JP5186419B2 - タッチスイッチの検出電極 - Google Patents
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Description
検出電極Bは、大地等の接地点との間で静電容量を持つ。その静電容量の値は、検出電極Bに向かい合う範囲(以下では接触範囲Gという)のトッププレートAの表面に人体の一部が置かれている場合と置かれていない場合とで変化する。静電容量の大きな変化を得るためには、検出電極BをトッププレートAの裏面に密着しておく必要がある。検出電極BとトッププレートAの間に空間があると、静電容量の絶対値が小さくなってしまい、接触範囲Gに人体の一部が置かれている場合と置かれていない場合での静電容量の変化量が小さくなってしまうからである。
本発明は、機器の外面に露出しているトッププレートとそのトッププレートの裏面側に配置されている基板との間に配置されているタッチスイッチの検出電極(以後、検出電極と略して呼ぶことがある)に関する。基板は、トッププレートから間隔をおいて配置されている。
さらに詳しくは、検出回路に接続して用いる検出電極に関する。その検出回路は、検出電極を一方の電極とするコンデンサの静電容量に対応する電気量を入力し、入力した電気量を処理することによって、その静電容量が変化したタイミングで出力を変化させる。
本発明の検出電極は、基板に固定されているとともに検出回路に接続されている固定電極と、固定電極とトッププレートの間に設置されている少なくとも1対のばね電極を備えている。各々のばね電極は、第1平板部と第2平板部と曲板部を備えている。第1平板部は、固定電極に密着している。第2平板部は、トッププレートの裏面に密着している。曲板部は、第1平板部と第2平板部の端部同士を接続しているとともに、第1平板部を固定電極に付勢し、第2平板部をトッププレートに付勢している。
本発明の検出電極では、固定電極とトッププレートの間に配置されている1対のばね電極の内の一方のばね電極と他方のばね電極が反対向きに配置されている。
検出電極にばね電極を用いることで、製造条件や製造環境や使用環境や経年的変化に起因する特性のバラツキを抑制することができ、タッチスイッチの検出感度を一定に維持しやすい。
図4に示すように、トッププレートを構成するガラス・セラミック板112の裏面に接触する第2平板部136がガラス・セラミック板112に対して傾いている場合、第2平板部136の一部がガラス・セラミック板112と接触し、第2平板部136の全面がガラス・セラミック板112と接触する関係が得られない。そのため、第2平板部136とガラス・セラミック板112が接触する範囲Pの面積が、第2平板部136の全面が接触する場合の接触範囲S2(これが本来の操作範囲である)の面積に比べて狭くなる。第2平板部136が傾斜している場合、接触範囲S2の範囲内に、ガラス・セラミック板112と第2平板部136が接触する範囲Pと、ガラス・セラミック板112から第2平板部136が離れている範囲Qが混在してしまう。
検出電極にばね電極を用いた場合、操作者がタッチした位置によって、検出できたり検出できなかったりする恐れがある。
本発明によれば、図6に接触範囲S2を上面視して示すように、範囲P(Pa,Pb)を接触範囲S2内に分散して配置する。そのため、図5(A)に模式的に示すように、操作者がタッチした位置が接触範囲S2内で変動しても、少なくとも一方のばね電極と接地点間の静電容量が大きく変化する関係が得られる。これによって、操作者がタッチした位置によって、検出感度がバラツクことを抑制することができる。
(特徴1) 一対のばね電極は、同一形状をしている。
(特徴2) 各々のばね電極を側面視すると、第1平板部から曲板部を経て第2平板部に至る形状が、U字形状である。
(特徴3) 各々のばね電極を側面視すると、第1平板部から曲板部を経て第2平板部に至る形状が、少なくとも1つのU字形状と少なくとも1つのS字形状を組み合わせた形状である。
(特徴4) タッチスイッチは、静電容量式のスイッチである。
図1に示すように、ガラス・セラミック板12の一部にタッチスイッチ20の接触範囲S2が確保されている。この加熱調理器10では、タッチスイッチ20を用いて、加熱調理器10への電源ON/OFFの切換え制御の他、加熱調理器10の運転/停止の切換え制御や運転出力制御を行っている。また、図1に示すように、加熱調理器10の一部に表示部24が形成されている。表示部24には、ガラス・セラミック板12の下方に発光素子が収容されており、加熱調理器10の制御状態に応じて発光素子から照射される光が変化する。調理者は表示部24を介して加熱調理器10の制御状態を確認することができる。
また、曲板部38は弾性を有しており、曲板部38に対して第1平板部34の傾きが設定値から変化した場合に、その傾きを設定値に戻す力を第1平板部34に及ぼす。また、曲板部38に対して第2平板部36の傾きが設定値から変化した場合に、その傾きを設定値に戻す力を第1平板部36に及ぼす。曲板部38の弾性によって、第1平板部34が固定電極42に付勢され、第2平板部36がガラス・セラミック板12に付勢される。
タッチスイッチ20では、ガラス・セラミック板12の接触範囲S2に人体52の一部が置かれると、絶縁体であるガラス・セラミック板12が導電体である人体52とばね電極30で挟まれたコンデンサが形成される。人体52とばね電極30は接地電位を通じて導通しており、人体52と第2平板部36の間に電圧が印加される。そのため、接触範囲S2に人体52が置かれたときと置かれないときによって、ガラス・セラミック板12と人体52と第2平板部36で構成されるコンデンサの静電容量が変化する。この静電容量の変化に伴って、第2平板部36と導通する固定電極42と接地点44との間の静電容量(つまり、ばね電極30と接地点との間の静電容量)も変化する。
基板40には、ばね電極30と接地点との間の静電容量の変化に伴って入力される電気量(例えば電圧値や電流値等)を処理することによって、その静電容量が変化したタイミングで出力を変える検出回路48が備えられている。
タッチスイッチ20では、検出回路48を用いて、ばね電極30と接地点44の間の静電容量が変化した場合に、その出力を変化させる。これによって、接触範囲S2に人体52が置かれたか否かによってその出力を変化させるスイッチが実現される。
ガラス・セラミック板112と固定電極142の間の隙間にばね電極130を設置する場合、ばね電極130の縦幅とガラス・セラミック板112と固定電極142の間の距離の関係によっては、ばね電極130の第2平板部136がガラス・セラミック板112に対して傾く場合がある。また、ばね電極130では、曲板部138に対して第2平板部136の姿勢を自由に設定することができる。そのため、第2平板部136の初期姿勢によっては第2平板部136がガラス・セラミック板112に対して傾く場合がある。第2平板部136がガラス・セラミック板112に対して傾くと、第2平板部136の一部がガラス・セラミック板112と接触し、第2平板部136の全面でガラス・セラミック板112と接触しない。そのため、ガラス・セラミック板112と第2平板部136が接触する範囲Pの面積が、第2平板部136の全面が接触する場合の接触範囲S2の面積に比べて狭くなる。
加熱調理器(特にトッププレートがフラットなコンロ)で使用されるタッチスイッチでは、本来ならば検出感度を高めるために、固定電極に相当する部分が検出電極の形態になるようにトッププレート(ガラス・セラミック板)に近接させて、この固定電極に相当する部分をトッププレートの裏面に両面テープで固定する構成がとられる。しかし、例えば鍋等が正規の載置位置(加熱部)よりずれてタッチスイッチの操作エリアにかかった場合、熱の影響により、両面テープが剥がれてタッチスイッチの機能が果せなくなることがある。また、検出回路の使用温度範囲(85℃)を超えてしまい、機器が動作しなくなることもある。本実施例のようにS字形状のばね電極30をガラス・セラミック板12と固定電極42の間に介在させることで、熱の影響によるタッチスイッチ20の検出感度の悪化を抑制することができ、安定した検出感度を有するタッチスイッチ20を得ることができる。
本実施例のタッチスイッチ20では、ばね電極30として、その断面がS字形状のばね電極を用いて説明をおこなったが、その断面がU字形状であってもよい。さらには、少なくとも1つのU字形状と少なくとも1つのS字形状を組み合わせた形状であってもよい。第1平板部34と第2平板部36を有し、第1平板部34と第2平板部36の端部同士を接続する曲板部38を備えた形状のばね電極であれば、その形状は限定されない。
また、一対のばね電極30の形状は必ずしも同一である必要はない。異なる形状を用いた場合でも、その双方がガラス・セラミック板12と固定電極42の間に設置され得る場合には、本発明の効果を得ることができる。
12、112 ガラス・セラミック板
14 加熱部
20、120 タッチスイッチ
24 表示部
30、130、230 ばね電極
32 発光素子
34、134 第1平板部
36、136 第2平板部
38、138 曲板部
40 基板
42、142、242 固定電極
44 接地点
48 検出回路
50 下台
52 人体
146 空間
S2 接触範囲
Claims (3)
- 機器の外面に露出しているトッププレートとそのトッププレートの裏面側にそのトッププレートから間隔をおいて設置されている基板との間に配置されているタッチスイッチの検出電極であり、
検出電極を一方の電極とするコンデンサの静電容量に対応する電気量を入力し、入力した電気量を処理することによって、前記静電容量が変化したタイミングで出力を変える検出回路に接続して用いるタッチスイッチの検出電極であり、
前記基板に固定されているとともに前記検出回路に接続されている固定電極と、
前記固定電極と前記トッププレートの間に配置されている少なくとも1対のばね電極を備えており、
各々のばね電極は、前記固定電極に密着する第1平板部と、前記トッププレートの裏面に密着する第2平板部と、前記第1平板部と前記第2平板部の端部同士を接続しているとともに前記第1平板部を前記固定電極に付勢して前記第2平板部を前記トッププレートに付勢する曲板部を備えており、
前記固定電極と前記トッププレートの間に配置されている1対のばね電極の内の一方のばね電極と他方のばね電極が反対向きに配置されていることを特徴とするタッチスイッチの検出電極。 - 各々のばね電極を側面視すると、第1平板部から曲板部を経て第2平板部に至るS字形状が観測されることを特徴とする請求項1のタッチスイッチの検出電極。
- 各々のばね電極の第1平板部が一体として形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のタッチスイッチの検出電極。
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