JP3837022B2

JP3837022B2 - スイッチ

Info

Publication number: JP3837022B2
Application number: JP2000558530A
Authority: JP
Inventors: 良智加藤; 秀人加藤; 邦英神山; 輝一清野
Original assignee: ケイエステクノ株式会社
Priority date: 1998-07-03
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: AU4396299A; WO2000002216A1; CA2335962A1

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、接触を感知し、又は、接近を感知して作動するスイッチに関し、特に、広い範囲において操作可能なスイッチに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、広い範囲において操作可能なスイッチとして、日本国特許出願公開公報８−１７１８３３号のような押圧型のスイッチがある。この押圧型スイッチは、２枚の帯状の電極板を所定間隔隔てて対向して設け、両電極板を広い範囲に延在させたというものである。
【０００３】
この押圧型スイッチの任意の位置を押圧すると、押圧された電極板が他の電極板に接触し、スイッチとして機能する。
【０００４】
さらに、静電容量型のスイッチが知られている。この静電容量型スイッチは、互いに絶縁した検出電極とアース電極を設け、この検出電極とアース電極間の静電容量の変化を検出する検出回路を有する。
【０００５】
検出電極へ操作物である指等を接触又は接近すると、検出電極が人体の電荷により帯電し、検出電極の電荷量が増大し、そして、検出電極とアース電極間の静電容量が増大する。この静電容量の増大を検出回路により検出することにより、スイッチとして機能する。
【０００６】
上記の押圧型スイッチは、押圧される電極板と他の電極板の間に所定の間隔を設ける必要があるため、スイッチ自体を薄く形成することは困難であるという問題点があった。
【０００７】
さらに、押圧型スイッチは、平面又は緩やかな曲面に沿って延在させることは可能であるが、例えば、平面と平面が直交するような角部等においては、電極板を押圧可能にすることは極めて困難であるという問題点があった。
【０００８】
一方、上記の静電容量型スイッチは、検出電極とアース電極を広い範囲に延在させると、指等の接触又は接近を検出することが極めて困難になるという問題点があった。
即ち、検出電極とアース電極の両電極の面積を広げると、検出電極へ指等を接触又は接近していない状態（静的状態）における検出電極とアース電極間の静電容量が極めて大きくなる。
【０００９】
検出電極へ指等が接触又は接近した状態（帯電状態）における検出電極の電荷量は、上記静的状態の静電容量と比較すると相対的に極めて小さなものになる。
【００１０】
このため、検出回路は、相対的に極めて小さな電荷の増大を検出しなければならなくなり、検出安定性が損なわれたり、検出不能となる。
【００１１】
【特許文献１】
日本国特許出願公開公報８−１７１８３３号
【００１２】
【発明の開示】
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の押圧型スイッチや静電容量型スイッチの問題点を解決しつつ広い範囲で操作可能なスイッチを提供すると共に、操作領域を任意に設定することができるスイッチを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明のスイッチは、操作領域を形成する検出電極と、該検出電極と絶縁したアース電極と、該検出電極と絶縁し、且つ、該操作領域を限定する複数個のシールド片１１１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた該検出電極と該アース電極間の静電容量の変化を検出する比較器４４を備えた検出回路４０とを有し、前記アース電極としての本体１１２の上面には、長手方向に沿って一連に複数個の区画１１８が設けられ、この区画内に嵌入する前記シールド片１１１を単数又は複数個本体１１２から取り外して操作領域とすることを特徴とする（第４実施例）。
【００１５】
上記構成に於いて、シールド片１１１は、区画１１８に着脱自在に嵌入することを特徴とするスイッチ。
【００１６】
また、本発明のスイッチは、カバー１１を有するスイッチ本体１０が建物の壁面に対して取付けられ、前記カバー１１に絶縁部材１３を介して検出ユニット１５と指で接触可能な帯電板１２とをそれぞれ固定し、また、前記壁面に操作領域を形成すると共に前記帯電板１２と電気的に接続する帯電層５を検出電極板２１よりも面積が大きくなるように延在形成し、一方、カバー１１の裏面と壁面との間に前記検出電極板２１、絶縁体２２、アース電極２３、絶縁体２４を積層状態に有する少なくとも１個の電極部材２０を設け、この電極部材２０は前記帯電層５の一部に相当すると共に、前記検出電極板２１の検出領域内に存在する被検出面７に対向し、さらに、前記検出ユニット１５は、前記操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極２１とアース電極２３間の静電容量の変化を検出する検出回路４０を有することを特徴とする（第１実施例）。
【００１７】
上記構成に於いて、帯電板１２と電気的に接続する帯電層５は、建物の躯体に固定したパネル３と壁紙６とに間に設けられている。また、検出電極とアース電極と検出回路とを少なくとも２組以上備え、帯電板１２と電気的に接続する帯電層５は、該複数の検出電極の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設されている。
【００１８】
また、本発明のエレベータの昇降スイッチは、エレベータのパネル６２に設けたレール部材８０の長手方向に延在すると共に電極部材８２を構成する検出電極板８３と、該検出電極板と絶縁したアース電極８５と、該検出電極板及び該アース電極と絶縁され、且つ、前記検出電極板８３の検出領域内に所定面積が位置するように配設され、且つ、操作領域を形成する帯電部材７１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極板８３と該アース電極８５間の静電容量の変化を検出する検出回路４０とを有し、前記帯電部材７１は、前記検出電極板の検出領域内に着脱可能に設けられている（第２実施例）。該構成に於いて、帯電部材７１は、磁石７７を介してパネル６２に付着する。
【００１９】
また、本発明のエレベータの昇降スイッチは、エレベータのパネル６２に設けたレール部材８０の長手方向に延在すると共に電極部材８２を構成する検出電極板８３と、該検出電極板と絶縁したアース電極８５と、該検出電極板及び該アース電極と絶縁され、且つ、前記検出電極板８３の検出領域内に所定面積が位置するように配設され、且つ、操作領域を形成する帯電部材７１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極板８３と該アース電極８５間の静電容量の変化を検出する検出回路４０とを有し、前記帯電部材７１は、前記検出電極板８３の検出領域内にスライド可能に設けられている（第２実施例）。
【００２０】
上記構成に於いて、帯電部材７１は、レール部材８０に形成した長手方向の溝８１に収納される凸部７５を有し、この凸部７５の側壁に対向するように検出電極板８３が前記レール部材８０に配設されている。また、帯電部材７１は、レール部材８０に形成した長手方向の溝８１に収納される凸部７５を有し、この凸部７５の両側壁に対向するように検出電極板８３が前記レール部材８０に封入されている。
【００２１】
さらに、本発明のスイッチは、電極部材１０３は、パネルに形成した保持孔９２の底部１０２に対して積層状態に設けられた検出電極層１０４と、絶縁板１０５と、アース電極層１０６とから成り、一方、操作領域１０１を有する帯電ピン１００は、前記検出電極層の検出領域内にその一部７が前記保持孔９２を介して位置するように配設され、電極部材１０３と電気的に接続する検出回路４０は、前記保持孔９２に装着された操作領域１０１を有する帯電ピン１００に指を触れると、前記検出電極層１０４とアース電極層１０３間の静電容量の変化を検出する比較器４４を備えていることを特徴とする（第３実施例）。
【００２２】
上記構成に於いて、パネルは、コンピュータと接続して使用するプリンタ９０の壁面である。また、帯電ピン１００は着脱自在である。ここで、「検出電極とアース電極間の静電容量の変化を検出する」とは、指等が検出電極へ接触又は接近することにより両電極間の静電容量が増大する場合と、指等を検出電極から引き離すことにより両電極間の静電容量が減少する場合の両者を含む。
【００２３】
【発明の効果】
（１）従来の押圧型スイッチや静電容量型スイッチの問題点を解決しつつ広い範囲で操作可能なスイッチを提供すると共に、操作領域を任意に設定することができるスイッチを提供することができる。すなわち、本発明のスイッチは、操作領域に延在した検出電極の一部に対応するようにアース電極を設けたため、静的状態における検出電極とアース電極間の静電容量の増大を伴うことなく、広い範囲の操作領域を形成することができる。
【００２４】
従って、広い範囲で操作可能なスイッチを実現できる。付言すれば、静的状態の検出電極とアース電極間の静電容量は、両電極が対向している面積に比例する。従って、アース電極の面積を拡張せずに、検出電極の面積のみを拡張しても、両電極が対向している面積は拡張されないため、静的状態の両電極間の静電容量は増大しない。一方、帯電状態における検出電極の電荷は、検出電極全体に分散する。従って、アース電極が検出電極の全部に対向していなくても、検出電極とアース電極間の静電容量は増大する。この静電容量の増大を検出回路により検出することにより、スイッチとして機能することができる。
【００２５】
（２）また、帯電状態における検出電極の電荷量の総量は、検出電極を拡張しても一定である。従って、検出電極を拡張すると、検出電極全体に電荷が分散し、検出電極の単位面積当たりの電荷量は減少する。このため、理論的には、検出電極だけを拡張してゆくと、帯電状態の検出電極とアース電極間の静電容量の増加量が減少してゆく。しかし、この静電容量の増加量の減少は、事実上極めて小さく、検出回路の検出しきい値を調整することにより十分対応することができるため問題とならない。
【００２６】
（３）特に、請求項１，２に記載の発明は、操作領域を限定するシールド部材を備えていることから、操作領域を限定するシールド部材を設けることにより、検出電極により形成した操作領域の任意の部分に操作領域を設定することができる。シールド部材は、アースされているため、指等の接触又は接近による電荷をアースに逃し、シールド部材が設けられている部分の検出電極の電荷の増大を防止する。従って、シールド部材に指等を接触又は接近させても、検出電極の電荷量の変化は生じない。この部分は、スイッチの操作不能領域を形成することになり、故に、シールド部材が設けられていない部分が操作領域を形成することになる。
【００２７】
（４）特に、請求項３に記載の発明は、検出電極の検出領域にその一部が位置するように帯電部材を設けたため、静的状態における検出電極とアース電極間の静電容量の増大を伴うことなく、広い範囲の操作領域を形成することができる。従って、広い範囲で操作可能なスイッチを実現できる。付言すると、指等を帯電部材に接触し又は接近させると、帯電部材の電荷量が増大し、帯電部材の周囲に電界が形成される。この帯電部材は、検出電極やアース電極と絶縁されているため、帯電部材の電荷は電流となってこれら電極へ直接移動しない。しかし、帯電部材の一部は、検出電極の検出領域に位置しているため、この電界の発生により、検出電極の電荷量が増大する。そして、この電荷量の増大により検出電極とアース電極間の静電容量が増大する。この静電容量の増加が検出回路の検出しきい値よりも大きい場合、検出回路は、指等の接触又は接近を検出し、スイッチとして機能する。
【００２８】
さらに、敷衍すると、帯電部材は、検出電極やアース電極と絶縁されているため、帯電部材の面積を増大させても、静的状態の検出電極とアース電極間の静電容量には影響を与えない。また、検出電極自体を広い範囲に延在させる必要はないため、外部のノイズの影響を受けにくいという利点がある。即ち、検出電極自体を広い範囲に延在させると、検出電極が一種のアンテナを形成し、外部のノイズにより検出電極の電荷が変動することがあるからである。このような電荷の変動は、検出回路の誤動作を誘発する場合がある。
【００２９】
しかし、帯電部材のみを延在させ、検出電極の面積を小さくすれば、外部のノイズにより帯電部材の電荷が変動しても、その電荷の変動は、帯電部材と検出電極間において減衰されるため、検出回路の誤動作を防止することができる。
【００３０】
さらに、帯電部材を設けることにより、静電火花による検出回路の破壊を防止することができる。即ち、大気が乾燥している場合、人体等の電荷量は極めて大きくなっている。もし、検出電極が露出していると、検出電極と指等の間で静電火花が生じ、その高圧電流が、検出電極と接続されている検出回路を瞬時に破壊してしまうのである。
【００３１】
しかし、帯電部材を設けると、帯電部材と指等の間で静電火花が生じた場合、帯電部材と検出電極は絶縁されているため、高圧電流が検出電極を介して検出回路へ浸入することはない。なお、静電火花による高圧電流は、電荷の集中しやすい帯電部材の角部等から帯電部材の周囲に分散される。
【００３２】
（５）シールド片を区画に脱自在に設けた実施例、帯電部材を操作領域に着脱自在に設けた実施例（請求項２，請求項６，請求項１３）は、帯電部材を検出領域内に装着するとスイッチが操作不可能又は操作可能とするから、スイッチの操作領域を簡単に変更することができる。
【００３３】
（６）一方、帯電部材を検出領域内にスライド可能に設けた実施例（請求項８）も、前５と同様に、スイッチの操作領域を簡単に変更することができる。
【００３４】
（７）請求項８に記載の発明は、検出電極の検出領域に帯電部材の所定面積を位置させることにより、帯電部材により操作領域を形成し、検出電極の検出領域の任意の部分に操作領域を設定することができる。この効果は、請求項１１に記載の発明（帯電ピン１００に指を触れる第３実施例）も同様に有する。
【００３５】
（８）その他、実施例如何によっては、操作領域を形成する帯電部材が各検出回路と接続されていないため、一の帯電部材を共用しても、各検出回路間の相互干渉を防止することができる、第１帯電部材の検出領域に第２帯電部材の所定面積を位置させることにより、第２帯電部材により操作領域を形成し、第１帯電部材の検出領域の任意の部分に操作領域を設定することができる等の効果がある。
【００３６】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明に係る第１の実施の形態のスイッチを図１乃至図３を参照しつつ説明する（これを「第１実施例」という）。本実施の形態のスイッチは、室内照明器具１７の点灯／消灯及び照度調整を行うものである。
【００３７】
符号１０は、壁面に取り付けられたスイッチ本体であり、カバー１１と、カバー１１の中央部に露出して設けた帯電板１２と、帯電板１２及び検出回路ユニット１５をカバー１１に固定する絶縁部材１３と、カバー１１の上部裏面に設けた第１電極部材２０と、カバー１１の下部裏面に設けた第２電極部材３０と、第１検出回路４０及び第２検出回路５０を収納した検出回路ユニット１５から成る。なお、符号１４は、この本体１０を壁面に取り付けるためのビスである。
【００３８】
本体１０を取り付ける壁面は、建築物の躯体１と、躯体１に枠体２を介して固定したパネル３と、パネル３の表面に貼付した合成樹脂製のフィルム４と、フィルム４の表面に貼付した壁紙６とから成る。このフィルム４の表面には、アルミニウムを蒸着して形成した帯電層５が延在している。
【００３９】
第１電極部材２０は、第１検出電極板２１と、絶縁体２２と、第１アース電極板２３と、絶縁体２４とを積層して成り、絶縁体２４の裏面をカバー１１の裏面に接着して固定する。
【００４０】
第２電極部材３０も上記第１電極部材２０と同様の構成を有し、第２検出電極板３１と、絶縁体３２と、第２アース電極板３３と、絶縁体３４とを積層して成り、絶縁体３４の裏面をカバー１１の裏面に接着して固定する。
【００４１】
上記第１検出電極板２１と第２検出電極板３１は、壁紙６を介し、帯電層５の一部である被検出面７、８に夫々対向して配設する。この被検出面７は、第１検出電極板２１の検出領域内に存在し、また、被検出面８は、第２検出電極板３１の検出領域内に存在する。
上記帯電板１２は、リード線（図示せず）により帯電層５と電気的に接続されている。しかし、帯電板１２は、絶縁部材１３により、また、帯電層５は、フィルム４及び壁紙６により、他の部材や電極部材２０、３０等から絶縁されている。
【００４２】
次に、図３を参照しつつ、本実施の形態の第１検出回路４０及び第２検出回路５０を説明する。上記第１検出電極板２１は、第１検出回路４０に接続され、また、上記第２検出電極板３１は、第２検出回路５０に接続され、上記第１アース電極板２３及び第２アース電極板３３は、建築物等にアースされている。
【００４３】
第１検出回路４０は、一連に接続されたパルス信号発生回路４１と、差動増幅器４２と、ＡＣ−ＤＣ変換器４３と、比較器４４とから成る。回路４０から出力されたパルス信号Ｖ１は分枝され、分枝されたパルス信号は、抵抗４５と第１検出電極板２１と第１アース電極板２３間の静電容量の増大により、パルスの周波数が低くなる。
【００４４】
差動増幅器４２は、パルス信号Ｖ１と、静電容量の変化により形成されたパルス信号Ｖ２の電圧差を増幅し、さらに、この出力Ｖ３を変換器４３により直流電圧に変換する。比較器４４は、変換器４３の出力Ｖ４を、予め設定されている検出しきい値と比較し、このしきい値よりもＶ４が大きい場合、制御回路１６へ検出信号を送信する。
【００４５】
第２検出回路５０は、上記第１検出回路と同様の構成を有する。即ち、パルス信号発生回路５１と、差動増幅器５２と、ＡＣ−ＤＣ変換器５３と、比較器５４と、抵抗５５とから成る。但し、第２検出回路５０においては、パルス信号Ｖ１とパルス信号Ｖ２の差動増幅器５２への入力が、第１検出回路４０とは逆相の接続となっている。従って、第２検出電極板３１と第２アース電極板３３間の静電容量が減少すると、制御回路１６へ検出信号を送信する。
【００４６】
尚、第１検出電極板２１及び第２検出電極板３１の検出領域内に帯電層５を位置させるために、上記しきい値を調整するか、各検出電極板２１、３１と帯電層５の表面までの距離を調整する。
【００４７】
上記制御回路１６は、第１検出回路４０及び第２検出回路５０の検出信号を受信することにより、室内照明器具１７の点灯／消灯及び照度調整を行い、室内照明器具１７は、制御回路１６からの電源供給により、点灯しあるいは消灯する。
【００４８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。室内照明器具１７が消灯している状態で、操作者が、操作領域、即ち、裏面に電極層５が存在している部分の壁紙６に指を触れると、当該部分の壁紙６に誘電分極が生じ、当該部分の壁紙６の裏面に電界が形成される。
【００４９】
この電界の形成により、帯電層５に静電誘導が生じ、帯電層５の全体の電荷量が増大する。この帯電層５の電荷量の増大は、帯電層５の被検出面７、８にも電界を形成する。
【００５０】
被検出面７、８の電界の形成により、第１検出電極板２１及び第２検出電極板３１に静電誘導が生じ、両検出電極板２１、３１の電荷量が増大する。このため、第１検出電極板２１と第１アース電極板２３間の静電容量と、第２検出電極板３１と第２アース電極板３３間の静電容量とが増大する。
【００５１】
第１検出電極板２１と第１アース電極板２３間の静電容量の増大により、第１検出回路４０は、検出信号を制御回路１６へ送信する。制御回路１６は、この第１検出回路４０からの検出信号を受信すると、室内照明器具１７へ電源供給を開始し、室内照明器具１７が点灯する。
【００５２】
一方、第２検出回路５０は、第２検出電極板３１と第２アース電極板３３間の静電容量が増加するも、減少しないので、制御回路１６へ検出信号を送信しない。
【００５３】
次に、室内照明器具１７の点灯後、操作者が、操作領域から指を離すと、第１検出電極板２１と第１アース電極板２３間の静電容量と、第２検出電極板３１と第２アース電極板３３間の静電容量とが減少し、第２検出回路５０のみが、制御回路１６へ検出信号を送信する。
【００５４】
第２検出回路５０からの検出信号が、上記の第１検出回路４０の検出信号の受信後所定時間内（約２秒間）に制御回路１６へ送信されると、制御回路１６は、室内照明器具１７の最大照度を保持したまま、室内照明器具１７への電源供給を続行する。
【００５５】
次に、室内照明器具１７の点灯後、操作者が、上記所定時間以上、操作領域に指を接触させ続けると、制御回路１６は、室内照明器具１７への電源供給の電圧を徐々に下降させてゆく。従って、室内照明器具１７の照度は、電圧の下降に伴い低下してゆく。
【００５６】
さらに、操作者が指を操作領域に接触させ続けると、制御回路１６は、所定の最低照度になるまで、電源供給の電圧を下降させる。そして、最低照度に達した後、今度は、最大照度になるまで、電源供給の電圧を徐々に上昇させる。そして、指の接触が持続している限り、この電圧の下降及び上昇過程を繰り返す。
【００５７】
操作者が指を上記壁紙部分から離すと、第２検出回路５０からの検出信号が送信され、制御回路１６は、直ちに電源供給の電圧の下降及び上昇過程を停止し、指が離れた時の電圧を保持したまま室内照明器具１７への電源供給を続行する。
【００５８】
次に、室内照明器具１７が点灯している状態で、操作者が操作領域に指を接触させると、第１検出回路４０からの検出信号が制御回路１６に送信される。その後、上記所定時間内に、操作者が操作領域から指を離すと、第２検出回路５０からの検出信号を受信した制御回路１６は、室内照明器具１７への電源供給を停止し、室内照明器具１７を消灯する。
【００５９】
一方、室内照明器具１７が点灯している状態で、操作者が操作領域に、上記所定時間以上、指を接触させ続けると、制御回路１６は、第２検出回路５０からの検出信号が送信されるまで、電源供給の電圧の下降及び上昇過程を繰り返す。
【００６０】
そして、操作者が指を操作領域から離すと、第２検出回路５０からの検出信号が送信され、制御回路１６は、直ちに電源供給の電圧の下降及び上昇過程を停止し、指が離れた時の電圧を保持したまま室内照明器具１７への電源供給を続行する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、帯電層５が延在している壁面が全て操作領域となっている。尚、帯電層５と接続された帯電板１２も操作領域を形成する。この帯電板１２に指を接触させると、帯電板１２の増大した電荷が、上記リード線を通じて帯電層５へ電流となって移動するからである。
【００６２】
この帯電板１２は、帯電層５が壁紙６によって外部から見ることができないため、帯電層５の存在を知らない者でもこの帯電板１２に指を接触することにより、室内照明器具１７を操作することができる。
【００６３】
さらに、本実施の形態では、第１電極部材２０及び第１検出回路４０と、第２電極部材３０及び第２検出回路５０の二組の電極部材と検出回路を用いているが、第１検出電極板２１と第２検出電極板３１が電気的に接続されていないため、相互干渉が生じない。従って、極めて高い検出安定性を維持することができる。
【００６４】
さらに、本実施の形態では、帯電板１２と指の間で静電火花が生じても、その高圧電流が両検出回路４０、５０を破壊することはない。この高圧電流は、電荷が集中する帯電層５の縁部から分散され、両検出回路４０、５０へ侵入しないからである。
【００６５】
尚、本実施例の帯電層５を設けた所定の幅の合成樹脂製のフィルム４を、壁面の水平方向へ並設し、帯電層５による操作領域を壁面の水平方向へ拡張する場合には、各フィルム４の側部を他のフィルム４の側部と数ｃｍ程度重ねてパネル３に貼付する。
この場合、一のフィルム４の側部に位置する帯電層５の表面上に、他のフィルム４が重ねられて存在し、一のフィルム４の帯電層５と他のフィルム４の帯電層５は、他のフィルム４により絶縁されている。
【００６６】
しかし、他のフィルム４の帯電層５の電荷の増大は、他のフィルム４に誘電分極を生じ、このため、他のフィルム４の側部の裏面に存在する一のフィルム４の帯電層５へ静電誘導を生じさせる。このように、導体から構成された各帯電層５の一部を、絶縁体であるフィルム４を介して並設して配設することにより、操作領域を延長することも可能である。
【００６７】
【実施例】
本発明の帯電部材の材質及び形状は限定されない。即ち、帯電部材は、静電誘導を生じる導体の他、誘電分極を生じる絶縁体や半導体であっても良い。また、静電誘導や誘電分極を生じるのであれば、例えば、着磁された鉄片のように磁界を形成するようなものでも帯電部材に含まれる。
【００６８】
以下、この欄では、第２実施例、第３実施例、第４実施例を記述する。同一の部分は援用する。
【００６９】
本発明に係る第２の実施の形態のスイッチを図４乃至図６を参照しつつ説明する。本実施の形態のスイッチは、一般家屋用エレベータ用の昇降スイッチである。この昇降スイッチは、他の階に位置するエレベータを操作階へ移動させたり、操作階に位置するエレベータのドアを開放するものである。
【００７０】
本実施の形態のスイッチの検出回路は、上記第１の実施の形態の検出回路４０を利用する。尚、図４において、符号６１は、エレベータのドアを示し、符号６２は、ドア６１を収納する鉄製のパネルを示す。
【００７１】
符号７０は、エレベータ６０の昇降スイッチであり、アルミニウムで形成した中空のドーム型の帯電部材７１と、エレベータのパネル６２に設けたレール部材８０とから成る。尚、帯電部材７１の表面７２には、鍍金加工を施す。
【００７２】
帯電部材７１は、内部に設けた２本の磁石７７と、底部７３に上下方向に延在して設けた凸部７５と、底部７３及び凸部７５に貼着したフェルト製のシート７６とから成る。尚、底部７３と一体に形成した凸部７５は、ビス７４により、ドーム型の表面７２と電気的に接続されている。
【００７３】
レール部材８０は、合成樹脂製であり、Ｕ字型の断面形状を有する。レール部材８０の中央には、凸部７５に対応するように形成した溝８１を、長手方向に延存する。この溝８１の両側壁内側には、２組の電極部材８２を長手方向に延在する。各電極部材８２は、図５で示すように、検出電極板８３、絶縁体８４及びアース電極板８５をそれぞれ有している。
【００７４】
電極部材８２は、レール部材８０の内部に封入されており、電極部材８２を構成する検出電極板８３、絶縁体８４、アース電極板８５は積層状態である。そして、各検出電極板８３が、溝８１の両側壁、即ち、帯電部材７１の凸部７５の両側壁に対向するように配置する。
【００７５】
帯電部材７１は、凸部７５が溝８１に収容されるように、パネル６２に磁石７７の磁力によって付着する。尚、上記シート７６を設けたため、帯電部材７１を凸部７５を溝８１に収容したまま、レール部材８０の長手方向へスライドすることが可能である。また、帯電部材７１は、磁石７７によりパネル６２に付着されているため、容易に着脱することができる。
【００７６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作者が、操作領域である帯電部材７１のドーム表面７２に指を接近させると、帯電部材７１に静電誘導が生じ、凸部７５の表面に電界が形成される。
【００７７】
この電界の形成により、各検出電極板８３の電荷量が増大する。このため、検出電極板８３及びアース電極板８５間の静電容量が増大し、検出回路は、エレベータの制御装置（図示せず）へ検出信号が送信される。そして、この制御装置は、エレベータを操作階へ移動し、あるいは、エレベータのドアを開放する。
【００７８】
一方、レール部材８０の表面に、手等が接触すると、検出電極板８３のレール部材８０の表面側の端面に静電誘導が生じる。尚、この検出電極板８３の端面からレール部材８０の表面までの距離と、検出電極板８３の表面から凸部７５の側壁までの距離は等しい。しかし、この静電誘導により生じる検出電極板８３の電荷の増大量は、上記帯電部材７１に指を接触した際の電荷の増大量に比較すると小さい。
【００７９】
これは、検出電極板８３の端面の面積が、２枚の検出電極板８３の凸部７５に対向している部分の面積に比べて極めて小さいからである。従って、検出回路の検出しきい値を、レール部材８０の表面に手等が接触することにより増大する検出電極板８３とアース電極板８５間の静電容量よりも大きく設定することにより、当該表面に手等が接触しても検出回路は、制御回路へ検出信号を送信しない。
【００８０】
このように、本実施の形態では、所定領域に延在した検出電極板８３の検出領域内に、帯電部材７１の凸部７５の両側壁の所定面積を位置させることにより、帯電部材７１により操作領域を形成し、検出電極板８３の検出領域の任意の部分に操作領域を設定することができる。
【００８１】
本実施の形態においては、幼児等がエレベータの操作を行えないように、帯電部材７１を高所へ移動することができる。また、帯電部材７１を取り外すことにより、その操作階において、エレベータを操作不能にすることもできる。
【００８２】
尚、本実施の形態においては、検出電極板を延在したが、検出電極の代わりに帯電板を延在し、この帯電板の一部に帯電板と絶縁した検出電極を設けても良い。この場合、帯電板を第１帯電部材とし、帯電部材７１を第２帯電部材とすると、第１帯電部材の検出領域に第２帯電部材の所定面積を位置させることにより、第２帯電部材により任意の操作領域を形成することができる。
【００８３】
本発明に係る第３の実施の形態のスイッチを図７及び図８を参照しつつ説明する。本実施の形態のスイッチは、コンピュータと接続して使用するプリンタ９０の電源スイッチである。尚、検出回路は、上記第１の実施の形態の検出回路４０を用いる。
【００８４】
プリンタ９０の合成樹脂製の前面及び両側面パネル９１の下方角部近傍に、複数の円形の孔９２を設ける。この孔９２の直径は約８ｍｍであり、また、深さは約８ｍｍである。そして、後述する帯電ピン１００を着脱可能に保持することができる。また、各孔９２の底面には、電極部材１０３を設ける。
【００８５】
帯電ピン１００は、鉄製であり、その表面には鍍金加工を施す。この帯電ピン１００の頭部１０１は、帯電ピン１００を孔９２に挿入したときに、操作領域を形成する。電極部材１０３は、直径１８ｍｍ程度の円形であり、絶縁板１０５と、絶縁板１０５の表面に設けた検出電極層１０４と、絶縁板１０５の裏面に設けたアース電極層１０６から成る。そして、検出電極層１０４は、帯電ピン１００の底面１０２に対向するように配置する。各孔９２に夫々設けられている複数の電極部材１０３は、上記検出回路に並列に接続する。
【００８６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。複数の孔９２の内、操作の容易な位置にある一の孔９２に帯電ピン１００を挿入する。挿入された帯電ピン１００の底部１０２は、検出電極層１０４の検出領域内に位置する。即ち、検出可能な約２ｍｍ程度の距離Ｌ内に位置するのである。
【００８７】
従って、帯電ピン１００に指を触れると、検出電極層１０４とアース電極層１０６間の静電容量が増加し、検出回路が検出信号を送信することにより、プリンタ９０の電源のＯＮ／ＯＦＦが可能となる。
【００８８】
一方、帯電ピン１００を挿入していない孔９２は、指と比較してその直径が小さいため、指を挿入することができない。また、上記検出可能距離Ｌは、孔９２の底部に位置する検出電極層１０４の表面から２ｍｍ程度であるため、指を帯電ピン１００を挿入していない孔９２に押し付けても、検出回路が検出信号を送信することはない。
【００８９】
本発明に係る第４の実施の形態のスイッチを図９及び図１０を参照しつつ説明する。本実施の形態のスイッチは、産業用の汎用スイッチである。尚、検出回路は、上記第１の実施の形態の検出回路４０を用いる。
【００９０】
スイッチ１１０は、複数のシールド片１１１と、アルミニウム製の本体１１２から成る。シールド片１１１は、本体１１２の長手方向に沿って一連に設けた区画１１８に着脱可能に嵌入することができる。
【００９１】
シールド片１１１は、アルミニウム製であり、縁部に設けた切欠き１１７と、裏面に設けた感圧接着層１１５を有する。この切欠き１１７は、本体１１２の区画１１８から取り外す際に、ドライバー等の先端を挿入するためのものである。
【００９２】
シールド片１１１の側部は、区画１１８の側壁や隣接する他のシールド片１１１の側部に接触しているため、シールド片１１１は、本体１１２と電気的に接続される。
【００９３】
本体１１２は、Ｕ字型断面形状を有し、アース電極としてアースされている。また本体１１２の上面には、剥離層１１６、検出電極板１１３、絶縁層１１４を順に積層して設ける。尚、検出電極層は、絶縁層１１４により、本体と絶縁されている。
本体１１２の裏面には、感圧粘着層１２１を設け、さらに、その感圧粘着層１２１の表面には、剥離紙１２２を付着する。この感圧粘着層１２１により、所望の位置に本体を貼付することができる。
【００９４】
次に、本実施の形態の作用を説明する。操作領域を限定するシールド部材であるシールド片１１１の１個又は複数個を、本体１１２から取り外す。このシールド片１１１を取り外した跡の区画１１８が、操作領域となる。
【００９５】
区画１１８に指を触れると、剥離層１１６に誘電分極が生じ、剥離層１１６の裏面に位置する検出電極層１１３の電荷量が増大する。そして、検出電極層１１３と本体１１２間の静電容量が増大し、検出回路が検出信号を送信する。
【００９６】
一方、本体１１２に装着されているシールド片１１１に指を触れても、指の電荷は、本体１１２を介してアースされるため、検出電極層１１３の電荷量は増大せず、検出回路が検出信号を送信することはない。
【００９７】
上記のように、シールド片１１１が貼着された部分は、スイッチの操作不可能領域を形成することになり、故に、シールド片１１１が設けられていない区画１１８が操作領域を形成することになる。尚、操作領域を変更する場合には、取り外したシールド片１１１を、元の区画１１８に再度貼着すれば良い。
尚、本実施の形態においては、検出電極層を延在したが、検出電極層の代わりに帯電層を延在し、この帯電層の一部に帯電層と絶縁した検出電極を設けても良い。
【００９８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、本発明に係るスイッチは、広い範囲で操作する必要がある場合、又は、操作領域を任意に設定する必要がある場合等の用途に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のスイッチの分解斜視図である。
図２は、図１のスイッチ本体１０及びその周囲の縦断面図である。
図３は、図１のスイッチの回路図である。
図４は、本発明に係る第２の実施の形態のスイッチを設けたエレベータの正面図である。
図５は、図４の帯電部材７１とレール部材８０の関係を示す水平断面図である。
図６は、図４の帯電部材７１の側面図である。
図７は、本発明に係る第３の実施の形態のスイッチを設けたプリンタの斜視図である。
図８は、図７の帯電ピン１００と孔９２の周囲の縦断面図である。
図９は、本発明に係る第４の実施の形態のスイッチの斜視図である。
図１０は、図９のスイッチ１１０のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
７…被検出面、１１…カバー、１２…他の帯電部材、１５…検出ユニット、４０…検出回路、４４…比較器、６２…パネル、７１…帯電部材、７７…磁石２…、８０…レール部材、８１…溝、９０…プリンタ、９２…保持孔、１００…帯電ピン、１０３…電極部材、１０１…操作領域、１１２…スイッチ本体、１１８…区画、１１１…シールド片、８２，８３，１０４…検出電極（板，層）、２２，１０５…絶縁体（板，層）、２３，８５，１０３…アース電極（板，層）。

Claims

操作領域を形成する検出電極と、該検出電極と絶縁したアース電極と、該検出電極と絶縁し、且つ、該操作領域を限定する複数個のシールド片１１１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた該検出電極と該アース電極間の静電容量の変化を検出する比較器４４を備えた検出回路４０とを有し、前記アース電極としての本体１１２の上面には、長手方向に沿って一連に複数個の区画１１８が設けられ、この区画内に嵌入する前記シールド片１１１を単数又は複数個本体１１２から取り外して操作領域とすることを特徴とするスイッチ。
請求項１に於いて、シールド片１１１は、区画１１８に着脱自在に嵌入することを特徴とするスイッチ。
カバー１１を有するスイッチ本体１０が建物の壁面に対して取付けられ、前記カバー１１に絶縁部材１３を介して検出ユニット１５と指で接触可能な帯電板１２とをそれぞれ固定し、また、前記壁面に操作領域を形成すると共に前記帯電板１２と電気的に接続する帯電層５を検出電極板２１よりも面積が大きくなるように延在形成し、一方、カバー１１の裏面と壁面との間に前記検出電極板２１、絶縁体２２、アース電極２３、絶縁体２４を積層状態に有する少なくとも１個の電極部材２０を設け、この電極部材２０は前記帯電層５の一部に相当すると共に、前記検出電極板２１の検出領域内に存在する被検出面７に対向し、さらに、前記検出ユニット１５は、前記操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極２１とアース電極２３間の静電容量の変化を検出する検出回路４０を有することを特徴とするスイッチ。
帯電板１２と電気的に接続する帯電層５は、建物の躯体に固定したパネル３と壁紙６とに間に設けられている第３項記載のスイッチ。
前記検出電極と前記アース電極と前記検出回路とを少なくとも２組以上備え、帯電板１２と電気的に接続する帯電層５は、該複数の検出電極の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された第３項記載のスイッチ。
エレベータのパネル６２に設けたレール部材８０の長手方向に延在すると共に電極部材８２を構成する検出電極板８３と、該検出電極板と絶縁したアース電極８５と、該検出電極板及び該アース電極と絶縁され、且つ、前記検出電極板８３の検出領域内に所定面積が位置するように配設され、且つ、操作領域を形成する帯電部材７１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極板８３と該アース電極８５間の静電容量の変化を検出する検出回路４０とを有し、前記帯電部材７１は、前記検出電極板の検出領域内に着脱可能に設けられているエレベータの昇降スイッチ。
帯電部材７１は、磁石７７を介してパネル６２に付着する第６項記載のエレベータの昇降スイッチ。
エレベータのパネル６２に設けたレール部材８０の長手方向に延在すると共に電極部材８２を構成する検出電極板８３と、該検出電極板と絶縁したアース電極８５と、該検出電極板及び該アース電極と絶縁され、且つ、前記検出電極板８３の検出領域内に所定面積が位置するように配設され、且つ、操作領域を形成する帯電部材７１と、該操作領域内の操作物の存在により生じた前記検出電極板８３と該アース電極８５間の静電容量の変化を検出する検出回路４０とを有し、前記帯電部材７１は、前記検出電極板８３の検出領域内にスライド可能に設けられているエレベータの昇降スイッチ。
帯電部材７１は、レール部材８０に形成した長手方向の溝８１に収納される凸部７５を有し、この凸部７５の側壁に対向するように検出電極板８３が前記レール部材８０に配設されている第８項記載のエレベータの昇降スイッチ。
帯電部材７１は、レール部材８０に形成した長手方向の溝８１に収納される凸部７５を有し、この凸部７５の両側壁に対向するように検出電極板８３が前記レール部材８０に封入されている第８項記載のエレベータの昇降スイッチ。
電極部材１０３は、パネルに形成した保持孔９２の底部１０２に対して積層状態に設けられた検出電極層１０４と、絶縁板１０５と、アース電極層１０６とから成り、一方、操作領域１０１を有する帯電ピン１００は、前記検出電極層の検出領域内にその一部７が前記保持孔９２を介して位置するように配設され、電極部材１０３と電気的に接続する検出回路４０は、前記保持孔９２に装着された操作領域１０１を有する帯電ピン１００に指を触れると、前記検出電極層１０４とアース電極層１０３間の静電容量の変化を検出する比較器４４を備えていることを特徴とするスイッチ。
パネルは、コンピュータと接続して使用するプリンタ９０の壁面である第１１項記載のスイッチ。
帯電ピン１００は着脱自在である第１１項記載のスイッチ。