Magnetic switch

【技術分野】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は概して、ドアとドアフレーム、または窓と窓フレームなどの、第１構造部材と第２構造部材との間の相対運動を検知するための、警報システムの一部として使用されるタイプの磁気スイッチに関する。 より詳細には、本発明は、外部からの磁気による不正なスイッチ操作の試みを無効にするために特に設計されたスイッチに関する。 本発明の磁気スイッチは、通常囲まれたハウジング内に、間隔をおいて配置される導電性の第１および第２スイッチ構成部品を含み、接点（ｃｏｎｔａｃｔｓ）に近接する永久磁化本体を含む。 永久磁化本体は、両方のスイッチ構成部品と同時に接触する位置である最初のスイッチ閉止位置と、永久磁化本体と両方のスイッチ構成部品との接触が解除される位置であるスイッチ開放位置と、の間の磁気吸引力によってシフト可能である。
【０００２】
従来技術の説明
従来技術の警報システムは、ドアおよび窓に取り付けられる磁気スイッチをしばしば使用し、不正な開放を検知するためのシステムに組み込まれる。 こうした状況下で使用される磁気スイッチの１つの一般的なタイプは、いわゆるリードスイッチである。 リードスイッチは、外部磁石の使用による不正操作を免れないことが確認されている。 特に、侵入者は、比較的強力な磁石をリードスイッチに近接して保持することで、それによりリードスイッチを操作することができる（コントロールスキームによって開いたり閉じたりする）。 操作が遂行されると、侵入者は警報システムを始動させることなく、ドアまたは窓を開けることができる。 リードスイッチに固有の欠陥を克服するために、多数の磁気スイッチが過去に提案されてきた。 米国特許第５，９９７，８７３号、５，５３０，４２８号、５，３３２，９９２号、５，６７３，０２１号および５，８８０，６５９号明細書がこのタイプのスイッチを開示している。
【０００３】
発明の要約
本発明は、ドア／ドアのフレーム、または窓／窓のフレームなどの第１部材と第２部材との間の相対運動を検知するための、改善された磁気スイッチを教示する。 該磁気スイッチは、通常、部材の１つが、第２の部材に近接する第１位置から、該部材の１つが第２の部材から離れた開放位置まで動かされた位置であるところの第２位置に動かされたときに検知するために使用される。 大まかに言えば、本発明の磁気スイッチは、第１部材に取り付けられるスイッチアセンブリを含み、該スイッチアセンブリは互いに間隔の空いた関係にある第１ならびに第２スイッチ構成部品、および導電性の永久磁化本体を有し、該本体は、該本体が両方のスイッチ構成部品と同時に接触する第１本体位置と、該本体が両方のスイッチ構成部品との接触から解除になる第２本体位置との間をシフト可能である。 スイッチアセンブリは、第１構造部材における接点（ｃｏｎｔａｃｔｓ）に近接する第１の磁気吸引性の部品と、第２部材に取り付けるための第２の磁気吸引性の部品も含む。 第１および第２の磁気吸引性の部品は、以下のように選択されおよび配置されることが重要である。 すなわち、第１および第２構造部材が近接する第１位置にあるとき、本体と第２の磁気吸引性の部品との間の磁気吸引力によって、本体が、前記第１および第２スイッチ構成部品と同時に接触する位置までシフトされ、第１および第２部材が離れた第２位置にあるとき、本体と第１の磁気吸引性の部品との間の磁気吸引力によって、本体が、両方の前記スイッチ構成部品との接触が解除される位置までシフトされる。
【０００４】
スイッチアセンブリは、好ましい形態において、囲んで境界を定める側壁（ｃｉｒｃｕｍｓｃｒｉｂｉｎｇ ｓｉｄｅｗａｌｌ）、凹凸を有する底壁、およびトップカバーによって定義される閉じられて密閉されたチャンバを与えるハウジングを含む。 トップカバーは、比較的弱い第１の磁気吸引性の部品を含む。 一方、底壁は、第２スイッチ構成部品を定義する接触面を有する。 細長い導電性の電極がトップカバーを通過してチャンバ内へと下方に延びており、第１スイッチ構成部品を効果的に定義する。 シフト可能な本体は、好ましくはニッケルの外側コーティングを有しサマリウム‐コバルト合金などの永久磁化材料で形成された実質的に球形のボールの形をとる。
第２構造部材に取り付けるための第２の磁気吸引性の部品は、好ましくは強磁性体材料で形成され、比較的強力な永久磁石または強磁性体プレートのいずれかであってよい。
【発明の開示】
【０００５】
好ましい実施形態の詳細な説明
図面に目を向けると、図１は、ドアのフレーム１２およびドア１４と共に使用されるところが示された、磁気スイッチ１０（破線部分）を示している。 後でより詳細に述べるが、適切な導線１６および１８が、動作可能なように磁気スイッチ１０と結合される。
磁気スイッチ１０は、フレーム１２に固定されるように設計されたスイッチアセンブリ２０、およびドア１４に取り付けられる第２の磁気吸引性の部品２２を含む。 好ましい形態をしたスイッチアセンブリ２０は、囲んで境界を定める環状の側壁２６を有するハウジング２４、一体化した凹凸を有する底壁２８、およびトップカバー３０を含む。 好ましくは、一体化した側壁２６と底壁２８は、囲んで境界を定めるフランジ（突縁）３２を与え、ステンレススチール３０４などの好適な導電性のステンレススチールで形成される。 トップカバー３０は、フランジ３２とはめ合わせるために適用される外側寄りのフランジ３４、内側の環状をした第１の磁気吸引性の部品３６、および中央のガラスまたはセラミック製の非導電性プラグ３８を含む。 フランジ３４は好ましくはステンレススチールで形成され、第１の磁気吸引性の部品３６は部分的に焼きなましされた（ａｎｎｅａｌｅｄ）ステンレススチールで作られる。
【０００６】
スイッチアセンブリ２０はまた、細長いぶらさがった状態の実質的に垂直な第１スイッチ構成部品４０を含む。 該第１スイッチ構成部品４０は図示するようにプラグ３６を通過して底壁２８の上方の間隔を空けた地点に向かって下方に延びており、底壁２８は、第２スイッチ構成部品の役割を成す環状の接触面４２を有する。
シフト可能な本体４４はハウジング２４内に配置され、永久磁化材料で形成される。 好ましくは、該永久磁化材料は、耐久性を得るために外側が薄く（通常約０．００１−０．００２インチ）ニッケルでコーティングされた、適切なサマリウム‐コバルト合金である。 本体４４の好ましい形態は、実質的に球体のボールおよび円筒を含む。
トップカバー３０は、フランジ３２および３４と面する接点（ｆａｃｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ）において側壁２６に溶接され、それによって密閉された内部チャンバ４６をつくり出す。 チャンバ４６はアルゴンなどの不活性ガスで満たされるのが好ましい。
【０００７】
図２で示されたように、ハウジング２４は、フレーム１２内の適切な大きさの凹部内に配置された取り付けボックス（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｂｏｘ）４８内に配置されてよい。 しかし、こうした取り付けのアレンジメントは必須ではない。
第２の磁気吸引性の部品２２はドア１４に取り付けられ、図示された実施形態において、比較的強力な永久磁石５０の形をとる。 ドア１４がフレーム１２に対して閉められたとき、磁石５０はハウジング２４の直接真下にあることになる。 ドア１４が開けられたとき、磁石５０がハウジング２４から遠ざかるようにシフトされるのは明らかである。
図４は、警報回路５２内における磁気スイッチ１０の従来の接続を示す。 特に、ハウジング２４は、リード線１６によって従来型の警報制御５４と電気的に結合され、リード線１６は、第１スイッチ構成部品４０と動作可能なように結合され、リード線１８は、第２スイッチ構成部品４２と結合され、両方のリード線が警報制御５４と結合される。 警報ベル５６または類似の出力装置が警報制御５４と接続される。
【０００８】
再び図２に注意を向けると、図２は磁気スイッチ１０の動作を示す。 図２の配向において、ドア１４はフレーム１２に対して閉じられている。 該配向において本体４４は、該本体が第１および第２スイッチ構成部品４０、４２の両方に同時に電気接触するスイッチ閉止位置になるように、本体４４と磁石５０との間の磁気吸引力によって第１位置（実線で示されている）にシフトされる。 しかし、ドア１４が開けられると、磁石５０は本体４４との動作可能な関係からはずれ、本体４４は、弱い第１の磁気吸引性の部品３６と該本体４４との間の磁気吸引力の影響下、上方向に敏速に移動する。 この位置において、本体４４は両方のスイッチ構成部品との接触から解除されたスイッチ開放位置となる。 ドア１４が開いてその結果本体４４がスイッチ開放位置に動くことで警報回路５２が作動状態にされたときに警報を作動させるように、警報制御５４が設計される。
【０００９】
やはり図２に示されている通り、もし侵入者が磁気スイッチ１０を無効にしようとして外部磁石５８の使用を試みた場合、外部磁石５８と本体４４との間の磁気吸引力によって本体４４が点線の位置まで動かされる。 これにより再びスイッチが開放配置となり警報回路５２を作動させる。 その結果、このような磁気スイッチ１０を無効にするいかなる試みも、直ちに警報を作動させることになる。
【００１０】
図３は、同一のスイッチアセンブリ２０を使用するが、改良された第２の磁気吸引性の部品２２ａを使用する、本発明に基づく改良された実施形態を示す。 この場合、第２の磁気吸引性の部品２２ａは、単なるステンレススチールプレート６０であり、ドアが閉められるときにハウジング２４の下に位置するドア１４の上縁部に取り付けられる。 この場合、ドア１４が閉められると、本体４４は、本体４４とプレート６０との間の磁気吸引力の影響下で下方向、スイッチ閉止位置にシフトされる。 ドアが開けられると、本体４４は、本体４４と第１の磁気吸引性の部品３６との間の磁気吸引力によって、上方向、スイッチ開放位置までシフトされる。
【００１１】
当然のことながら、第１の磁気吸引性の部品３６および第２の磁気吸引性の部品２２の相対的強弱度または磁化率が、磁気スイッチ１０の設計において考慮されなければならない。 すなわち、ドア１４が閉められたときに、本体４４と、磁石５０またはプレート６０との間で生み出される磁気吸引力は、これに対抗する本体４４と第１の磁気吸引性の部品３６との間の磁気吸引力よりも、相当に強くなければならない。 実際には、スチール製の第１の磁気吸引性の部品３６が部分的に焼きなましされている場合、磁気スイッチ１０との関連で適正に作動するのに十分な量の、磁気吸引の特性が失われることが確認されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ドアの保護に使用されるところが表された、本発明に基づく好ましい磁気スイッチを示す。
【図２】図１の線２−２に沿った垂直断面図であり、好ましい磁気スイッチの構成および動作を表す。
【図３】図２に類似の垂直断面図であるが、改良されたスイッチを示す。
【図４】本発明の好ましい磁気スイッチ装置を使用した好ましい警報システムを図解して表したものである。