JP2013040465A

JP2013040465A - 開閉検出装置

Info

Publication number: JP2013040465A
Application number: JP2011176718A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Hattori; 敦夫服部
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2011-08-12
Filing date: 2011-08-12
Publication date: 2013-02-28

Abstract

【課題】小型化して、窓等への取付け作業性、意匠性を向上させるとともに、防犯性にも優れる開閉検出装置を提供する。
【解決手段】枠体２に、枠体２に囲まれた空間の少なくとも一部を開閉可能な複数の可動体３，４が移動可能に取り付けられるとともに、これら可動体３，４に強磁性体１５，１６がそれぞれ設けられ、これら強磁性体１５，１６のうちの少なくとも１個は磁石により構成され、枠体２に、可動体３，４を閉じたときにこれら可動体３，４のそれぞれの強磁性体１５，１６によって形成される磁気回路内に配置されるように磁気検出素子２１が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気検出素子によって窓等の開閉を検出する装置に関する。

引き違い窓等の開閉を検出する装置として、引き戸に固定した磁石の移動を、躯体に固定状態の枠体に設置した磁気検出素子により検出する構成のものが知られている。
特許文献１及び特許文献２に記載されている窓では、二枚の引き戸の上端にそれぞれ磁石を固定し、枠体の上枠に、各引き戸に対応してリードスイッチ等の磁気検出素子がそれぞれ設けられている。これら磁気検出素子は、対応する引き戸の磁石が上下に対峙したときにＯＮ、その対峙位置から離れたときにＯＦＦとなることにより、引き戸の移動をそれぞれ検出する。

特許文献３記載の窓においては、各引き戸に磁石がそれぞれ固定され、枠体の上枠の中央部に防犯センサが固定され、その防犯センサの両端に、各磁石に反応する磁気検出素子（スイッチ部）が内蔵されている。防犯センサは、それぞれの磁気検出素子に引き戸が接近した状態のときにＯＮ、離れたときにＯＦＦとなる構成である。

実開昭５６−３７１８７号公報実開昭５７−５８８６７５号公報特開２００１−１７５９５７号公報

いずれの特許文献記載の窓においても、二枚の引き戸のそれぞれの移動を検知するために、２個の磁石と、これら磁石に対応する２個の磁気検出素子とが必要であり、これらをそれぞれ窓に取り付ける際の作業が煩雑になる。この場合、特許文献３記載のように２個の磁気検出素子を一つのモジュールに組み込むことにより、窓に取り付ける際の部品点数は少なくなるが、小型化は難しく、枠体に取り付けた後に枠から突出するなど、窓の意匠性を損なうとともに、防犯上も、センサモジュールの取付け位置が外部から特定され易くなるため好ましくない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、小型化して、窓等への取付け作業性、意匠性を向上させるとともに、防犯性にも優れる開閉検出装置を提供することを目的とする。

本発明の開閉検出装置は、枠体に、該枠体に囲まれた空間の少なくとも一部を開閉可能な複数の可動体が移動可能に取り付けられるとともに、これら可動体に強磁性体がそれぞれ設けられ、これら強磁性体のうちの少なくとも１個は磁石により構成され、前記枠体に、前記可動体を閉じたときにこれら可動体のそれぞれの強磁性体によって形成される磁気回路内に配置されるように磁気検出素子が設けられていることを特徴とする。

この開閉検出装置においては、可動体を閉じたときには、可動体に設けた磁石を含む強磁性体により形成される磁気回路内に磁気検出素子が配置され、その磁気回路の磁束密度の検出により磁気検出素子が「閉」状態を検出することができる。一方、可動体を開いたときには、これら可動体に設けた強磁性体どうしが離れ、また少なくとも一方の強磁性体が磁気検出素子から離れることにより、これら強磁性体間に形成される磁気回路の磁束密度は、磁気検出素子においては検出されなくなるか、極めて小さくなり、その磁束密度の大きさの変化により、磁気検出素子は「開」状態を検出することができる。各可動体を閉じたときに強磁性体により形成される磁気回路内に磁気検出素子が配置されればよいので、磁気検出素子は１個のみ設ければよい。

可動体としては、前述した引き違い戸だけでなく、観音開き状の扉も対象とすることができる。
強磁性体としては、すべてを磁石としてもよいが、各可動体に設けられる強磁性体のうちの少なくとも一つを磁石とし、他を鉄、コバルト、ニッケル、あるいはこれらの合金とすることができる。
磁気検出素子としては、リードスイッチ、ホール素子、ＭＩ素子、ＭＲ素子、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等の磁気抵抗素子のいずれかを用いることができる。また、この磁気検出素子は、１軸方向だけでなく、Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸のうちの２軸方向あるいは３軸方向の磁界を検出可能なものとしてもよい。

本発明の開閉検出装置によれば、複数の可動体の開閉を検出する磁気検出素子が１個でよいので、この磁気検出素子を組み込んだセンサモジュールを小型化することができ、枠体への取付け作業が容易になるとともに、枠体内への収容が可能で、外部から識別し難く、意匠性及び防犯性にも優れる。

本発明の第１実施形態の開閉検出装置を組み込んだ窓を示す一部を省略した縦断面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う一部を省略した横断面図である。図１の窓の正面図である。図２に示す窓の「閉」状態から、一方の窓体を移動して窓を開いた状態を示す拡大横断面図である。本発明の第２実施形態の開閉検出装置を組み込んだ窓を示す一部を省略した縦断面図である。外部磁石により開閉検出装置を誤作動させて不正に窓を開けようとする場合の例を示す図２同様の横断面図である。外部磁石により開閉検出装置を誤作動させて不正に窓を開けようとする場合の例を示す図３同様の正面図である。本発明の第３実施形態の開閉検出装置を組み込んだ窓を示す一部を省略した図４同様の横断面図である。図８に示す「閉」状態から一方の窓体を移動した「開」状態を示す横断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１〜図４は本発明の第１実施形態の開閉検出装置１を引き違い窓に組み込んだ例を示している。この窓は、建物の躯体に固定される矩形の枠体２と、この枠体２内に収容された二枚の引き戸形式の窓体（可動体）３，４とを備えている。

枠体２は上枠５、下枠６及びこれらの左右に配置される一対の縦枠７により構成され、これらの枠材は、例えばアルミニウム合金の押出形材からなっている。窓体３，４は、それぞれ上框９、下框１０及びこれらの左右に配置される一対の縦框１１からなる框枠の内部に窓ガラス１２が嵌め込まれた構成であり、枠体２の上枠５及び下枠６に２本ずつ平行に形成したレール１３，１４間に、窓体３，４が１枚ずつ室内側と室外側とに分けて引き違い状に配置される。この窓体３，４の各框材も、例えばアルミニウム合金の押出形材から構成される。

これら窓体３，４を閉じた状態では、両窓体３，４の縦框１１どうし、及びこれら縦框１１の両端が接続されている上框９と下框１０の端部どうしが、それぞれ窓体３，４の厚さ方向に重なり合うように配置される。そして、各窓体３，４の上框９であって窓体３，４を閉じた状態としたときに重なり合う端部に、強磁性体である磁石１５，１６がそれぞれ設けられている。

この窓体３，４の上框９には、枠体２の上枠５に設けられている上レール１３を配置するための溝部１７が上方に向けて開放した状態に形成されており、その溝部１７内に、上レール１３を避けるように磁石１５，１６が固定されている。これら磁石１５，１６は、上下端に磁極を有する棒磁石であり、両窓体３，４に磁極の向きを逆にして配置されている。図示例では、室外側の窓体３では、上端がＮ極、下端がＳ極とされ、室内側の窓体４では、上端がＳ極、下端がＮ極とされている。したがって、両窓体３，４を閉じた状態のときに、窓体３，４の厚さ方向に対峙する磁石１５，１６により図１及び図２の破線で示すように磁界が形成される。

一方、枠体２の上枠５には、閉じた状態の窓体３，４の両磁石１５，１６による磁界の及ぶ位置に、磁気検出素子２１を備える防犯センサモジュール２２が設けられている。図１〜図３に示す例では、上枠５の長さ方向の中間位置であって窓体４の上框９を収容する凹部２３内に防犯センサモジュール２２が設けられている。この防犯センサモジュール２２の端部に磁気検出素子２１が設けられおり、この磁気検出素子２１が、閉じた状態の両窓体３，４の磁石１５，１６の真上付近に配置されることにより、これら閉じた状態の両窓３，４体の磁石１５，１６の間で形成される磁気回路内に磁気検出素子２１が配置されるようになっている。磁気検出素子２１としては例えばリードスイッチが用いられ、その感度軸は、窓体３，４が閉じた状態のときの両磁石１５，１６の対峙方向、つまり窓体３，４の厚さ方向に沿って配置されている。

本発明の開閉検出装置１は、この実施形態では磁気検出素子２１及び両磁石１５，１６によって構成され、後述するように、磁気検出素子２１は、窓が全閉状態で両磁石１５，１６が対峙しているときに「ＯＮ」、窓が開けられ磁石１５，１６が離れたときに「ＯＦＦ」となる設定とされる。

防犯センサモジュール２２は、この磁気検出素子２１とともに、この磁気検出素子２１の検査結果の出力機器を内蔵しており、出力機器には無線送信部、電池等が設けられる。この防犯センサモジュール２２からの出力を外部の受信機で受信し、警報等を発するようになっている。あるいは、防犯センサモジュール２２に、可聴音やガラスが切断あるいは破壊される際に発する超音波を検出するためのマイクや、振動を検出するための加速度センサ、遠赤外線センサ、警報を発するためのアンプ及びスピーカ、発光素子、ディスプレーやスイッチ等へのインターフェイスなどを搭載してもよい。その他、防犯センサモジュール２２から携帯電話、外部の警備会社等に無線又は有線で通報するようにしてもよい。
また、枠体２の上枠５には、防犯センサモジュール２２を覆うカバー２５が着脱可能に設けられている。このカバー２５も例えばアルミニウム合金の押出形材により構成される。

このように構成した開閉検出装置１において、窓体３，４を閉じた状態では、図１及び図２に示すように両窓体３，４の上框９に設けた磁石１５，１６が窓体３，４の厚さ方向に対峙し、これら磁石１５，１６の真上付近に防犯センサモジュール２２の磁気検出素子２１が配置されることにより、両磁石１５，１６により形成される磁気回路内に磁気検出素子２１が配置され、その磁気回路の磁束密度を磁気検出素子２１が検出することにより「ＯＮ」となり、窓体３，４が「閉」状態であることを検出する。

この「閉」状態から窓体３，４の一方、例えば図４に示すように窓体３を移動して窓を開くと、両窓体３，４に設けられた磁石１５，１６が離れるために、これら磁石１５，１６間に形成されていた磁気回路の磁束密度が窓体３，４の移動距離に応じて減少し、枠体２に固定状態の磁気検出素子２１は、その磁束密度の減少によって「ＯＦＦ」となり、その結果、窓の「開」状態が検出される。

この実施形態の開閉検出装置１においては、磁気検出素子２１として窓体３，４の厚さ方向に感度軸を有するリードスイッチを用いたので、窓体３の移動により両磁石１５，１６間の磁気回路が図４に示すように窓体３，４の厚さ方向からずれて形成されると、リードスイッチの磁気検出素子２１は、窓体３が移動する前に検出していた磁束密度を検出できなくなる。したがって、窓をわずかに開いた状態でも、その「開」状態を検出することができる。

この開閉検出装置１においては、１個の磁気検出素子２１で窓の開閉を検出できるので、防犯センサモジュール２２を小型化、低コスト化することができ、窓に取り付ける場合に、枠体２の大きさ等を変更することなく、あるいはわずかな寸法変更等により、実装が可能になる。したがって、枠体２や窓体３，４の施工費用も抑制することができる。また、磁石１５，１６及び防犯センサモジュール２２が小型であるため、枠体２及び窓体３，４に取り付けた状態でこれらを外部から発見し難く、防犯性も向上する。

なお、両窓体３，４にそれぞれ磁石１５，１６を設けた例としたが、磁気回路を形成できればよいので、一方を磁石とし、他方は鉄片等の自身では磁界を発生しない強磁性体としてもよく、よりコスト低下を図ることができる。本発明では、磁石及び自身では磁界を発生しない強磁性体のいずれをも強磁性体と称している。

図５は第２実施形態の開閉検出装置を示している。この実施形態の磁気検出装置３１では、防犯センサモジュール２２から両窓体３，４間の隙間に挿入されるようにフレキシブル回路基板３２が上下方向に沿って設けられ、その下端部に磁気検出素子２１が設けられている。また、両窓体３，４には、その一方（図示例では窓体３）に磁石からなる強磁性体３３が設けられ、他方には鉄片等の強磁性体３４が設けられている。この場合、磁石からなる強磁性体３３は、磁極が窓体３の厚さ方向に配置され、他方の強磁性体３４にＮ極が対峙している。そして、フレキシブル回路基板３２の下端部に設けた磁気検出素子２１が両強磁性体３３，３４の間に配置されている。この磁気検出素子２１は、両強磁性体３３，３４の対峙方向に感度軸を有するリードスイッチから構成される。

この実施形態の開閉検出装置３１では、強磁性体３３，３４の一方を鉄片等の金属材料によって形成したことにより、コスト低下を図ることができる。また、両窓体３，４の強磁性体３３，３４と磁気検出素子２１との相互間距離が小さくなるので、磁気検出素子２１に検出される磁束密度が大きくなり、その分、磁気検出素子２１あるいは強磁性体（磁石や鉄片）３３，３４の小型化、さらなる低コスト化を図ることができる。
なお、自身では磁界を発生しない強磁性体３４として、鉄の代わりに、ニッケル、コバルトあるいはこれらの合金からなる材料を用いてもよい。

前述した各実施形態では磁気検出素子２１を窓体の厚さ方向に感度軸を有する１個のリードスイッチにより構成した。単に、窓の開閉のみを検出する場合には、一軸方向の感度軸のリードスイッチで十分機能するが、外部から磁石を用いて不正に窓を開けようとする行為は、この一軸方向のリードスイッチが１個だけでは検出することができない。

図６に示すように、窓体３，４を閉じた状態で、窓の外側から外部磁石４１を防犯センサモジュール２２の設置箇所付近に近付けた場合について検討する。開閉検出装置５１の強磁性体４２，４３は外側の窓体３に磁石、内側の窓体４に鉄片等が設けられるものとし、外部磁石４１は、磁気検出素子４４における磁束密度が窓体３の磁石４２による磁束密度よりも大きいものとする。

磁気検出素子４４が第１実施形態のように窓体３，４の厚さ方向に感度軸を有するリードスイッチであったとすると、図６に実線で示す「閉」状態では、外部磁石４１を窓に近付けても、磁気検出素子４４はＯＮのままである。また、この状態から一方の窓体３を鎖線で示す位置まで開いた場合、この窓体３に設けられている強磁性体（磁石）４２は他方の窓体４の強磁性体４３から遠ざかるため、磁気検出素子４４は「開」状態を検出しなければならないが、磁気検出素子４４には、外部磁石４１からの磁束密度が作用しているため、この磁束密度によってＯＮの状態を維持する。このため、窓体３が開いたことを検出できず、警報等を発することができない。

そこで、窓体３，４の厚さ方向とは別の方向に感度軸を有するリードスイッチを追加して、２軸方向あるいは３軸方向の磁気検出素子４４（便宜のため、１個のリードスイッチの場合と同じ符号を用いて説明する）とすることにより、多軸方向の感度軸を有する磁気検出素子４４とすることができ、このような外部磁石４１を使用して窓を開けようとする行為を検出することができる。
この場合、窓体の厚さ方向以外の方向の磁束密度の変化は小さいため、リードスイッチでは検出困難となる場合がある。このため、好ましくはホール素子、より好ましくはＭＲ素子、さらに好ましくはＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子、ＭＩ素子を用いるのがよい。また、これら半導体センサを用いる場合は、小型化のため、感知軸方向の異なる複数の素子を一つのパッケージに組み込んだ１チップの磁気検出素子４４とするのが好ましい。さらに、アンプや信号処理回路等を内蔵したＩＣと磁気検出素子４４とを１チップ化した構成とするのがより好ましい。

図６に示す磁気検出素子４４として、この多軸方向の磁束密度を検出可能な磁気検出素子４４を用いた場合、外部磁石４１を窓に近付けた状態で窓体３の一方を開くと、磁気検出素子４４は、移動していない窓体４の強磁性体４３と外部磁石４１との間で形成される磁気回路における窓体４の厚さ方向に沿う磁束密度と、両窓体３，４の強磁性体４２，４３間で形成される磁気回路における斜め方向の磁束密度との両方が合成して作用する。そして、この斜め方向の磁束密度成分により、窓が開いたことを検出することができる。

また、窓が閉じた状態においても、外部磁石４１を窓体３，４に接近させる際に、両窓体３，４の強磁性体４２，４３の対峙方向以外の方向から接近させると、磁気検出素子４４に、「閉」状態を示す磁束密度とは異なる方向の磁束密度が検出されるため、不正行為が行われようとしていることを検出することができ、警報等により知らせることができる。例えば、窓体３，４の移動方向をＸ軸方向、窓体３，４の厚さ方向をＹ軸方向、窓体３，４の高さ方向をＺ軸方向とすると、図７に示すように磁気検出素子４４の設置箇所よりＸ軸方向及びＺ軸方向にずれた位置に外部磁石４１が接近した場合、磁気検出素子４４には、窓体３，４の「閉」状態を示すＹ軸方向だけでなく、Ｘ軸方向及びＺ軸方向の磁束密度も検出され、この窓体３，４の「閉」状態を示す方向以外の方向の磁束密度の検出により、窓体３，４が移動する前に不正行為を検出することができる。

図８及び図９は第３実施形態の開閉検出装置を示している。この図８において、第１実施形態と同様部分については同一符号を用い、磁気検出素子４４、強磁性体４２，４３については図６で示した符号を用いる。この開閉検出装置５１においては、外側の窓体３の外面側に、磁気検出素子４４あるいは強磁性体４３に対する磁気遮蔽板５２が設けられている。この磁気遮蔽板５２としては厚さ１ｍｍ程度のパーマロイを用いればよい。図示例では、強磁性体４２の配置箇所である窓体３の縦框１１の上端部から上框９の長さ方向途中位置まで延びるように磁気遮蔽板５２が設けられている。

この実施形態の開閉検出装置５１において、図８に示す「閉」状態では、外部磁石４１が窓に接近しても、磁気遮蔽板５２により外部磁石４１から磁気検出素子４４に至る磁力線が磁気遮蔽板５２により遮蔽され、磁気検出素子４４まで到達しない。図９に示すように窓体３を移動した場合でも、磁気遮蔽板５２の長さの範囲内の移動であれば、外部磁石４１からの磁力線は遮蔽される。したがって、外部からの不正行為を確実に防止できるとともに、両窓体３，４の強磁性体４２，４３のみによって形成される磁気回路の磁束密度を磁気検出素子４４により検出して、窓の開閉を正確に検出することができる。
この場合、窓体３でなく、枠体に磁気検出素子４４の配置部分を覆うように磁気遮蔽板５２を設けてもよく、また、窓体と枠体との両方に設けてもよい。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明は実施形態で述べた窓体以外にも、観音開き形式の扉体にも適用することができる。この扉体の場合は、扉体の回動先端側の端部上端等に強磁性体を配設し、扉体を閉じたときにこれら端部上端が突き合わせられる部分の上方の枠体中央部等に磁気検出素子を設ければよい。本発明では、実施形態の窓体、この扉体等を含めて、可動体と称している。

１…開閉検出装置、２…枠体、３，４…窓体（可動体）、１５，１６…磁石（強磁性体）、２１…磁気検出素子、２２…防犯センサモジュール、３１…開閉検出装置、３２…フレキシブル回路基板、３３，３４…強磁性体、４１…外部磁石、４２，４３…強磁性体、４４…磁気検出素子、５１…開閉検出装置、５２…磁気遮蔽板

Claims

枠体に、該枠体に囲まれた空間の少なくとも一部を開閉可能な複数の可動体が移動可能に取り付けられるとともに、これら可動体に強磁性体がそれぞれ設けられ、これら強磁性体のうちの少なくとも１個は磁石により構成され、前記枠体に、前記可動体を閉じたときにこれら可動体のそれぞれの強磁性体によって形成される磁気回路内に配置されるように磁気検出素子が設けられていることを特徴とする開閉検出装置。