JP4673321B2 - 操作領域とその下方にセンサー素子を有する電気器具のための操作装置及びこの操作装置を操作するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気器具、好ましくは家庭用電気器具のための操作装置と、このような操作装置を評価又は操作するための方法に関する。

従来技術、例えばＤＥ−Ａ−１９６４５６７８又はＤＥ−Ａ−１９８１１３７２から、電気器具又は家庭用電気器具のための操作パネルを提供し、その下のいわゆる操作領域を形成する特定の利用箇所で、圧力感知ピエゾ電気素子が設けられることは公知である。もし、例えば薄い高級スチール又はアルミニウムから形成され得るカバーに圧力がかけられる場合は、ピエゾ電気素子を通じた押圧動作は、所望の操作として評価され得る。関連する評価部又は制御部は、電気器具に信号を与える。複数のピエゾ電気素子は、幾分機械的に故障しやすく、器具に容易に設置され得ないため、それらの使用は複数の不利益を与えると考えられている。更に、しばしば複数のピエゾ電気素子のために特別な複数の製品又は複数の部品を使用する必要があり、これは出費、とくに費用と短期の有用性に負の影響を与える。複数の容量性又は光学センサー素子のような他の複数のセンサー素子は、現在複数の金属製操作パネルの背面で高い費用でのみ使用されることが可能か全く使用されておらず、光学的透過性が光学系にとって不可欠であり、それらの使用にはこうした不利益がある。
ＤＥ−Ａ−１９６４５６７８ ＤＥ−Ａ−１９８１１３７２

本発明の課題は、従来技術の不利益を回避し、とくに限られた製造費で出来る限り規格品から製造され得る操作装置の提供及び使用を可能にするような、先述のタイプの操作装置及び方法を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する操作装置及び請求項１１の特徴を有する方法により解決される。本発明の有利な発展及び好ましい発展は、更なる請求項に記載されており、以下詳細に説明される。明示された言及により請求項の表現が明細書に含められている。

発明を実施するための形態

本発明によれば、圧力感知センサー素子がエレクトレット・マイクロホン・カプセルで形成され、これは有利な態様では規格品であり、比較的限られた寸法及びとくに比較的小さな厚さが求められている。このエレクトレット・マイクロホン・カプセルは、カプセルに伝達された操作領域の動きを、電気信号に変換する。これは、操作として評価されることが可能であり、以下により詳細に説明されるように、一定の信号しきい値を提供することが可能である。

これは、圧力感知センサー素子として一般に使用される部品、とくに規格品を使用することを可能にする。このようなマイクロホンカプセルは、高感度という利点を有する。これは、一般に音圧又は音波を評価するダイヤフラム上で操作パスが比較的限られていても、信頼できる検出又は識別が十分であることを意味する。加えて、このような規格品は、完全に接続及び配線された形で入手可能であり、これは使用を単純化し、とくに組立及び／又は接続の際の労力を簡素化する。

操作領域は、カバー又はパネルの一部を形成することが可能であり、これは電気器具のより大きな領域とくに非常に大きな領域に渡って延在することが可能である。それは例えばホブフレームに含められ得る。操作領域／カバー又はパネルは、有利な態様ではふさがれていて中断部分を有さない。とくに、それは外側において滑らか又は平らである。このようにふさがれた構造の結果として、例えば魅力的なデザインと水等に対する抵抗力を提供することが可能である。

もし操作領域又は対応するカバー又はパネルが、センサーエレメント上の領域で弾性的に形成され又は他の場所よりも薄く形成されているなら、有利である。結果として、例えば別の状況で機械的強度を与えるように意図された比較的厚い複数のカバー又は複数のパネルの場合であってそこでの落ち込みが避けられているものの場合、操作領域の近傍又は複数のセンサーエレメントのところで、一定の押し込みの可能性が存在する。このようなより薄い複数の構成は、例えば凹所又は薄肉化によりもたらされることが可能であり、これは操作領域の内側又は背面で有利な方式で行われることが可能である。

操作領域又はパネル又はカバーの構成のための１つの実行可能な手段は、それを電気伝導性に形成し及び／又は薄い金属から形成することである。金属箔を使用することが可能であり、これは、とくに機械的影響及び汚染に対する耐性ゆえに、有利に使用され得る。好ましい材料は、例えば高級スチール又はアルミニウムである。

本発明の更なる改良によれば、センサー素子は、有利な態様では弾性結合素子を用いて、操作領域に接続され又は結合される。直接的で完全な結合が提供されることが可能であり、これは、有利な態様では操作領域又は背面の下側につながる。弾性は、センサー素子又は全操作領域のための保護として提供されることが可能であり、基準となる予め定められた操作力で結合素子が圧縮されず又はほとんど圧縮されず、すなわち本質的にその形状とくに有効長さを保持するようになっている。基準となる予め定められた力を例えば２倍から４倍又はそれより高い倍数だけ超える程度に操作力が上昇するときにのみ、結合素子を押し込み又は短くすることが可能である。これは、センサー素子に関する過圧と損傷又は破壊を防止する。

多くの弾性部材が、結合素子として使用され得る。好ましくは、エラストマーが使用され、エレクトレット・マイクロホン・カプセル・ダイヤフラムに直接接続され得る。

本発明の更なる発展によれば、支持部は操作領域の下方に設けられることが可能であり、エレクトレット・マイクロホン・カプセルがその上に置かれて有利な態様において操作領域に関して支持されていて、操作力がマイクロホンカプセルに作用するがそれは支持部の落ち込みを引き起こさないようになっている。支持部は、有利な態様ではプリント回路基板である。電気接触又は複数のリードが制御部又は評価部のために設けられて、そこに置かれ得る。回路基板の場合、それらは有利な態様では対応する複数の伝導トラックにより構成される。支持部又は回路基板は、制御部等を有し、これはマイクロホンカプセルのために設けられ、更に例えば完成した電気器具のために設けられる。

本発明の有利な改良において、電気器具の複数の異なる機能又は別個の複数の機能ユニットのための幾つかの操作領域が、操作装置の単一の操作領域の代わりに設けられる。これらの複数の操作領域は、好ましくはグループ状に又は並置された方式で、操作エリアに配置され、これは特別なマーキング又は証明のために対応させて構成され得る。とくに好ましい方式において、ワンピースの連続したカバーが設けられ、そこに複数の操作領域が配置され、又はこれらがとりわけ操作エリアを形成している。これは、出費が低く保たれるという利点を提供し、とくにカバーが耐水性であること等を確実にする。更に有利な態様では、このようなカバーを複数のマイクロホンカプセルとは別体で容易に取り外し可能な部分として構成することが可能である。これは、１以上のエレクトレット・マイクロホン・カプセルが、制御部及び評価部と一緒に、このような支持部に組み立てられ得ることを意味している。カバーは、更にそこに設置されることが可能であり、異なる製造業者の構成の要求又は意図された使用の役割として、複数の変形においては異なって構成されることが可能である。これはとくに金属又は類似の複数のカバーでとくに有利である。

代わりに、エレクトレット・マイクロホン・カプセルを実際のカバーに固定し、又はそこから一種のモジュールを形成することが可能である。操作圧力がかかることになるダイヤフラムの側は、カバーから離れた方向の側に提供され得る。こうして、マイクロホンカプセルが、操作の間、支持部等に押圧される。しかしながら、カバーへの取り付けは、一般にエレクトレット・マイクロホン・カプセルの接続費用の増加をもたらす。制御部又は評価部への完成された接続を有して事前組み立てすることはもはや可能でなく、制御部又は評価部がカバー上に配置されているときのみ可能である。

例示された有利な複数の寸法により、操作領域が少量押し込まれるだけでエレクトレット・マイクロホン・カプセルによる操作又は検出が確実になる。落ち込みは最大１００μｍ、有利な態様では１から１０μｍとすることができる。マイクロホンカプセルで開始され、結果として生じた信号は、一種のしきい値又は信号値とみなされ得る。この信号に到達するかこの信号を超えたときにのみ、所望の予め定められた操作とみなされ、これは操作工程としての対応する開始に更につながる。このような操作パスは、実際上ユーザーに検出不能であり、これは望ましい特徴とすることができる。なぜなら操作の行為は、例えば光学又は容量性接触スイッチと同じであるが、それが先述の不利益を受容する必要がないからである。予め定められた又は意図された操作力は、例えば数ニュートンとすることができ、これは、対応して形成されたカバー又は操作領域の場合に、先述の落ち込みとなり得る。

操作エリアに対する押圧動作による操作装置の評価のための予め定められた方法において、最初に、エレクトレット・マイクロホン・カプセル又はそのダイヤフラムが押し込められ、開放の後でリセットされる。これらの工程は、いずれも、複数の信号を開始させるか又は基本パターンの信号パターン特性を形成する。これらの信号又は信号パターンは、もしそれが予め定められた範囲内にあるなら、操作とみなされる。とくに単純な変形において、押し込みの際に必要な最大の信号に到達した後、これを一定時間、例えば２分の１又は１秒より長い時間の操作として評価することが可能である。

とくに異なる操作行為とより信頼できる操作を与えるもう１つの構成においては、リセット信号が待ち受けられ得る。押し込み信号とリセット信号の間には、一定の時間間隔がなければならない。これは、５秒未満、有利な態様では２秒未満であるべきである。これは、もしユーザーが所望の操作のために操作領域を押圧し、本能的又は習慣的に直ぐに又は少しその後に同じものを開放した場合、これが操作工程として評価されることを意味する。しかしながら、もしユーザーが誤ってホブの場合のシチューなべのような行為物体を操作領域に置くと、これは長時間そこに留まり、これは検出されるが操作は全く評価されない。

有利な態様では、操作装置及び方法が、ホブ、コンロのような家庭用電気器具又は洗濯機、乾燥機、水洗機及び電子レンジのような他の同様な器具のために使用される。

本発明の好ましい発展のこれらの及び更なる特徴は、請求項、明細書及び図面から理解されることが可能であり、個々の特徴は、単独で又はサブコンビネーションの形で、本発明の実施例において及び他の分野において実行されることが可能であり、ここで請求される保護のための有利で独立して保護可能な構成を表現することが可能である。本願の個々の段落への細分及び副題への細分は、以下になされる説明の一般的有効性を何ら制限するものではない。

本発明は実施例及び添付の概略図に関して以下により詳細に説明される。

図１は、操作装置１１を断面で示しており、これは例えば平坦なカバーを有するホブのために意図されたものである。操作領域１３がプレート状に設けられていて、これは左手側のエリアにおいてガラスセラミックプレート１４ａとして示されている。右手側のエリアは、金属プレート１４ｂとすることもできる範囲を描いている。操作領域１３の下に、より薄いエリア１５が形成されていて、これは操作領域の範囲と本質的に一致している。その上部表面に複数の印として複数の銘刻等が設けられ得る。加えて、操作領域１３の上部の薄いエリア１５は、ユーザーを向くことが可能であり、結果的に後者のための案内機能を有している。どのようにしてユーザーの指１７が操作領域１３に置かれるかが図示されている。もし一定の操作圧力が先に説明されたようにかけられるなら、より薄いエリア１５又は操作領域１３のカバー１４が落ち込む。これは下方に向けて曲った破線により描かれている。

エレクトレット・マイクロホン・カプセル２１が、プレート１４又は操作領域１３の下の支持部１９に置かれている。マイクロホンカプセル２１は、ハウジング２３を有しており、これは図示された方式でダイヤフラム２５を収容している。マイクロホンカプセル２１又はダイヤフラム２５は、例えばシリンダ状とすることができるエラストマー部分２７を用いて、薄いエリア１５の下側に直接的な張り付けにより結合されている。こうして、より薄いエリア１５の動きがダイヤフラム２５に直接的に伝えられる。更に、マイクロホンカプセル２１は、外側に電気接続２９を有する。もし支持部１９がプリント回路基板として構成されるなら、これはプリントされた複数の伝導パスの形状とすることもできる。

エラストマー部分２７は、ハウジング２３の上部の開口を通って突出している。この開口は、エラストマー部分２７のための一定の案内を提供することが可能であるが、その移動性は制限されるべきではない。

より薄いエリア１５は、有利な態様ではカバー１４に設けられ得るが、必須ではない。これは、とくに操作領域１３又はカバー１４のための材料の選択に依存する。もし、図示されるように、複数の材料が金属１４ｂ又はガラスセラミック１４ａのように比較的堅固又は頑丈なら、それは有利である。なぜなら、これは意図された操作圧力で一定の落ち込みをもたらし得るからである。

図３は、ホブ３１、とくにいわゆるガラスセラミックホブを示す。従来のやり方では、それは周囲を囲むホブフレーム３３を有していて、これは左手下側でユーザーに向けられた前方表面として構成される。フレーム３３は、種々の複数の操作領域１３を有しており、すなわち左奥にＯＮ−ＯＦＦスイッチと、中央エリアに円形状の線図で描かれた個別の複数のホットプレートの出力調節のための複数のスイッチを有している。いずれの場合も、関連付けられた機能が複数の操作領域１３への圧力により開始され得る。構成上の観点から、ホブフレーム３３の下に図１の操作装置と同様なものが設けられる。ホブフレーム３３の表面又はホブフレーム３３は、図１のカバー１４に対応する金属コーティングプレート又は箔から形成されることが可能である。複数の操作領域１３の下に図１によるマイクロホンカプセルのみがあるため、ホブフレーム３３の残りの領域に金属が切れ目なく整列され得る。

代わりに、ホブフレームは、あるいは数ｍｍの厚さの平らな材料から形成されることが可能であり、これは金属製とするか又は他の構成を有することが可能である。後者は例えば、この複数の薄くされたエリアで図１のマイクロホンカプセル２１が収容され得るように、複数の操作領域１３又は関連付けられた操作装置の近傍で下から減少された厚さである。より厚い金属層を下から薄くすることの代わりとして、薄くすることは上から更に行われ得る。この場合に結果として生じるくぼみは、指等の正確な適用のための構造化として使用され得る。

機能
以下に示されるレンジに入る一定の圧力をかけながら、操作領域１３へ指１７を当てることにより、操作領域１３又はより薄いエリア１５が下方に向けて曲げられる。この落ち込み又はその行程は、数μｍ、例えばほぼ２Ｎの操作力で２から１０μｍとすることができる。エレクトレット・マイクロホン・カプセルは、図２に例示的に示されるように、このような小さな動きを、電気信号に変換するのである。

本発明において、マイクロホンカプセル２１は、音圧を動きとそれゆえ電気信号に変化させるために使用されない。代わりに、エラストマー部分２７を使用して、操作領域１３の下側への結合により行われる機械的な動きが、電気信号に直接変換される。エラストマー２７は、ダイヤフラム２５と操作領域１３の下側の間の間隔の取り方に関して、機械的な公差を補償するのに役立つ。それは更に、以下に説明されるような、一種の超過圧力保護を提供し得る。

図２のグラフは、どのようにしてマイクロホンカプセル２１の信号電圧Ｕが操作の間の時間パターンで変化するかを示している。時間ｔＤで、指１７は操作領域１３に置かれているか又は押圧が生じており、これは負のエリアのパスにつながる。時間ｔＬで、指１７が取り除かれ、より薄いエリア１５又は操作領域１３は、再度上向きに元の位置へ動き、同様にしてダイヤフラム２５は再度上向きに動くことができる。結局、正のエリアへの信号曲線の変化があり、更にそれは最終的に再度傾斜し、元の低い電圧値となる。

所望の操作が、操作工程のためのこの典型的曲線パターンから結論付けられ得る。所望の使用の関数又は操作のための評価方法として、押圧動作又は開放のいずれかが所望の操作時間とみなされ得る。もし操作工程に対するとくに迅速な反応が望まれるときは、押圧のとき、すなわち信号曲線の降下の間、操作工程はそれ自体及び特定の操作パスに対応する特定の値から開始された関数として検出されることが可能である。もっとも、もし、例えば物体の塗布又は操作領域に対する不意の拭き取りにより、一定の望ましくない又は誤った作動が実行されることになるなら、開放時間が用意されることが推奨される。これは、例えばほぼ１秒の押圧時間に関して所与の時間窓内になければならない。これらの複数の異なる方法は、関連付けられた評価部又は制御部に保管され又は保存されることが可能であり、このようにして実行されることが可能である。
図４は、本発明の他の実施例を示す。この図４の実施例において、図１の実施例と同一の部材及び部分には、同一の符号に１００を加算した符号（例えば「１１」の符号に１００を加算した「１１１」の符号）を付し、詳細な説明は省略する。

本発明による操作装置の断面であり、複数の操作領域のために２つの異なる材料が示されている。 操作工程の間の時間に対する信号電圧のグラフである。 ホブの斜視図であり、そこで図１による操作装置がフレーム内に一体化されている。 本発明の他の実施例を示す。

Claims (12)

1. 電気器具（３１）のための操作装置（１１）であって、形状可変の操作領域（１３）又は弾性を有する操作領域（１３）への押圧により操作が行われ、その下方に圧力感知センサー素子を有する操作装置において、センサー素子が、エレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）を有し、操作領域（１３）の動きを、操作として評価可能な電気信号に変換し、さらに、操作領域（１３）が、カバー（１４、３３）又はパネルの一部として、ふさがれ又は中断なく形成されており、しかも、複数の操作領域（１３）が、操作エリアに存在し、それらの操作領域（１３）がワンピースの連続したカバー（３３）により形成されていることを特徴とする操作装置。
2. 操作領域、カバー又はパネルが、センサー素子（２１）上のエリアにおいて残りのエリアよりも柔軟に又はより薄く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
3. 操作領域（１３）が、全体的に電気伝導性であり、金属箔等のような薄い材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作装置。
4. センサー素子（２１）が、弾性結合素子（２７）により、操作領域に、その下側への直接的で積極的な結合として接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 結合素子が、エレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）のダイヤフラム（２５）に直接的に接続されたエラストマー（２７）であることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
6. 操作領域の下方の支持部にエレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）が載置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の操作装置。
7. 複数の操作領域（１３）が、並置される形で存在していることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の操作装置。
8. 操作領域（１３）又はエレクトレット・マイクロホン・カプセルダイヤフラム（２５）の１から１００μｍの落ち込みの場合に、操作がエレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）の電気信号により構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の操作装置。
9. 基準となる予め定められた操作力の場合に、結合素子は圧縮されず又はほとんど圧縮されず、予め定められた操作力よりもかなり高い操作力の場合にのみ、それが圧縮されるように、弾性が設定されていることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
10. プリント回路基板（１９）にエレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）が載置され、支持部がエレクトレット・マイクロホン・カプセル又は操作装置（１１）のための電気接触部及び／又は制御部／評価部を有することを特徴とする請求項６に記載の操作装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の操作装置を評価するための方法であって、エレクトレット・マイクロホン・カプセル（２１）又はそのダイヤフラム（２５）の押し込み及びそれに続くリセット動作が、エレクトレット・マイクロホン・カプセルにおいて検出され、もし、リセット動作の結果として生じた信号が、押し込み信号の後に直接続く方式で又は短い時間間隔のみで生じる場合は、得られた複数の信号が専ら操作とみなされることを特徴とする方法。
12. 時間間隔が、５秒未満であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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