JP2008547164A - 少なくとも１つの容量センサを有する電気的動作デバイス付き衛生器具 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの動作領域（３）に少なくとも１つの容量センサ（１）を有する電気的動作デバイスを備えた衛生器具に関する。上記動作領域（３）は、電気的絶縁材料からなるサポート層（７）と、電気的制御ユニットに機能的に接続される少なくとも部分的に導電性のセンサ層（９）と、を備える。上記センサ層（９）は、上記動作領域（３）の動作面とは反対側にある上記サポート層（７）の面上に配置され、導電性の伝導層（２３）を経由して上記電気的制御ユニットに接続される。
【選択図】図１

Description

本願の発明は、電気的動作デバイス付き衛生器具に関連し、この電気的動作デバイスは、少なくとも１つの動作領域を伴う少なくとも１つの容量センサを示している（exhibit）。上記動作領域は、電気的絶縁材料からなるキャリア層と、電気的制御ユニットに機能的に接続される少なくとも部分的な導電性センサ層と、を示している。

既知の衛生器具において、層構造で構築される動作/検出の領域部が、容量センサ用として適用される。特に、この容量センサでは、衛生器具から流出される水の温度及び/又は水の体積流量を調整することができる。衛生器具の他の機能的なコンポーネント、たとえば照明手段も、センサと共に動作させることができる。動作/検出の領域部は、衛生器具の外部表面と直流接続していない導電材から、少なくとも部分的に製作する必要がある。さらに、層状組織は、どのような封入物も、とりわけ空気の封入物を示してはならない。何故なら、上記封入物によって、センサの動作感度が正常に機能しなくなるからである。加えて、動作/検出の領域部を有する衛生器具は、魅力ある外観を示すことが望ましい。

センサ表面が、滑らかな上部表面になるように、特にガラスまたはアクリル系ガラスを適用することが知られている。しかしながら、上記センサの表面は、機械的ストレスに比較的敏感である。このため、蒸着されたアルミニウム表面を、直接接触させることはできない。それどころか、センサ表面が簡単に損傷されないように、センサ表面は、接触に対して更なる保護が必要とされる。従って、上記構造のセンサは、衛生分野で使用するのに不適合となっている。何故なら、衛生分野において、センサは、頻繁に動作させられ、さらに、変化する外部からの影響、とりわけ湿気、洗浄剤、および温度の変動にさらされるからである。

本発明の目的は、上記導入部で説明したようなタイプの衛生器具を構成することである。具体的には、センサは、強烈な負荷とりわけ機械的負荷に耐え、さらに、衛生器具は、視覚的に魅力ある外観を示すことである。

本発明によれば、上記目的は、動作領域の動作側とは反対側にあるキャリア層の面上に配置され、かつ導電性の伝導層を経由して制御ユニットに接続されるセンサ層によって、達成される。

本発明によれば、上記センサは、キャリア層によって、外部からの電気的および機械的な影響に対して、結果として外見上保護される。センサ層は、なるべくキャリア層にしがみつく（“cling”）ことになる。このことは、ほとんど自由な空気接続が、センサの外部表面とセンサ層の間で発生し、センサ層は全く接触されずに動作することができ、そして、センサが高い容量性感度を示すことになる利点を有している。センサ層を制御ユニットの方向にコンタクトさせることは、伝導層を経由して達成される。

とりわけ有利な実施例において、センサ層は、伝導層に容量的に接続することができる。このことは、コンタクトが困難なセンサ層が容量的に一体化され、この一体化により、センサ層は、少なくとも１つのコンタクトレスで制御ユニットに非直流的に接続されることを実現する利点を有している。

得策な方法として、センサ層は、キャリア層の上に直接配置することができ、伝導層は、キャリア層から反対側にあるセンサ層の面上に配置することができ、さらにセンサ層は、伝導層から直流的に絶縁することができる。伝導層は、好ましいことに、センサ層の外形に適合させることができるので、この結果、最適な容量的伝達が可能となる。

センサ層および伝導層は、コンデンサの平面を形成することができ、伝導層は、制御ユニットに直流的に接続することができる。こうして、キャパシタンスが、工場において再現性可能な形で、事前設定することが可能となる。

センサの応答性を向上させるために、高い比誘電率を有する誘電体、特にゲルまたは高柔軟性の接着剤を、センサ層および伝導層の間に配置することができる。このことは、空気の低い比誘電率のおかげで、せいぜい小さな空気のギャップしか残らないことで、空気の容積を低く維持させる利点を有している。ゲルおよび接着剤は、誘電性により、機械的負荷がこれらから発生しない利点がある。

伝導層は、黄銅から製作することができ、黄銅は、非常に優れた導電体であり、特に、耐腐食性において良好な直流接続を可能にする。

他の特別な有利な実施例において、伝導層は、センサ層に直流的に接続することができる。このことは、信頼できるコンタクトが実現することで、とりわけ衛生器具において不安な電磁場の影響に、ほとんど影響されなくなる利点がある。

センサの全体の厚みを小さくするために、伝導層は、とりわけ透明な伝導性ガラスコーティングを、キャリア層に直接配置することができ、センサ層は、キャリア層から反対側にある伝導層の面上に配置することができる。透明な伝導層とりわけ透明なガラスコーティング、たとえば透明なキャリア層上のＩＴＯは、センサ層のために、以下のことを可能にする。センサ層は、適切に金属的な反射がなされ動作側から見ることができ、衛生器具の視覚的な印象に確実に影響を与えるようになる。

不安となる空気の封入を防ぐ目的で、センサ層は、伝導層上に直接配置することができる。このことは、さらにセンサ層に信頼あるコンタクトを可能にする。好ましい方法において、ガラスまたは同種タイプの材料による透明な導電性コーティングは、ガラスまたは同種タイプの材料から製作されるキャリア層に適用することができ、伝導性のセンサ層への接続は、特に、上記コーティングの上に蒸着されるので、直流的に達成することができる。

とりわけ、視覚的に魅力的で、かつ非常に堅固な方法において、キャリア層は、使用での耐久性ある材料から製作することができ、この材料は、センサ層に適用するのに円滑な上部表面を有する。特に、これは、ガラス、磁器、またはプラスチックから製作することができ、とりわけアクリル系ガラスまたはポリカーボネートのような透明のクリスタル系プラスチックから製作することができる。

センサ能力を低減させる効果をもつ空気の封入を最小化するために、センサ層は、金属で蒸着された表面にすることができ、特に、アルミニウムまたは銀で蒸着することができる。蒸着された表面は、さらに、薄く適用されることはなく、技術的に簡単な方法でコンデンサ平面が実現する。蒸着された金属は、良好な伝導体であり、良好な容量性結合を可能にする。加えて、センサの上部表面での視覚的に魅力ある反射が、アルミニウムまたは銀からなる伝導層の蒸着によって、透明なキャリア層の上に実現される。また、別の金属を蒸着させることができ、適切に適用することによりカラーフィルターのように機能することができ、例えば、ここでは、適合するカラースペクトラムのみ反射するようになる。

更なる保護方法により、特に酸化に対して、センサ層は、キャリア層とは反対側にある面上を、保護層、特に誘電性の保護ラッカーで、カバーすることができる。

信頼ができ、堅固で、かつ非常に効果ある導電の方法によって、伝導層は、特に実装平面を経由して、電気的制御ユニットに間接的に接続する、または、上記伝導層は、とりわけ少なくとも１つのスプリング負荷のコンタクト、及び/又は、少なくとも１つのはんだ接続、及び/又は、少なくとも１つの伝導性ラバー、及び/又は、少なくとも１つの自動接着性の銅製バインダ（銅製粘着テープ）によって、直接的に電気的制御ユニットに接続することができる。特に、基本的な透明なガラスコーティング、たとえばＩＴＯ表面は、伝導性ラバーまたは自動接着性の銅製バインダによって、非常に簡単にコンタクトすることができる。

魅力ある視覚的デザインを達成するために、動作領域の上部表面は、平面または曲面にすることができる。さらに、曲面の上部表面は、より良い触感でつかむことが可能となる利点を有する。

本発明のいくつかの実施例を、添付図面をベースにして、以下に、より詳細に説明することになる。

容量センサは、図１の断面図において参照記号１で全体を提示しているが、衛生器具用電気的動作デバイスとしては表現していない。電気的動作デバイスと共に、衛生器具から流出される水の温度及び/又は水の体積流量は、混合バルブ（未表示）を介して調整することができる。

動作領域を経由して、センサ１が、レンズ状のセンサ用フード３を伴って提供され、このセンサ用フード３は、凸状の曲面の外部表面を有し、図１の最上部にある動作側から見ることができる。センサ用フード３は、平らな底部表面５と共に底部で終了している。

センサ用フード３は、複数の異なった層からなる層状組織を示し、各々の層は、センサ用フード３の表面全体に亘って、均一の厚さの層で存在する。全ての層について、センサ用フード３の表面全体に広げながら、以下の記述の中で詳細に説明する。層状組織を、図２に詳細に示す。

図１、２において、キャリア層７は、電気的絶縁物から構成され、具体的には、透明なガラスが、最上部の外部用保護層として提供される。上記キャリア層に向けて、アルミニウムを材料とする導電性センサ層９が、下から直接蒸着される。すなわち、センサ用フード３の動作側から反対側にある面上に蒸着される。

図１において、センサ層９は、キャリア層７から反対側にある面において、誘電性の保護用ラッカー１９からなる層により、下からカバーされている。

保護用ラッカー１９は、高い比誘電率を有する誘電性のゲル２１からなる層が隣接され、上記ゲル２１に対して、黄銅からなる導電性の伝導層２３が、下から配置される。そして、上記保護用ラッカー１９は、キャリア層７から反対側にあるセンサ層９の面上に配置される。

センサ層９および伝導層２３は、コンデンサの平面を形成し、このコンデンサは、保護用ラッカー１９およびゲル２１によって、誘電性の作用により直流的に互いに絶縁される。センサ層９は、結果として伝導層２３に容量的に接続される。

図１の右側において、伝導層２３は、はんだ接続３０を経由して信号ライン３２に接続される。信号ライン３２は、平らな実装平面３４に付随するコンタクト３３に導通している。

代替方法として、図１の左側に表示するように、伝導層２３は、導電材料からなるスプリング３７のスプリング負荷のコンタクト３６を経由して、下部からコンタクト３８に直流的に接続することができる。なお、コンタクト３８は、実装平面３４に付随している。

実装平面３４は、センサ用フード３によって区切られた領域内に、底部表面に並行になるようにして底部表面５の上に配置される。

制御ラインは、表示していないが、実装平面３４から、電気的制御ユニットに導通している。上記方法により、電気的制御ユニットは、センサ層９に機能的に直接接続されることになる。

コンタクトが発生したときセンサ１内で容量変化が生じ、例えば、指によって変化が生じたときは、制御ユニットに記録され、これにしたがって、混合弁が駆動される。

センサ１を動作させる目的のためには、センサ用フード３を、動作側から接触するだけで充分であり、たとえば指による接触で充分である。

ゲル２１の代替または追加として、高い比誘電率を有する異なった誘電体、例えば、高い柔軟性を有する接着剤を、センサ層９および伝導層２３の間に配置することができる。上記の代替または追加の方法において、最小量のエアー・ギャップを、また提供することができる。

図３および図４内で詳細に表した第２の実施例において、図１および図２内に記載した第１の典型的な実施例の要素と類似するこれらの要素は、参照記号に１００を加味して提示される。このため、ここでの説明に関して、説明内容は、第１の典型的な実施例に関連する発言がなされることになる。第２の典型的な実施例は、センサ１０１が、曲線ではなく、平面である事実の理由により、第１の実施例とは異なることになる。また、底部表面５は、第１の典型的な実施例と同様に、ここでも実施される。伝導層１２３は、センサ層１０９とは容量的に接続されるのではなく、直流的に接続される。従って、伝導層１２３およびセンサ層１０９の間の誘電体層は、ここでは無いことで実施される。

伝導層１２３は、透明な導電性コーティング、好ましくはＩＴＯ層であり、図３、４内においては、ガラスからなるキャリア層１０７の下から直接、適用される。

センサ層１０９は、キャリア層１０７から反対側にある伝導層１２３の面上に直接蒸着されたアルミニウムである。このようにして、センサ層１０９および伝導層１２３は、容量センサ１０１のコンデンサ平面を形成する。

図３、４内において、センサ層１０９は、保護ラッカー１１９の層によって、キャリア層１０７とは反対側にある面上に、下からカバーされている。センサ層１０９は、伝導層１２３の下部表面の全体に延びることはないので、エッジ部における下側１３１で、伝導層１２３は、アルミニウムで蒸着されずに裸のままで存在する。

図３、４の左側にある裸のエッジ部１３１において、導電材料からなる実質的に平行六面体形状の伝導性ラバー１３２は、ラバーの上部端面と伝導層１２３の下部表面とにより、コンタクト１３６を形成する。

伝導性ラバー１３２は、センサ用フード１０３と並行に配置される平面の実装平面１３４上にあるコンタクト１３８に、垂直方向において下向きで導通している。伝導性ラバー１３２は、伝導層１２３および実装平面１３４の間で、直流的接続を形成する。

実装平面１３４は、順番に、第１の典型的な実施例と類似な方法で、図に表示されていない制御ユニットに接続される。センサ１０１の動作は、第１の典型的な実施例と類似な方法で達成される。

両方の典型的な実施例において、ガラスで製作する代わりに、キャリア層７、１０７は、異なった電気的絶縁材から製作することができ、センサ層９、１０９に適用できる円滑な上部表面を有する、使用での耐久性のある絶縁材から製作することができる。上記キャリア層は、とりわけ磁器またはプラスック、さらにアクリル系ガラスまたはポリカーボネートのような透明なクリスタルプラスックから製作することができる。

平面または凸状の曲面にする代りに、センサフード３、１０３の上部表面は、また幾何学的な異なった曲面にすることができ、例えば凹面にすることもできる。

表面をアルミニウムで蒸着コーティングする代りに、センサ層９、１０９は、異なった伝導層にして、透明なキャリア層７、１０７から見えるような美的外観にすることもできる。

アルミニウムの代りに、異なった金属たとえば銀を、センサ層９、１０９のために蒸着することができる。金属は、また、適切に適用すれば、カラーフィルターとして機能し、たとえば、適合するカラースペクトラムのみを反射することができる。

スプリング３７のスプリング負荷のコンタクト３６、はんだ接続３０による信号ライン３２、または伝導性ラバー１３２で接続する代りに、伝導層２３、１２３、いやむしろ、センサ層９は、自動接着性の銅製バインダ（銅製接着テープ）によって、間接的に電気的制御ユニットに接続することができる。とりわけ実装平面３４、１３４を経由して間接的に接続でき、または実装平面３４、１３４無しで直接接続することもできる。

水の温度及び/又は水の体積流量を調整するための混合ユニットの代替として、衛生器具の他のコンポーネント、たとえば照明手段及び/又はミスト発生器を、また動作デバイスによって動作させることもできる。

曲線の動作領域を備えた衛生器具用動作デバイスの容量センサであって、容量センサ層が伝導層に容量的に接続された、容量センサの断面図である。 図１における領域II内のセンサ層と伝導層との詳細図である。 平面の動作領域を備えた衛生器具用動作デバイスの容量センサであって、容量センサ層が伝導層と直流的に接続された、容量センサの断面図である。 図３における領域IV内のセンサ層と伝導層との詳細図である。

Claims (14)

1. 少なくとも１つの動作領域を伴う少なくとも１つの容量センサを示している電気的動作デバイスを有する衛生器具であって、
   前記動作領域は、電気的絶縁材料からなるキャリア層、および、電気的制御ユニットに機能的に接続される少なくとも部分的に導電性のセンサ層を示しており、
   前記センサ層（９、１０９）は、前記動作領域（３，１０３）の動作側とは反対側にある前記キャリア層（７，１０７）の面上に配置され、導電性の伝導層（２３、１２３）を経由して前記電気的制御ユニットに接続されることを特徴とする衛生器具。
2. 前記センサ層（９）は、前記伝導層（２３）に容量的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の衛生器具。
3. 前記センサ層（９）は、前記キャリア層（７）上に直接置かれ、前記伝導層（２３）は、前記キャリア層（７）から反対側にある前記センサ層（９）の面上に置かれ、また、前記センサ層（９）は、前記伝導層（２３）から直流的に絶縁されることを特徴とする請求項１または２に記載の衛生器具。
4. 前記センサ層（９）および前記伝導層（２３）は、コンデンサの平面を形成し、前記伝導層（２３）は、前記制御ユニットに直流的に接続されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の衛生器具。
5. 高い比誘電率を有する誘電体、特にゲル（２１）または高柔軟性の接着剤が、前記センサ層（９）および前記伝導層（２３）の間に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の衛生器具。
6. 前記伝導層（２３）は、黄銅から製作されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の衛生器具。
7. 前記伝導層（１２３）は、前記センサ層（１０９）に直流的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の衛生器具。
8. 前記伝導層（１２３）、特に透明な伝導性ガラスコーティングが、前記キャリア層（１０７）上に直接配置され、前記センサ層（１０９）は、前記キャリア層（１０７）とは反対側にある前記伝導層（１２３）の面上に配置されることを特徴とする請求項１または７に記載の衛生器具。
9. 前記センサ層（１０９）は、前記伝導層（１２３）上に直接配置されることを特徴とする請求項１、７または８のいずれか一項に記載の衛生器具。
10. 前記キャリア層（７，１０７）は、使用での耐久性がある材料から製作され、前記材料は、前記センサ層（９、１０９）に適用するのに滑らかな上部表面を有し、特にガラス、磁器、またはプラスチック、とりわけアクリルガラスまたはポリカーボネートのような透明なクリスタル系プラスチックから製作されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の衛生器具。
11. 前記センサ層（９、１０９）は、金属で蒸着された表面であり、特に、アルミニウムまたは銀で蒸着されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の衛生器具。
12. 前記センサ層（９、１０９）は、前記キャリア層（７，１０７）とは反対側にある面上において、保護層（１９、１１９）特に誘電性ラッカーの保護層（１９）によって、カバーされることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の衛生器具。
13. 前記伝導層（２３、１２３）は、前記電気的制御ユニットに間接的に接続され、特に、実装平面（３４、１３４）を経由して間接的に接続され、または、少なくとも１つのスプリング負荷のコンタクト（３６）及び/又は、少なくとも１つのはんだ接続（３０）及び/又は、少なくとも１つの伝導性ラバー（１３２）及び/又は、少なくとも１つの自動接着性の銅製バインダー（銅製接着テープ）によって、直接的に接続されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の衛生器具。
14. 前記動作領域（３、１０３）の上部表面は、平面または曲面であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の衛生器具。

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