略図的側面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置の模式的平面図である。 図３は、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置における発電機構の略図的斜視図である。 図４は、本発明の第２の実施形態に係るドア開閉検出装置における発電機構の略図的斜視図である。 図５は、本発明の第３の実施形態に係るドア開閉検出装置の略図的側面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、下記の実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、下記の実施形態等において参照する各図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置１の略図的側面図である。なお、この図１及び後述する図２〜図５には、ｘ軸と、ｘ軸に直交するｙ軸と、ｘ軸およびｙ軸に直交するｚ軸とからなる直交座標系のｘ−ｙ−ｚ軸を付記している。

図１に示されるように、ドア開閉検出装置１は、ドア１０に取り付けられて使用される。ドア１０は、ドア本体１１を有する。ドア本体１１は、第１のドア板１１ａと第２のドア板１１ｂとを有する。第１のドア板１１ａと第２のドア板１１ｂとは、相互に間隔をおいて略平行に配されている。第１のドア板１１ａと第２のドア板１１ｂとの間には、内部空間１１ｃが形成されている。第１のドア板１１ａと第２のドア板１１ｂとのそれぞれは、金属製であるため、電波を遮蔽する。第１のドア板１１ａと第２のドア板１１ｂとのそれぞれは、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属や、ステンレス等の合金により構成することができる。

なお、本発明において、「金属」には、「合金」が含まれるものとする。

ドア１０には、第１の回転操作部材としての第１のドアノブ１２ａと、第２の回転操作部材としての第２のドアノブ１２ｂとが回転可能に設けられている。第１のドアノブ１２ａは、ドア本体１１のｘ１側（第１のドア板１１ａ側）に設けられている。第２のドアノブ１２ｂは、ドア本体１１のｘ２側（第２のドア板１１ｂ側）に設けられている。

ドア１０には、回転シャフト１３が設けられている。回転シャフト１３は、ドア本体１１を貫通し、ドア本体１１のｘ１側からｘ２側に至るように設けられている。回転シャフト１３は、ドア本体１１に対して回転可能である。回転シャフト１３のｘ１側端部は、第１のドアノブ１２ａに接続されており、ｘ２側端部は、第２のドアノブ１２ｂに接続されている。回転シャフト１３は、第１及び第２のドアノブ１２ａ，１２ｂと共に回転する。即ち、回転シャフト１３は、第１のドアノブ１２ａと第２のドアノブ１２ｂとを連動して回転させる。回転シャフト１３は、金属製であり、導電性を有する。回転シャフト１３は、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属や、ステンレス等の合金により構成することができる。

本実施形態では、ドア開閉検出装置１は、ドア１０の内部に取り付けられている。具体的には、ドア開閉検出装置１は、ドア本体１１の内部空間１１ｃに搭載されている。

図２に、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置１の模式的平面図を示す。図２に示されるように、ドア開閉検出装置１は、筐体２０を備えている。筐体２０は、例えば、鉄やステンレスなどの金属、セラミックス、樹脂等により構成することができる。筐体２０には、回転部材２１、発電機構３０及び送信部４０が収納されている。筺体２０は、ドア本体１１に対して固定されている。

回転部材２１には、開口２１ａが設けられている。この開口２１ａに回転シャフト１３が挿入されて固定されている。このため、回転部材２１は、回転シャフト１３の回転に伴って回転する。

回転部材２１は、金属製であり、導電性を有する。このため、回転部材２１は、回転シャフト１３に電気的に接続されている。回転部材２１は、例えば、鉄、アルミニウムなどの金属や、ステンレス等の合金により構成することができる。

発電機構３０は、回転部材２１の回転に伴って発電する機構である。発電機構３０は、送信部４０に電気的に接続されており、発生させた電力を送信部４０に供給する。

送信部４０は、発電機構３０が発電した際に、発電機構３０で発生した電力を用いて無線信号を送信する。ここで、送信部４０のアンテナ端子（図示せず）は、回転シャフト１３に電気的に接続された回転部材２１に電気的に接続されている。このため、送信部４０から送信される無線信号は、アンテナとして機能する回転シャフト１３から無線送信される。

図３は、本発明の第１の実施形態に係るドア開閉検出装置１における発電機構３０の略図的斜視図である。次に、図２及び図３を主として参照しながら、本実施形態における発電機構３０の構成について説明する。

図２及び図３に示されるように、発電機構３０は、圧電素子３１と、応力印加機構３２とを備えている。

圧電素子３１は、柱状の圧電体と、電極とを有する。圧電体は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などにより構成することができる。電極は、圧電体において発生した電力を取り出すことができる限りにおいて、どのように配置されていてもよい。電極は、例えば、一対であり、圧電体を狭持するように配置されていてもよい。また、一対の電極のそれぞれは、複数の電極により構成されていてもよい。圧電素子３１は、複数の圧電体層と複数の内部電極とを積層してなる積層型圧電体により構成されていてもよい。図３に示されるように、圧電素子３１は、四角柱状である。圧電素子３１は、第１の面３１ａと、第２の面３１ｂとを有する。第１の面３１ａと第２の面３１ｂとは、ｚ軸方向において互いに対向している。

応力印加機構３２は、回転部材２１が回転した際に、回転部材２１の回転角に応じた回数だけ圧電素子３１に応力を加える機構である。本実施形態では、応力印加機構３２は、具体的には、以下のように構成されている。

応力印加機構３２は、ストッパ３３を備えている。ストッパ３３は、図３に示されるように、圧電素子３１の第１の面３１ａに当接している当接面を含む当接部３３ａを有する。ストッパ３３には、カム３５が回転可能に取り付けられている。カム３５の平面形状は、非円形である。具体的には、カム３５は、平面視において、略多角形状、より具体的には、略矩形状である。カム３５の中央部には、外周面に歯車が設けられているシャフトが回転不能に固定されている。このカム３５のシャフトは、回転部材２１と噛合している。このため、カム３５は、回転部材２１の回転に伴って回転する。

ストッパ３３には、レバー３４が取り付けられている。本実施形態では、ストッパ３３にレバー３４が直接接続されている。すなわち、ストッパ３３とレバー３４とが一体に形成されている。レバー３４は、例えば金属、セラミックス、樹脂などにより構成することができる。レバー３４は、接続部３４ａと、当接部３４ｂと、変位部３４ｃとを有する。接続部３４ａは、当接部３４ｂと変位部３４ｃとを接続している。当接部３４ｂは、圧電素子３１の第２の面３１ｂに当接している当接面を含む。変位部３４ｃは、ｙ軸方向において、接続部３４ａに対して当接部３４ｂとは反対側に設けられている。変位部３４ｃには、略円柱状の突起部３６が固定されている。この突起部３６は、カム３５に当接している。

ドア開閉検出装置１では、操作者が第１のドアノブ１２ａまたは第２のドアノブ１２ｂを回転操作したときに、回転シャフト１３の回転に伴って、回転部材２１が回転する。回転部材２１が回転すると、それに伴ってカム３５も回転する。ここで、カム３５の平面形状は、上述の通り非円形である。よって、カム３５の中心軸と突起部３６との間の距離は、カム３５の回転に伴って変化する。このため、カム３５の回転に伴って、突起部３６及びそれに固定された変位部３４ｃがｙ軸方向に揺動する。変位部３４ｃがｙ軸方向に揺動すると、レバー３４は、ストッパ３３とレバー３４との接続部分近傍に位置する回転軸Ｃを中心とした回転方向に揺動する。これに伴い、当接部３４ｂは、当接部３３ａに対してｚ軸方向に沿って相対的に変位する。これにより、当接部３４ｂの当接面が圧電素子３１の第２の面３１ｂを押圧し、当接部３３ａと当接部３４ａとにより圧電素子３１がｚ軸方向に沿って圧縮される。その結果、圧電素子３１に応力が加わり、圧電素子３１において、圧電効果により電力が発生する。

圧電素子３１において発生した電力は、図２に示される送信部４０に供給される。送信部４０は、発電機構３０において発生した電力を用いて、第１のドアノブ１２ａまたは第２のドアノブ１２ｂが操作された情報を含む信号をアンテナ端子から送信する。ここで、送信部４０のアンテナ端子は、金属製の回転部材２１を介して、金属製の回転シャフト１３に電気的に接続されている。このため、信号は、回転シャフト１３をアンテナとして、ドア１０の外部に設置された受信装置に向けて無線送信される。

以上説明したように、ドア開閉検出装置１では、回転シャフト１３と回転部材２１とが金属製であるため導電性を有しており、かつ、回転部材２１と回転シャフト１３とが電気的に接続されているとともに、回転部材２１と送信部４０のアンテナ端子とが電気的に接続されている。このため、ドア本体１１の第１のドア板１１ａ側及び第２のドア板１１ｂ側の両方に至る金属製の回転シャフト１３をアンテナとして機能させることができる。よって、例えば本実施形態のように、ドア開閉検出装置１がドア１０の内部に設置されていた場合であっても、ドア１０の第１のドア板１１ａ側と第２のドア板１１ｂ側との両方に無線信号を送信させることができる。従って、ドア開閉検出装置１をドア１０の内部に設置することができる。

また、ドア開閉検出装置１では、発電機構３０が設けられているため、電池や外部電源を設ける必要が必ずしもない。従って、ドア開閉検出装置１は、半永久的に使用可能である。

また、ドア開閉検出装置１は、回転部材２１に回転シャフト１３を挿入することにより容易にドア１０に取り付けることができる。

なお、本実施形態では、回転操作部材がドアノブである例について説明した。但し、本発明において、回転操作部材はドアノブに限定されない。本発明において、回転操作部材は、例えば、レバー型スイッチ、回転式ハンドルなどであってもよい。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係るドア開閉検出装置における発電機構３０の略図的斜視図である。第２の実施形態に係るドア開閉検出装置は、発電機構３０に加速機構３７が設けられている点で第１の実施形態と異なる。加速機構３７は、回転部材２１と噛合しているギア３７ａを含み、少なくともひとつのギア対を有し、回転部材２１の回転を加速して応力印加機構３２に伝達する。このため、例えば、回転シャフト１３と共に、回転部材２１が回転した際のカム３５の回転角は、回転シャフト１３及び回転部材２１の回転角よりも大きい。従って、加速機構３７を設けることにより圧電素子３１に応力が加わる回数を多くすることができる。従って、圧電素子３１に印加される応力を大きくすることなく、発電量を多くし得る。

より発電量を多くする観点からは、カム３５の回転角の、回転部材２１の回転角に対する比（（カム３５の回転角）／（回転部材２１の回転角））は、１以上であることが好ましく、２以上であることがより好ましい。但し、比（（カム３５の回転角）／（回転部材２１の回転角））が大きすぎると、第１または第２のドアノブ１２ａ、１２ｂを回転させるために必要なトルクが大きくなりすぎる場合がある。このため、比（（カム３５の回転角）／（回転部材２１の回転角））は、１００以下であることが好ましい。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係るドア開閉検出装置の略図的側面図である。図５に示されるように、ドア開閉検出装置１は、ドア本体１１の一方側（第１のドア板１１ａ側または第２のドア板１１ｂ側）に取り付けられていてもよい。このような場合であっても、回転シャフト１３がアンテナとして機能するため、ドア１０の第１のドア板１１ａ側及び第２のドア板１１ｂ側の両方に無線信号を送信することができる。

また、この場合は、ドア本体１１を分解することなくドア開閉検出装置１を設置することができる。このため、ドア開閉検出装置１の設置がより容易となる。

１…ドア開閉検出装置
１０…ドア
１１…ドア本体
１１ａ…第１のドア板
１１ｂ…第２のドア板
１１ｃ…内部空間
１２ａ…第１のドアノブ
１２ｂ…第２のドアノブ
１３…回転シャフト
２０…筐体
２１…回転部材
２１ａ…開口
３０…発電機構
３１…圧電素子
３１ａ…第１の面
３１ｂ…第２の面
３２…応力印加機構
３３…ストッパ
３３ａ…当接部
３４…レバー
３４ａ…接続部
３４ｂ…当接部
３４ｃ…変位部
３５…カム
３６…突起部
３７…加速機構
３７ａ…ギア
４０…送信部

Claims (5)

1. ドア本体と、前記ドア本体の一方側に設けられた第１の回転操作部材と、前記ドア本体の他方側に設けられた第２の回転操作部材と、前記ドア本体を貫通し、一方の端部に前記第１の回転操作部材が接続されており、他方の端部に前記第２の回転操作部材が接続されており、前記第１の回転操作部材と第２の回転操作部材とを連動して回転させる金属製の回転シャフトとを有するドアに取り付けられるドア回転検出装置であって、
   前記回転シャフトの回転に伴って回転する金属製の回転部材と、
   前記回転部材の回転に伴って発電する発電機構と、
   前記発電機構が発電した際に、前記発電機構で発生した電力を用いて無線信号を送信する送信部と、
   を備え、
   前記送信部はアンテナ端子を備え、前記回転シャフトと前記回転部材とが電気的に接続されており、前記送信部のアンテナ端子と前記回転部材とが電気的に接続されている、ドア開閉検出装置。
2. 前記ドア本体の内部に取り付けられる、請求項１に記載のドア開閉検出装置。
3. 前記ドア本体の一方側に取り付けられる、請求項１に記載のドア開閉検出装置。
4. 前記発電機構は、
   圧電素子と、
   前記回転部材が回転した際に、前記回転部材の回転角に応じた回数だけ前記圧電素子に応力を加える応力印加機構と、
   を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のドア開閉検出装置。
5. 前記回転部材の回転を加速して前記応力印加機構に伝達する加速機構をさらに有する、請求項４に記載のドア開閉検出装置。

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