JPWO2015128989A1

JPWO2015128989A1 - 手乾燥装置

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Publication number: JPWO2015128989A1
Application number: JP2016504933A
Authority: JP
Inventors: 浩一郎本間; 森　亮二; 亮二森; 村井　亮太; 亮太村井; 達也藤村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: US20170007081A1; CN106028890A; US10349792B2; EP3111817B1; CN106028890B; TWI551252B; TW201532579A; JP6116749B2; EP3111817A1; EP3111817A4; MY191441A; WO2015128989A1

Abstract

静電容量検出用電極に生じる静電容量を検出して被検出体の有無を検知する静電容量検出型近接センサ構造体（１）を備えたハンドドライヤ（１０）であって、静電容量検出型近接センサ構造体（１）を複数有し、複数の静電容量検出型近接センサ構造体（１）の一つを動作させている間、他の静電容量検出型近接センサ構造体（１）の少なくとも一つの動作を停止させ、複数の静電容量検出型近接センサ構造体（１）を時間的にずらして動作させる。

Description

本発明は、物体の接近を静電容量の変化により検出する近接センサを用いた手乾燥装置に関する。

静電容量検出型近接センサ（静電容量検出型センサともいう）は、人体などによって起こる静電容量の変化を計測して物体（被検出体）の接近を検出している。静電容量検出型の近接センサは、検出用電極の配置で大きく２種類の方式に大別できる。

第１の方式は、開放空間に向けて設置された一つの検出用電極が共通接地電位（又は共通基準電位）に対して形成する静電容量（すなわち、対地容量）を適切な方法で検出・測定する。検出用電極に被検出体が接近すると、被検出体の影響により静電容量が変動するため、この変化を測定することで被検出体の接近を検出する。

第２の方式は、互いに対向して配置された２個の検出用電極間に形成される静電容量（すなわち、電極間容量）を測定する。この２個の検出用電極間に被検出体が存在すると、被検出体の影響により電極間容量が変動する。この変化を測定し、被検出体の接近を検出する。

静電容量検出型の近接センサを用いたハンドドライヤとしては、例えば、特許文献１に開示される発明がある。特許文献１には、手挿入部への手の挿入の有無を検知するために、手挿入部の近傍に検出用電極を配置し、手挿入部へ手が挿入されることで検出用電極に生じる静電容量の変化に基づいて手の有無を検出する技術が開示されている。

特開２０１３−９９３９６号公報

しかしながら、特許文献１に開示される発明は、手挿入部に複数配置された検出用電極が同時に動作（換言すると、通電）されると、一方の検出用電極への通電が他方の検出用電極に生じる静電容量に影響を与えてしまうため、手の挿入によって生じた静電容量と他の検出用電極への通電によって生じた静電容量とを区別できず、手の検知精度が低下してしまうという問題があった。

すなわち、複数の静電容量検出型近接センサを備えた手乾燥装置においては、各静電容量センサの検出精度を高めることが求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複数の静電容量検出型近接センサを備え、各静電容量検出型近接センサの検出精度が高い手乾燥装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、静電容量検出用電極に生じる静電容量を検出して被検出体の有無を検知する静電容量検出型センサを備えた手乾燥装置であって、静電容量検出型センサを複数有し、複数の静電容量検出型センサの一つを動作させている間、他の静電容量検出型センサの少なくとも一つの動作を停止させることを特徴とする。

本発明にかかる手乾燥装置は、複数の静電容量検出型センサの各々の検出精度を高くできるという効果を奏する。

図１は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態１としてのハンドドライヤの断面図である。図２は、静電容量検出型近接センサ構造体の模式図である。図３は、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体及びスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体の動作を制御するタイミングを模式的に示す図である。図４は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態２としてのハンドドライヤの断面図である。図５は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態３としてのハンドドライヤの断面図である。

以下に、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態１としてのハンドドライヤの断面図である。ハンドドライヤ１０は、外部から手を抜き差し可能に上部及び側部が開口された手挿入部５が設けられていて外郭を形成する筐体１００を備えている。手挿入部５の上部の開口側には、手挿入部５に向かって空気を吹き出すようにノズル３２が設けられている。

筐体１００の内部には、筐体１００の下部に設けた吸気口１５から内部の通風路１４を通して外部空気を吸って空気流を生成し、ノズル３２から空気を吹き出させるように筐体１００の内部に設けられた空気流発生装置３０や空気流発生装置３０の運転などを制御する制御部６が設けられている。

また、筐体１００の内部には、後述する静電容量検出型近接センサ構造体１を２個、手挿入部５への手の挿入を検出するためのセンサとして、手挿入部５を形成する面のうち、手挿入部５の前後の壁を形成し、互いに対向する壁面に配置している。すなわち、本体手前側の壁面である前壁５ａには、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７を配置し、本体後側の壁面である後壁５ｂには、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８を配置している。また、筐体１００の正面下方には、操作部３４が設けられ、筐体１００の中には、操作部３４に近接又は接して静電容量検出型近接センサ構造体１をスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９として設置している。

スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９は、操作部３４が手で触れられて操作されたか否かをスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９に生じる静電容量に基づいて検知するものであり、空気流発生装置３０の電源の入切（すなわち、運転の入／切）を切り替えるものである。なお、操作部３４には、静電容量検出型近接センサ構造体１を複数配置して、それぞれに空気流発生装置３０で生成する風の風量を切り替える機能や、ノズル３２から吹き出す前に空気を加熱する不図示のヒータの入切を切り替える機能を持たせても良い。

図２は、静電容量検出型近接センサ構造体の模式図である。静電容量検出型近接センサ構造体１は、静電容量検出型近接センサ（静電容量検出型センサ）を構成する構造体である。静電容量を検出するための電極となる検出用電極２と、検出した静電容量を処理し、被検出体の有無を判断する制御素子３とを備え、検出用電極２及び制御素子３は同一のプリント基板４上に実装されている。プリント基板４には、制御部６との通信用のケーブルが接続されるコネクタ１１が実装されている。

図１に示すように、それぞれ独立した静電容量検出型近接センサ構造体１を、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体及び後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８として手挿入部５を形成する前壁５ａ、後壁５ｂの面中に配置し、静電容量検出型近接センサ構造体１を同時に動作させて手挿入部５の静電容量を検出しようとした場合、互いの静電容量検出に影響を与えてしまい、精度良く手を検出することができない。そのため、制御部６は、検出可能範囲が重なっている静電容量検出型近接センサ構造体１同士が同時に動作しないように制御する。

前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８及びスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の動作は、制御部６によって制御されている。すなわち、制御部６によって、どの静電容量検出型近接センサ構造体１を動作させ、どの静電容量検出型近接センサ構造体１を非動作とするか、またその時間的タイミングなどが制御されている。

図３は、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体及びスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体の動作を制御するタイミングを模式的に示す図である。手挿入部５を形成する前壁５ａに配置された前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７及び後壁５ｂに配置された後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８は、同時に動作することがないように、それぞれの動作するタイミングをずらして制御されている。そのため、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７及び後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８のそれぞれの検出用電極２へ同時に通電されないようにタイミングがずらされている。これにより手挿入部５に挿入された手によって一方の検出用電極２に生じる静電容量には、他方の検出用電極２の通電によって発生する静電容量は含まれなくなるため（他方の検出用電極２の通電によって一方の検出用電極に静電容量が生じることがなくなるため）、手挿入部５に挿入された手を高い精度で検知できる。

また、手挿入部５の対向する前壁５ａ及び後壁５ｂにそれぞれ静電容量検出型近接センサ構造体１を前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７及び後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８として配置しているため、手挿入部５における手の検知範囲を広くできる。特に、前後方向に手が偏って挿入されても検知することができる。

また、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７又は後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８とスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９とは、十分に距離が離れているため、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７又は後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８の検出用電極２に通電しても、スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の検出用電極２へ通電しても、互いの検出用電極２に生じる静電容量に大きな影響が無いため（他方の検出用電極２の通電によって一方の検出用電極に静電容量が生じることはほとんど無いため）、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７の検出用電極２への通電と、スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の検出用電極２への通電とを同じタイミングで行い、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７の検出用電極２への通電とスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の通電とによって手を検出しない時間をできるだけ短くするようにしている。

さらに、それぞれの静電容量検出型近接センサ構造体１の動作切り替わり時、すなわち検出用電極２への通電の切り替え時には、どの静電容量検出型近接センサ構造体１も動作していない非動作期間（どの検出用電極２にも通電されていない非通電期間）Ｉを設けている。非動作期間（非通電期間）Ｉを設けることにより、一方の検出用電極２への通電を切った直後には、まだ残留している電荷を減少させてから次の検出用電極２への通電を行って静電容量を検出するため、さらに他方の検出用電極の電荷に影響されることなく手挿入部５に挿入された手を精度良く検出することができる。

なお、上記の説明においては、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７の検出用電極２への通電と、スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の検出用電極２への通電とを同じタイミングで行う例を示したが、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７の代わりに後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８の検出用電極２への通電と、スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９の検出用電極への通電とを同じタイミングとしても良い。また、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８及びスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９への通電を全て異なるタイミングで行えば、手の検知精度をより高くすることができる。

また、実施の形態１では、静電容量検出型近接センサ構造体１を手検出用に２個、スイッチ操作検出用に１個配置した場合を例としたが、例えば、手検出用に手前側、奥側それぞれ２個ずつ、スイッチ操作検出用に２個など、静電容量検出型近接センサ構造体１を使用する数は要求された手検知範囲に合わせて適宜変更すればよい。

また、実施の形態１では、図２に示したように、検出用電極２は、制御素子３と同じプリント基板上に配置した例を示したが、制御素子３と検出用電極２とは別の箇所に実装しても良い。

また、実施の形態１では、検出用電極２は、基板上に銅箔が印刷されたプリント基板であるとしたが、プリント基板に限られるものではなく、導電性の部材であれば銅箔とは異なるものであっても良い。例えば、導電線、導電性の金属板、導電性の金属テープあるいは導電性の金属シートなどであっても良い。

また、実施の形態１では、検出用電極２と制御素子３とを一対で設けた例を示したが、制御素子３が複数の検出用電極２への通電を独立して制御し、それぞれの検出用電極２に生じる静電容量を独立して検出して処理できるのであれば、複数の検出用電極２に対して制御素子３が一つであっても良い。

また、実施の形態１では、プリント基板の同一平面上に検出用電極２と制御素子３とを配置した例を示したが、プリント基板の一方の面に検出用電極２を配置し、他方の面に制御素子３を配置しても良い。

実施の形態２．
図４は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態２としてのハンドドライヤの断面図である。実施の形態２に係る手乾燥装置は、実施の形態１で説明した静電容量検出型近接センサ構造体１を、手挿入部５を形成する面のうち、後側の面をなす後壁５ｂに二つ配置している。すなわち、上側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２０が、手挿入部５の上方側に設けられ、下側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２１が、手挿入部５の下方の空間に設けられている。そして、上側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２０と下側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２１のそれぞれの検出用電極２へは同時に通電されない（同時に動作しない）ように時間的にずれて通電されている。その他の構成や動作については実施の形態１と同様である。

実施の形態２によれば、手挿入部５の上方側と下方側とにそれぞれ静電容量検出型近接センサ構造体１が設けられているため、手挿入部５へ挿入される手を高精度に検知できる。特に、手挿入部５の上下方向の範囲を広くすることができるとともに、上側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２０と下側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２１とが独立して手挿入部５内の手の有無を検知するため、手挿入部５に挿入されている手の上下方向の位置を、上側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２０及び下側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２１の検知状態に基づいて検知することができる。したがって、手が手挿入部５の奥まで十分に挿入されてから空気流発生装置を動作させることができ、手が十分に挿入されないまま空気流発生装置が動作し、手からユーザの顔や体へ水滴が飛散することを防止できる。

なお、実施の形態２では、手挿入部５を形成する後壁５ｂに二つの静電容量検出型近接センサ構造体１を設けた例を示したが、前壁５ａに二つ設けても良い。

また、実施の形態２では、上下方向に二つの静電容量検出型近接センサ構造体１を設けた例を示したが、左右方向に設ければ、左右の検知範囲を広くすることができるとともに、左右方向の手の位置を検知できる。

また、実施の形態２では、上下方向に二つの静電容量検出型近接センサ構造体１を設けた例を示したが、静電容量検出型近接センサ構造体１を設ける数は二つに限定されることはなく、三つ以上設けてさらに検知範囲を広くしたり、手の位置検知の精度を高めてもよい。もちろん、手挿入部５を形成する一つの面だけでなく、手挿入部５を形成する複数の面にそれぞれ複数の静電容量検出型近接センサ構造体１を設けても良い。

実施の形態３．
図５は、本発明にかかる手乾燥装置の実施の形態３としてのハンドドライヤの断面図である。実施の形態３に係る手乾燥装置は、実施の形態１で説明した静電容量検出型近接センサ構造体１を、手挿入部５を形成する面のうち、三つの面にそれぞれ配置している。すなわち、手挿入部５を形成する前壁５ａ、後壁５ｂ及び底壁５ｃにそれぞれ前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８及び底面手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２２を設けている。そして、前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体７、後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体８及び底面手検出用静電容量検出型近接センサ構造体２２のそれぞれの検出用電極２へは同時に通電されない（同時に動作しない）ように時間的にずれて通電されている。その他の構成や動作については実施の形態１と同様である。

実施の形態３によれば、手挿入部５を形成する底面にも静電容量検出型近接センサ構造体１を設けているため、手が手挿入部５の奥まで十分に挿入されてから空気流発生装置を動作させることができ、手が十分に挿入されないまま空気流発生装置が動作し、手からユーザの顔や体へ水滴が飛散することを防止できる。

以上のように、本発明にかかる手乾燥装置は、複数の静電容量検出型近接センサの各々の検出精度を高くできる点で有用であり、手挿入部に挿入された手を検知する手検知センサを複数の静電容量検出型近接センサで構成した場合に手の検知精度を高くできる点で有用である。

１静電容量検出型近接センサ構造体、２検出用電極、３制御素子、４プリント基板、５手挿入部、５ａ前壁、５ｂ後壁、５ｃ底壁、６制御部、７前側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、８後側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、９スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体、１０ハンドドライヤ、１１コネクタ、１４通風路、２０上側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、２１下側手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、２２底面手検出用静電容量検出型近接センサ構造体、３０空気流発生装置、３２ノズル、３４操作部、１００筐体。

第１の方式は、開放空間に向けて設置された一つの検出用電極が共通接地電位（又は共通基準電位）に対して形成する静電容量（すなわち、対地容量）を適切な方法で検出及び測定する。検出用電極に被検出体が接近すると、被検出体の影響により静電容量が変動するため、この変化を測定することで被検出体の接近を検出する。

スイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９は、操作部３４が手で触れられて操作されたか否かをスイッチ操作検出用静電容量検出型近接センサ構造体９に生じる静電容量に基づいて検知するものであり、空気流発生装置３０の電源の入切（すなわち、運転の入切）を切り替えるものである。なお、操作部３４には、静電容量検出型近接センサ構造体１を複数配置して、それぞれに空気流発生装置３０で生成する風の風量を切り替える機能や、ノズル３２から吹き出す前に空気を加熱する不図示のヒータの入切を切り替える機能を持たせても良い。

また、実施の形態１では、静電容量検出型近接センサ構造体１を手検出用に２個、スイッチ操作検出用に１個配置した場合を例としたが、例えば、手検出用を手前側及び奥側それぞれ２個ずつにしたり、スイッチ操作検出用を２個配置するなど、静電容量検出型近接センサ構造体１を使用する数は要求された手検知範囲に合わせて適宜変更すればよい。

Claims

静電容量検出用電極に生じる静電容量を検出して被検出体の有無を検知する静電容量検出型センサを備えた手乾燥装置であって、
前記静電容量検出型センサを複数有し、複数の静電容量検出型センサの一つを動作させている間、他の静電容量検出型センサの少なくとも一つの動作を停止させることを特徴とする手乾燥装置。
前記複数の静電容量検出型センサを時間的にずらして動作させることを特徴とする請求項１に記載の手乾燥装置。
ユーザが手を挿入可能な手挿入部と該手挿入部へ繋がる送風口とが形成された筐体と、
前記筐体の内部に設置された高圧空気流発生装置と、前記手挿入部にユーザの手が挿入されたことを検知する手検知センサと、
前記手検知センサがユーザの手を検知した場合に、前記高圧空気流発生装置を駆動して、前記送風口から前記手挿入部に空気流を噴射させる制御部とを有し、
前記複数の静電容量検出型センサが、前記手検知センサとして用いられたことを特徴とする請求項１又は２に記載の手乾燥装置。
前記複数の静電容量検出型センサのいずれかの動作を終了させてから、他の静電容量検出型センサの動作を開始させるまでの間に、前記複数の静電容量検出型センサの全ての動作を停止する非動作期間を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の手乾燥装置。
前記手検知センサは、前記手挿入部を囲む面の一つに前記複数の静電容量検出型センサを配置して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の手乾燥装置。
前記手検知センサは、前記手挿入部を囲む面の２以上に前記静電容量検出型センサを配置して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の手乾燥装置。
電源のオン／オフを切り替える電源スイッチ及び前記高圧空気流発生装置で発生させる風量を調節する風量調節スイッチの少なくとも一方を、前記静電容量検出型センサを用いて構成した操作部を備え、
前記操作部を構成する静電容量検出型センサは、前記手検知センサを構成する静電容量検出型センサの少なくとも一つと、動作時間が重なることを特徴とする請求項３に記載の手乾燥装置。
電源のオン／オフを切り替える電源スイッチ及び前記高圧空気流発生装置で発生させる風量を調節する風量調節スイッチの少なくとも一方を、前記静電容量検出型センサを用いて構成した操作部を備え、
前記操作部を構成する静電容量検出型センサ及び前記手検知センサを構成する静電容量検出型センサは、全てが時間的にずれて動作することを特徴とする請求項３に記載の手乾燥装置。