静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置
【課題】操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができ、水滴などによる誤動作を防止することができる静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置を提供する。
【解決手段】回動操作部に設けられた回動電極と、本体部に設けられた検出電極と、回動操作部に近接して設けられ、検出電極と電気的に結合されたタッチ電極と、検出電極とタッチ電極との少なくとも一部と対向して静電結合されたシールド電極と、検出電極と等電位であるシールド電位、接地電位と、を切り替えてシールド電極に印加する切替回路とを備え、本体部に対する回動操作部の変位に従って、回動電極と検出電極との対向面積が変化し、シールド電極にシールド電位を印加している際に回動操作部への接触を検出し、シールド電極に接地電位を印加している際に回動操作部の回動状態を検出することを特徴とする静電容量式操作スイッチ。
【解決手段】回動操作部に設けられた回動電極と、本体部に設けられた検出電極と、回動操作部に近接して設けられ、検出電極と電気的に結合されたタッチ電極と、検出電極とタッチ電極との少なくとも一部と対向して静電結合されたシールド電極と、検出電極と等電位であるシールド電位、接地電位と、を切り替えてシールド電極に印加する切替回路とを備え、本体部に対する回動操作部の変位に従って、回動電極と検出電極との対向面積が変化し、シールド電極にシールド電位を印加している際に回動操作部への接触を検出し、シールド電極に接地電位を印加している際に回動操作部の回動状態を検出することを特徴とする静電容量式操作スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置に関し、具体的には静電容量式の操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が指などで触れるだけで操作することのできる、いわゆるタッチスイッチなどと呼ばれるスイッチには、抵抗膜式、超音波式、あるいは静電容量式などの検出方式がある。これらの中でも、人が指などで触れたときに生ずる静電容量の変化を利用する静電容量式センサは可動部が不要であり、デザインの自由度が高いなどの利点があるため広く普及している。
【０００３】
静電容量式のセンサには、人がスイッチに「触れる」ことによって、「ＯＮ／ＯＦＦ」のディジタル的なスイッチ操作を行うだけではなく、指などでスイッチを「なぞる」ことによって、指の接触位置を検出してアナログ的な調整操作を行うものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１（特開２００４−３３３３０２号公報）に記載された装置は、例えば携帯音楽プレーヤーなどの携帯機器やパソコンのタッチパッドなどに使用されており、機械的な操作スイッチのような可動部を必要としない。そのため、操作スイッチ部分を薄くしたり、小型化することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１（特開２００４−３３３３０２号公報）に記載された装置では、人は指などでセンサ部に触れた状態でしか操作入力を行うことはできない。そのため、人が指などをセンサ部から離しても、これらの機器は操作結果を有効のまま継続させる必要がある。携帯音楽プレーヤーやパソコンなどであれば、操作結果（音量やカーソル位置など）を表示画面に表示できるため問題はない。一方、例えば洗面所などに設置された水栓装置であれば、表示部を別途設けない限り水量や水温の調整結果を表示することはできない。
【０００５】
これに対して、スライド操作レバー、回動つまみ、あるいは傾斜レバーなど機械的な操作部を水栓装置に使用すれば、人はこれらの操作部の状態を目視することで操作結果（水量や水温など）を確認することができる。そこで、静電容量の変化を利用して、回転検出を行うことができるものがある（例えば、特許文献２および３）。特許文献２（特開昭５８−１２３４１９号公報）および特許文献３（特開平７−９１９０６号公報）に記載された装置を回動式の操作部に使用すれば、人は操作結果を確認することができ、さらに可変抵抗やブラシなどの電気的な接点等を必要としないため、この操作部は耐久性、あるいは防塵性などに優れる。
【０００６】
しかしながら、水栓装置における吐水／止水の切替操作においては、回動式の操作部よりも、タッチ式の操作部の方が使い易い。前述のように、タッチ式の操作部には静電容量式のセンサが代表的なものとして使用される。特許文献２（特開昭５８−１２３４１９号公報）および特許文献３（特開平７−９１９０６号公報）に記載された装置を水栓装置の操作部に使用した場合には、回動つまみやレバーなどの回動操作の検出は可能であるが、スイッチに「触れる」ことで「ＯＮ／ＯＦＦ」を切り替えるディジタル的なスイッチ操作を行うことはできない。
【０００７】
また、静電容量式のセンサは、一般的に、人体以外の例えば水滴などが検出電極に付着すると誤動作を生ずるおそれがある。そこで、検出電極の近くにシールド電極を設け、検出電極とシールド電極とを等電位で駆動して、シールド電極周囲の物体の影響を除去するものがある（例えば、特許文献４）。しかしながら、特許文献４（特開２００１−３５３２７号公報）に記載された装置を水栓装置の操作部に使用した場合には、シールド電極を設けるための空間が必要となるため、その操作部がより大きくなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−３３３３０２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２３４１９号公報
【特許文献３】特開平７−９１９０６号公報
【特許文献３】特開２００１−３５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の態様は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる、あるいは水滴などの外乱による誤動作を防止することができる静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、本体部と、前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、を備え、前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチが提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電容量式操作スイッチと、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、前記給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする水栓装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる、あるいは水滴などの外乱による誤動作を防止することができる静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、本体部と、前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、を備え、前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、回動操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる。また、水滴などの外乱による誤動作を防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、待機状態においては、前記シールド電極に前記シールド電位を印加して前記使用者の接触を待ち、前記使用者の接触を検出した場合においては、前記切替回路を切り替えて、前記シールド電極に前記接地電位を印加して前記回動操作部の回動を検出することを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、待機状態においては、回動操作部に接触した対象物が人体であるか否かをより的確に判定することができる。一方、使用者の接触を検出した場合においては、使用者の回動操作部による回動操作をより精度良く検出することができる。
【００１４】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記シールド電極への前記シールド電位の印加と、前記シールド電極への前記接地電位の印加と、の前記切替回路の切り替えは、時間分割で交互に行われることを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、使用者が回動操作部に指などで触れたか否かにかかわらず、回動操作部による回動操作と、回動操作部へのタッチ操作と、を交互に検出することができる。つまり、例えばこの静電容量式操作スイッチが水栓装置に備えられた場合には、使用者が回動操作部に指などで触れて水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
【００１５】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記タッチ電極と前記使用者との間における静電容量は、前記タッチ電極と前記シールド電極との間における静電容量よりも大きく、且つ前記回動電極と前記シールド電極との間における静電容量は、前記回動電極と前記検出電極の間における静電容量よりも大きいことを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、シールド電極のシールド効果が、人体に対しては十分に機能せず、水滴などの小さなもの及び回動検出の電極に対しては十分に機能する。よって、使用者の回動操作部へのタッチ操作をより的確に検出することができる。また、回動操作部に人体が接触しているか否かにかかわらず、検出電極は回動電極の回動状態を同じ感度で検出することができる。
【００１６】
また、第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記回動操作部は、金属からなるケースを有することを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、使用者が回動操作部の何処の部分を触ったとしても、使用者のタッチ操作に対して敏感に反応することができる。回動電極と検出電極とを含む周辺が、接地と電気的に結合したタッチ電極によって覆われるため、使用者の回動操作部による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００１７】
また、第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明の静電容量式操作スイッチと、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、前記給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする水栓装置である。
この水栓装置によれば、使用者は、静電容量式操作スイッチに指などで触れることによって、水栓本体から吐水される水の吐止水をより的確に操作することができる。一方、使用者は、静電容量式操作スイッチを回動させることによって、水栓本体から吐水される水の温度などをより的確に調整することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる静電容量式操作スイッチを例示した分解模式図である。
また、図２は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチを側方から眺めた断面模式図である。
【００１９】
本実施形態の静電容量式操作スイッチは、本体部６２と、本体部６２に支持された回動操作部６０と、を有している。回動操作部６０は、図１に矢印で表したように、本体部６２に対して回動することができる。使用者は、回動操作部６０の外周を握ったり、または上面に指を乗せるなどして回動させることによって、例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。本体部６２は、水栓装置に限らず、回動式の操作スイッチを要する装置の一部として設けることができる。
【００２０】
回動操作部６０の内側には、回動操作部６０の回動状態を検出する回動電極１０が設けられている。回動電極１０は、回動操作部６０に固定されており、回動操作部６０と共に回動することができる。また、回動電極１０の回動軸と、回動操作部６０の回動軸と、は略一致している。回動電極１０は、例えば、図１に表したように、回動軸に対して非対称な形状を有している。
【００２１】
一方、本体部６２には、回動電極１０に対向するように、検出電極２０が設けられている。検出電極２０は、図１に表したように、例えば略扇形の形状を有し、本体部６２には４つの検出電極２０が固定されている。但し、検出電極２０の個数はこれだけに限られるわけではなく、複数の検出電極が設けられていればよい。また、検出電極２０の形状は、略扇形に限られるわけではなく、回動方向に従って面積が順次増加するパターンと、順次減少するパターンと、を有する形状であってもよい。
【００２２】
検出電極２０に対する回動電極１０の変位（回動）に従って、回動電極１０と検出電極２０との対向面積は変化する。そのため、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、検出電極２０に対する回動電極１０の位置を検出することによって、回動操作部６０の本体部６２に対する回動状態を検出することができる。すなわち、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出することができる。これにより、前述したように、使用者は例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。
【００２３】
回動電極１０の上方には、タッチ電極３０が設けられている。タッチ電極３０は、回動操作部６０の外部に露出していてもよいが、後述する回路部分の静電破壊などに対する耐性を考慮すると、回動操作部６０の表面とは絶縁された状態で、回動操作部６０の内部に設けられることがより好ましい。
【００２４】
なお、タッチ電極３０は、例えば回動操作部６０の上面を金属とし、これと静電結合されている構成でもよい。これによれば、使用者が回動操作部６０の金属製の上面に少し触れただけでも、タッチ電極３０全体に触れたように作用する。よって、タッチ電極３０は、使用者の操作に対してより敏感に反応することができる。また、使用者が回動操作部６０に触れて操作している場合には、回動電極１０および検出電極２０は、使用者の人体を介して接地されたタッチ電極３０で覆われることになるため、静電容量式操作スイッチのノイズに対する耐性がより向上する。
【００２５】
回動電極１０と、タッチ電極３０と、は電気的に結合されている。結合方法は、図２に表したように、導線などによって直結させる方法でもよい。但し、静電容量式操作スイッチの動作の安定性を考慮すると、後に詳述するように、静電結合による方法がより好ましい。このように、回動電極１０と、タッチ電極３０と、が電気的に結合されることによって、検出電極２０はタッチ電極３０と電気的に結合される。したがって、検出電極２０は、回動電極１０およびタッチ電極３０を介して、使用者が回動操作部６０に触れたことを検出することができる。すなわち、使用者の回動操作部６０へのタッチ操作を検出することができる。これにより、使用者は例えば水栓装置の吐水／止水などを操作することができる。
【００２６】
本体部６２の中央部には、タッチ電極３０と対向するように、シールド電極４０が設けられている。このシールド電極４０は、タッチ電極３０と電気的に結合されている。但し、シールド電極４０とタッチ電極３０とを導線などによって直結させると、タッチ電極３０の電位がシールド電極４０と常に等電位となるため、タッチ電極３０が使用者の操作を検出できなくなる。これは、シールド電極４０の効果が大きすぎると、使用者の人体による電圧変化を完全にシールドしてしまうためである。
【００２７】
そこで、シールド電極４０は、タッチ電極３０と接続された回動電極１０に近づくように設けられ、回動電極１０と適当な容量で静電結合される。ここで、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量、これはシールド電極４０と回動電極１０との間における静電容量となるが、この静電容量がタッチ電極３０と使用者の人体との間における静電容量よりも小さくなるように設定する。静電容量は、電極の面積や厚み、あるいは電極同士の空間距離などによって調整される。タッチ電極３０と人体との間における静電容量を、タッチ電極３０とシールド電極４０との間における静電容量よりも大きく設定することで、シールドの効果が人体に対して十分に働かないようになる。
【００２８】
更に、回動電極１０とシールド電極４０との間における静電容量が、回動電極１０と検出電極２０との間における静電容量よりも大きくなるように設定する。図２に表した静電容量式操作スイッチであれば、それぞれの電極の面積を変更することで、それぞれの静電容量を調整することができる。これにより、回動状態の検出においては、シールド電極４０のシールド効果が十分に働き、回動状態を安定して検出できる。
【００２９】
なお、図１および図２に表した静電容量式操作スイッチにおいては、回動操作部６０が回動され、および本体部６２が固定された場合を例に挙げて説明したが、これだけに限られるわけではない。回動操作部６０が固定され、本体部６２が回動されてもよい。また、回動操作部６０と本体部６２とが回動されてもよい。すなわち、回動電極１０と、検出電極２０と、が相対的に回動できれば操作スイッチとして機能できるため、例えば、検出電極２０の固定が必要といった制約は無い。
【００３０】
図３は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路構成を例示する模式図である。
本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路は、シールド電極４０と検出電極２０とを等電位にする回路と、シールド電極４０を接地させる回路と、を切り替える切替回路７０を有している。また、静電容量式操作スイッチの回路は、検出電極２０を切り替える切替回路７２と、検出電極２０から出力された部分をシールドするシールド線７４と、検出電極２０と等電位であるシールド電圧を発生するシールド電圧発生部７６と、検出電極２０が検出した静電容量の変化を検出する静電容量検出部８０と、タッチ電極３０への人体の接触および回動電極１０の回動状態を判定する判定部８２と、を有している。
【００３１】
本実施形態の静電容量式操作スイッチは、例えば水栓装置などの機器が未使用状態、すなわち待機状態においては、シールド電極４０とシールド電圧発生部７６の出力とが繋がる方に切替回路７０を切り替えている。したがって、機器の待機状態においては、シールド電極４０と検出電極２０とは等電位になっている。
【００３２】
ここで、例えば回動操作部６０の上面に水滴などが付いた場合には、タッチ電極３０と水滴との間において静電結合が発生する。この静電結合による静電容量の変化は、タッチ電極３０から回動電極１０を介して電気的に結合された検出電極２０へ出力されようとする。しかし、水滴自体が有する大地に対する静電容量は小さいため、タッチ電極３０への影響は小さく、シールド電極４０の作用によって、水滴とタッチ電極３０と検出電極２０とはほぼ等電位のままとなる。したがって、タッチ電極３０と水滴との間において発生した静電容量の変化は、検出電極２０へ出力されず、静電容量検出部８０へ出力されることもない。
【００３３】
言い換えれば、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量に対して小さい静電容量変化は、シールド電極４０が十分に作用し、検出電極２０へ出力されにくい。一方、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量に対して大きい静電容量変化は、シールド電極４０の効果が不足するため、検出電極２０へ出力されやすい。したがって、回動操作部６０の上面に水滴などが付いたことによる静電容量の変化は、静電容量検出部８０には殆ど出力されないため、判定部８２は人体が接触したとは判定しない。
【００３４】
これに対して、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れた場合には、タッチ電極３０と指（人体）を介して、大地との間において大きな静電容量が発生する。ここで、タッチ電極３０と人体と大地との間における静電容量は、タッチ電極３０とシールド電極４０との間における静電容量よりも大きくなる。そのため、シールド電極４０によるシールド効果は小さい。したがって、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れたことによる静電容量の変化は、シールド電極４０による影響を少し受けつつ、検出電極２０へ出力される。
【００３５】
検出電極２０へ出力された検出出力は、静電容量検出部８０へ出力される。静電容量検出部８０は、検出電極２０からの検出出力に基づいて静電容量の変化を検出する。このようにして、判定部８２は静電容量検出部８０の検出出力に基づいて、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れたことを判定する。
【００３６】
つまり、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、機器の待機状態においてはシールド電極４０にシールド電圧が印加されているため、回動操作部６０の上面に水滴などが付いた場合に生ずる誤動作を防止することができる。一方、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れた場合には、大きな静電容量が発生することによってシールド電極４０の効果が不十分となり、静電容量式操作スイッチは、使用者のタッチ操作をより的確に検出することができる。
【００３７】
続いて、使用者が回動操作部６０を回動させて、例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整する場合には、前述の機器の待機状態のように、シールド電極４０にシールド電圧が印加されたままでは、シールド電極４０の影響を受けて、回動電極１０の電位が検出電極２０の電位と近い値となる。そのため、回動状態を検出できないおそれがある。すなわち、シールド電極４０の作用によって、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出できないおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、タッチ電極３０によって人体の接触を検出すると、切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。切替回路７０が接地の方に切り替えられると、シールド電極４０は接地されるため、回動電極１０は接地電位と静電結合することになる。ここで、タッチ電極３０から人体を介して大地と結合していても、これと並列に、接地された（大地と結合した）シールド電極４０とタッチ電極３０とが静電結合しているため、人体の影響は小さくなる。そのため、回動操作部６０に人体が接触しているか否かにかかわらず、検出電極２０は回動電極１０の回動状態を同じ感度で検出することができる。これにより、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態を大きな感度で検出できる。そのため、静電容量検出部８０の検出精度は向上する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、機器の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えている。そのため、対象物と大地との静電結合の大きさによってシールド電極４０のシールド効果が変化し、その結果、対象物に対する検出感度が変化し、回動操作部６０に接触した対象物が人体であるか、水滴等の検出を除外したいものであるか否かをより的確に判定することができる。一方、人体の接触を検出すると、静電容量式操作スイッチは切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。そのため、静電容量式操作スイッチは、使用者の回動操作部６０による回動操作をより精度良く検出することができる。
【００４０】
なお、切替回路７０の切り替え動作は、時間分割で交互に行われてもよい。これによれば、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチは、回動操作部６０による回動操作と、回動操作部６０へのタッチ操作と、を交互に検出することができる。つまり、例えば使用者が回動操作部６０に指などで触れて水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
【００４１】
図４は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置を例示する模式図である。
また、図５は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の例示するブロック図である。
図４および図５に表した水栓装置は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチ１００と、制御部１１０と、モータ１２０と、水および湯を混合する混合弁１３０と、開閉弁としての機能を有する電磁弁１４０と、水栓本体１５０と、を備えている。
【００４２】
制御部１１０は、静電容量式操作スイッチ１００からの検出出力に基づいて、モータ１２０および電磁弁１４０の駆動を制御する。モータ１２０は、制御部１１０の指示に基づいて混合弁１３０を駆動し、設定された水温となるように水および湯を混合させる。一方、電磁弁１４０は、制御部１１０の指示に基づいて弁の開閉駆動を行い、混合弁１３０から供給された水を水栓本体１５０へ通水したり止水したりする。すなわち、制御部１１０は、モータ１２０、混合弁１３０、および電磁弁１４０の駆動を制御することによって、水栓本体１５０から吐水される水の流量や温度の制御、および吐止水の制御を行う。なお、混合弁１３０から電磁弁１４０に供給され、水栓本体１５０から吐水される水は、冷水のみならず、加熱されたお湯、あるいは冷水とお湯との混合水も含むものとする。
【００４３】
静電容量式操作スイッチ１００は、例えば洗面所やキッチンなどのカウンター１８０などに設けられる。使用者は、図４に表した矢印Ａのように、静電容量式操作スイッチ１００の上面に指などで触れることによって、水栓本体１５０から吐水される水の吐止水を操作することができる。一方、使用者は、図４に表した矢印Ｂのように、静電容量式操作スイッチ１００を回動させることによって、水栓本体１５０から吐水される水の温度などを調整することができる。
【００４４】
このように、静電容量式操作スイッチ１００をカウンター１８０に設けることによって、水栓本体１５０はすっきりとしたデザインを有することができる。さらに、静電容量式操作スイッチ１００の大きさを比較的自由に設定できるため、その大きさを使用者が操作し易い大きさに設定することができる。
【００４５】
また、図４に表したように、静電容量式操作スイッチ１００は水栓本体１５０に設けられてもよい。これによれば、使用者は、洗面所やキッチンなどのカウンター１８０の上面を広く利用することができる。さらに、カウンター１８０はすっきりとしたデザインを有することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の具体例を表す模式図である。
【００４７】
まず、静電容量式操作スイッチ１００は、水栓装置の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えてシールド電極４０にシールド電圧を印加している（ステップＳ１０２）。このとき、静電容量検出部８０は、検出電極２０から出力される静電容量の変化を検出している（ステップＳ１０４）。続いて、判定部８２は静電容量検出部８０からの検出出力に基づいて、回動操作部６０への人体の接触が有ったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。回動操作部６０への人体の接触が有ったことを判定部８２が検出すると（ステップＳ１０６：Ｙ）、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００４８】
電磁弁１４０が開放されている場合には（ステップＳ１０８：Ｙ）、制御部１１０は電磁弁１４０を閉駆動させる（ステップＳ１１０）。一方、電磁弁１４０が閉止されている場合には（ステップＳ１０８：Ｎ）、制御部１１０は電磁弁１４０を開駆動させる（ステップＳ１１２）。すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れるごとに、水栓本体１５０からの吐水と止水とが切り替わる。
【００４９】
続いて、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かを再度判断する（ステップＳ１１４）。電磁弁１４０が開放されている場合、すなわち吐水状態では（ステップＳ１１４：Ｙ）、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させる（ステップＳ１１６）。一方、電磁弁１４０が開放されていない場合、すなわち止水状態では（ステップＳ１１４：Ｎ）、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に接続したままで（ステップＳ１０２）、静電容量検出部８０は検出電極２０から出力される静電容量の変化を再度検出する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
これに対して、ステップＳ１０６において回動操作部６０への人体の接触が有ったことを判定部８２が検出しない場合には（ステップＳ１０６：Ｎ）、電磁弁１４０の切り替えを行うことなく、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かの判断（ステップＳ１１４）に進む。以降は前述の通りである。
【００５１】
すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れず、且つ水栓本体１５０から水が吐水されていない待機状態においては、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えることはない。したがって、水栓装置の待機状態においては、静電容量式操作スイッチ１００はシールド電極４０にシールド電圧を印加しつつ、使用者の接触を待っている。
【００５２】
電磁弁１４０が開放され、水栓本体１５０から水が吐水されている場合には（ステップＳ１１４：Ｙ）、前述したように、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させる（ステップＳ１１６）。これにより、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態（回転量）を大きな感度で検出できる（ステップＳ１１８）。
【００５３】
続いて、制御部１１０は、静電容量検出部８０で検出された検出電極２０に対する回動電極１０の回転量を目標温度に換算して、モータ１２０を介して混合弁１３０を制御する（ステップＳ１２０）。続いて、制御部１１０は、混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになったか否かを判断する（ステップＳ１２２）。混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになっていない場合には（ステップＳ１２２：Ｎ）、制御部１１０はモータ１２０を介して混合弁１３０を制御する（ステップＳ１２４）。一方、混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになっている場合には（ステップＳ１２２：Ｙ）、混合弁１３０の制御は行わない。そして、静電容量式操作スイッチ１００は、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えてシールド電極４０にシールド電圧を印加する状態に戻る（ステップＳ１０２）。
【００５４】
図７は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の他の具体例を表す模式図である。
本具体例の水栓装置は、図６に表したステップＳ１１４の判断動作を行わない。すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、あるいは水栓本体１５０から水が吐水されているか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させることができる（ステップＳ１１６）。その他の動作は、図６に表した動作と同様である。
【００５５】
このように、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、あるいは水栓本体１５０から水が吐水されているか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチ１００が切替回路７０を交互に切り替えることで、使用者は水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
一方、図６に表した具体例の動作であれば、回動状態の検出よりもタッチ操作の検出が優先的に行われるため、特に止水状態からタッチ操作によって吐水を開始するまでの反応が速いという１つの長所がある。
【００５６】
なお、本具体例の水栓装置は、図示しないタイマーを備えていてもよい。これによれば、静電容量式操作スイッチ１００は、切替回路７０の切り替え動作を時間分割で交互に行うことができ、このタイマーの値を調整することで、検出回路の消費電力と反応速度とを調整することが可能となる。
【００５７】
次に、本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図８は、本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例を例示する模式図である。
本変形例の静電容量式操作スイッチのタッチ電極２３０は、図８に表したように、回動電極１０に向かって延在する突起部２３０ａと、回動電極１０に対向する対向部２３０ｂと、を有している。そして、タッチ電極２３０と回動電極１０とは、導線によってではなく、静電結合によって電気的に結合している。その他の構造は、図２に表した静電容量式操作スイッチの構造と同様である。
【００５８】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、タッチ電極２３０が操作面に露出していたり、直ぐ近くに金属部分があるなどの理由により、使用者の人体とタッチ電極２３０との静電結合が大きすぎる場合に、そのタッチ電極２３０の検出感度を抑えることができる。そのため、シールド電極４０の効果を調整し、検出電極２０などの回路側へのノイズ伝搬を低減させることができる。したがって、静電容量式操作スイッチの動作がより安定する。
【００５９】
図９は、本実施形態の静電容量式操作スイッチの他の変形例を例示する模式図である。 本変形例の静電容量式操作スイッチの回動操作部は、金属からなるケースを有する。そのため、図９に表したように、回動操作部の金属ケースとタッチ電極３３０とは一体となり、互いの機能を共有することができる。なお、回動電極１０は回転操作部３３０に固定するが、電気的には接続しない。タッチ電極３３０は、回動電極１０に向かって延在する突起部３３０ａと、回動電極１０に対向する対向部３３０ｂと、を有している。その他の構造は、図２に表した静電容量式操作スイッチの構造と同様である。
【００６０】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、使用者が回動操作部（タッチ電極３３０）の何処の部分を触ったとしても、敏感に反応することができる。これは、回動操作部の露出部のほぼ全体が、金属からなっているためである。この場合、タッチ電極３３０の対向部３３０ｂと、回動電極１０と、の間の距離は、図８に表した静電容量式操作スイッチにおける対向部２３０ｂと、回動電極１０と、の間の距離よりも大きく設定されることが好ましい。これは、タッチ電極３３０の対向部３３０ｂと、回動電極１０と、の間における静電容量を減らして、静電容量式操作スイッチの動作をより安定させるためである。
【００６１】
また、回動電極１０と、検出電極２０と、を含む周辺が、接地と電気的に結合したタッチ電極３３０によって覆われるため、使用者の回動操作部による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００６２】
図１０は、本実施形態の静電容量式操作スイッチのさらに他の変形例を例示する模式図である。
また、図１１は、本変形例の回動操作部の内部を眺めた模式図である。なお、図１１（ａ）は、本変形例の回動操作部の内部を斜めから眺めた斜視模式図であり、図１１（ｂ）は、本変形例の回動操作部の内部を側方から眺めた断面模式図である。
【００６３】
本変形例の静電容量式操作スイッチにおいては、回動電極４１０が回動操作部６０の側面部に延在している。また、シールド電極４４０は、本体部６２の中央部ではなく、本体部の側面部に設けられている。これに伴い、検出電極４２０は、本体部６２の中央部まで延在している。
【００６４】
回動電極４１０は、図１１に表したように、半円状の電極部４１０ａと、円筒状の側面部４１０ｂと、を有している。この回動電極４１０は、例えば金属板材の接合や、金属の切削加工によって得ることができる。この場合、半円状の電極部４１０ａは、図２、図８、および図９に表した回動電極４１０と同様に、検出電極４２０およびタッチ電極３０との間において静電結合されている。一方、側面部４１０ｂは、本体部の側面部に設けられたシールド電極４４０との間において静電結合されている。
【００６５】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、回動電極４１０（半円電極部４１０ａ）と検出電極４２０との対向面積がより広くなり、さらに回動電極４１０（側面部４１０ｂ）とシールド電極４４０との対向面積がより広くなる。そのため、回動電極４１０（半円電極部４１０ａ）と検出電極４２０との間における静電結合と、回動電極４１０（側面部４１０ｂ）とシールド電極４４０との間における静電結合と、がより大きくなる。したがって、使用者の回動操作部６０へのタッチ操作を検出する際、および使用者の回動操作部６０による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００６６】
次に、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図１２は、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例を例示する上面模式図である。なお、図１２（ａ）は、回動電極を上面から眺めた上面模式図であり、図１２（ｂ）は、検出電極およびシールド電極を上面から眺めた上面模式図である。
【００６７】
図１２（ａ）に表した回動電極１０は、図１、図２、図８、および図９に表した回動電極と同様に、中央部のより小さな半円部１０ａと、外周部のより大きな半円部１０ｂと、が結合した形状を有している。また、図１２（ｂ）に表したシールド電極４０は、図１、図２、図８、および図９に表したシールド電極と同様に、円形状を有している。一方、図１２（ｂ）に表した検出電極２０は、図１、図２、図８、および図９に表したシールド電極と同様に、シールド電極４０の外周部に扇形の形状を有している。
【００６８】
これによれば、回動電極１０と検出電極２０との対向面積がより広くなるため、回動電極１０と検出電極２０との間における静電結合が大きくなる。そのため、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態を大きな感度で検出することができる。
【００６９】
図１３は、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の他の変形例を例示する上面模式図である。なお、図１３（ａ）は、回動電極を上面から眺めた上面模式図であり、図１３（ｂ）は、検出電極およびシールド電極を上面から眺めた上面模式図である。
【００７０】
図１３（ａ）に表した回動電極４１０は、図１０および図１１に表した回動電極と同様に、中央部のより小さな半円部４１０ｄと、中空状の円周部４１０ｅと、が結合した形状を有している。また、図１３（ｂ）に表したシールド電極４４０は、図１０および図１１に表したシールド電極と同様に、中空状の形状を有している。一方、図１３（ｂ）に表した検出電極４２０は、図１０および図１１に表した検出電極と同様に、中央部から外周部に延在するように扇形の形状を有している。
【００７１】
これによれば、回動電極４１０とシールド電極４４０との対向面積がより広くなるため、回動電極４１０とシールド電極４４０との間における静電結合が大きくなる。そのため、図１０および図１１に関して前述したように、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、静電容量式操作スイッチ１００が備えられた機器の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えている。そのため、回動操作部６０に接触した対象物が人体であるか否かをより的確に判定することができる。つまり、水滴などの外乱による誤動作を防止することができる。一方、人体の接触を検出すると、あるいは時間分割で交互に、静電容量式操作スイッチは切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。そのため、静電容量式操作スイッチは、使用者の回動操作部６０による回動操作をより精度良く検出することができる。これらにより、回動操作部６０の回動操作とタッチ操作とを、より的確に検出することができる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、静電容量式操作スイッチ１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや、回動電極１０、検出電極２０、およびシールド電極４０などの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる静電容量式操作スイッチを例示した分解模式図である。
【図２】本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチを側方から眺めた断面模式図である。
【図３】本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路構成を例示する模式図である。
【図４】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置を例示する模式図である。
【図５】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の例示するブロック図である。
【図６】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の具体例を表す模式図である。
【図７】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の他の具体例を表す模式図である。
【図８】本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例を例示する模式図である。
【図９】本実施形態の静電容量式操作スイッチの他の変形例を例示する模式図である。
【図１０】本実施形態の静電容量式操作スイッチのさらに他の変形例を例示する模式図である。
【図１１】本変形例の回動操作部の内部を眺めた模式図である。
【図１２】回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例を例示する上面模式図である。
【図１３】回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の他の変形例を例示する上面模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 回動電極、 １０ａ 半円部、 １０ｂ 半円部、 ２０ 検出電極、 ３０ タッチ電極、 ４０ シールド電極、 ６０ 回動操作部、 ６２ 本体部、 ７０、７２ 切替回路、 ７４ シールド線、 ７６ シールド電圧発生部、 ８０ 静電容量検出部、 ８２ 判定部、 １００ 静電容量式操作スイッチ、 １１０ 制御部、 １２０ モータ、 １３０ 混合弁、 １４０ 電磁弁、 １５０ 水栓本体、 １８０ カウンター、 ２３０ タッチ電極、 ２３０ａ 突起部、 ２３０ｂ 対向部、 ３３０ タッチ電極、 ３３０ａ 突起部、 ３３０ｂ 対向部、 ４１０ 回動電極、 ４１０ａ 半円電極部、 ４１０ｂ 側面部、 ４１０ｄ 半円部、 ４１０ｅ 円周部、 ４２０ 検出電極、 ４４０ シールド電極
【技術分野】
【０００１】
本発明の態様は、一般的に、操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置に関し、具体的には静電容量式の操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が指などで触れるだけで操作することのできる、いわゆるタッチスイッチなどと呼ばれるスイッチには、抵抗膜式、超音波式、あるいは静電容量式などの検出方式がある。これらの中でも、人が指などで触れたときに生ずる静電容量の変化を利用する静電容量式センサは可動部が不要であり、デザインの自由度が高いなどの利点があるため広く普及している。
【０００３】
静電容量式のセンサには、人がスイッチに「触れる」ことによって、「ＯＮ／ＯＦＦ」のディジタル的なスイッチ操作を行うだけではなく、指などでスイッチを「なぞる」ことによって、指の接触位置を検出してアナログ的な調整操作を行うものがある（例えば、特許文献１）。特許文献１（特開２００４−３３３３０２号公報）に記載された装置は、例えば携帯音楽プレーヤーなどの携帯機器やパソコンのタッチパッドなどに使用されており、機械的な操作スイッチのような可動部を必要としない。そのため、操作スイッチ部分を薄くしたり、小型化することができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１（特開２００４−３３３３０２号公報）に記載された装置では、人は指などでセンサ部に触れた状態でしか操作入力を行うことはできない。そのため、人が指などをセンサ部から離しても、これらの機器は操作結果を有効のまま継続させる必要がある。携帯音楽プレーヤーやパソコンなどであれば、操作結果（音量やカーソル位置など）を表示画面に表示できるため問題はない。一方、例えば洗面所などに設置された水栓装置であれば、表示部を別途設けない限り水量や水温の調整結果を表示することはできない。
【０００５】
これに対して、スライド操作レバー、回動つまみ、あるいは傾斜レバーなど機械的な操作部を水栓装置に使用すれば、人はこれらの操作部の状態を目視することで操作結果（水量や水温など）を確認することができる。そこで、静電容量の変化を利用して、回転検出を行うことができるものがある（例えば、特許文献２および３）。特許文献２（特開昭５８−１２３４１９号公報）および特許文献３（特開平７−９１９０６号公報）に記載された装置を回動式の操作部に使用すれば、人は操作結果を確認することができ、さらに可変抵抗やブラシなどの電気的な接点等を必要としないため、この操作部は耐久性、あるいは防塵性などに優れる。
【０００６】
しかしながら、水栓装置における吐水／止水の切替操作においては、回動式の操作部よりも、タッチ式の操作部の方が使い易い。前述のように、タッチ式の操作部には静電容量式のセンサが代表的なものとして使用される。特許文献２（特開昭５８−１２３４１９号公報）および特許文献３（特開平７−９１９０６号公報）に記載された装置を水栓装置の操作部に使用した場合には、回動つまみやレバーなどの回動操作の検出は可能であるが、スイッチに「触れる」ことで「ＯＮ／ＯＦＦ」を切り替えるディジタル的なスイッチ操作を行うことはできない。
【０００７】
また、静電容量式のセンサは、一般的に、人体以外の例えば水滴などが検出電極に付着すると誤動作を生ずるおそれがある。そこで、検出電極の近くにシールド電極を設け、検出電極とシールド電極とを等電位で駆動して、シールド電極周囲の物体の影響を除去するものがある（例えば、特許文献４）。しかしながら、特許文献４（特開２００１−３５３２７号公報）に記載された装置を水栓装置の操作部に使用した場合には、シールド電極を設けるための空間が必要となるため、その操作部がより大きくなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−３３３３０２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１２３４１９号公報
【特許文献３】特開平７−９１９０６号公報
【特許文献３】特開２００１−３５３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の態様は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる、あるいは水滴などの外乱による誤動作を防止することができる静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、本体部と、前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、を備え、前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチが提供される。
【００１０】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電容量式操作スイッチと、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、前記給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする水栓装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる、あるいは水滴などの外乱による誤動作を防止することができる静電容量式操作スイッチ及びそれを用いた水栓装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、本体部と、前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、を備え、前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、回動操作部の回動操作とタッチ操作とを検出することができる。また、水滴などの外乱による誤動作を防止することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、第１の発明において、待機状態においては、前記シールド電極に前記シールド電位を印加して前記使用者の接触を待ち、前記使用者の接触を検出した場合においては、前記切替回路を切り替えて、前記シールド電極に前記接地電位を印加して前記回動操作部の回動を検出することを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、待機状態においては、回動操作部に接触した対象物が人体であるか否かをより的確に判定することができる。一方、使用者の接触を検出した場合においては、使用者の回動操作部による回動操作をより精度良く検出することができる。
【００１４】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記シールド電極への前記シールド電位の印加と、前記シールド電極への前記接地電位の印加と、の前記切替回路の切り替えは、時間分割で交互に行われることを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、使用者が回動操作部に指などで触れたか否かにかかわらず、回動操作部による回動操作と、回動操作部へのタッチ操作と、を交互に検出することができる。つまり、例えばこの静電容量式操作スイッチが水栓装置に備えられた場合には、使用者が回動操作部に指などで触れて水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
【００１５】
また、第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記タッチ電極と前記使用者との間における静電容量は、前記タッチ電極と前記シールド電極との間における静電容量よりも大きく、且つ前記回動電極と前記シールド電極との間における静電容量は、前記回動電極と前記検出電極の間における静電容量よりも大きいことを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、シールド電極のシールド効果が、人体に対しては十分に機能せず、水滴などの小さなもの及び回動検出の電極に対しては十分に機能する。よって、使用者の回動操作部へのタッチ操作をより的確に検出することができる。また、回動操作部に人体が接触しているか否かにかかわらず、検出電極は回動電極の回動状態を同じ感度で検出することができる。
【００１６】
また、第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明において、前記回動操作部は、金属からなるケースを有することを特徴とする静電容量式操作スイッチである。
この静電容量式操作スイッチによれば、使用者が回動操作部の何処の部分を触ったとしても、使用者のタッチ操作に対して敏感に反応することができる。回動電極と検出電極とを含む周辺が、接地と電気的に結合したタッチ電極によって覆われるため、使用者の回動操作部による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００１７】
また、第６の発明は、第１〜第５のいずれか１つの発明の静電容量式操作スイッチと、給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、前記給水流路を開閉する電磁弁と、前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする水栓装置である。
この水栓装置によれば、使用者は、静電容量式操作スイッチに指などで触れることによって、水栓本体から吐水される水の吐止水をより的確に操作することができる。一方、使用者は、静電容量式操作スイッチを回動させることによって、水栓本体から吐水される水の温度などをより的確に調整することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる静電容量式操作スイッチを例示した分解模式図である。
また、図２は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチを側方から眺めた断面模式図である。
【００１９】
本実施形態の静電容量式操作スイッチは、本体部６２と、本体部６２に支持された回動操作部６０と、を有している。回動操作部６０は、図１に矢印で表したように、本体部６２に対して回動することができる。使用者は、回動操作部６０の外周を握ったり、または上面に指を乗せるなどして回動させることによって、例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。本体部６２は、水栓装置に限らず、回動式の操作スイッチを要する装置の一部として設けることができる。
【００２０】
回動操作部６０の内側には、回動操作部６０の回動状態を検出する回動電極１０が設けられている。回動電極１０は、回動操作部６０に固定されており、回動操作部６０と共に回動することができる。また、回動電極１０の回動軸と、回動操作部６０の回動軸と、は略一致している。回動電極１０は、例えば、図１に表したように、回動軸に対して非対称な形状を有している。
【００２１】
一方、本体部６２には、回動電極１０に対向するように、検出電極２０が設けられている。検出電極２０は、図１に表したように、例えば略扇形の形状を有し、本体部６２には４つの検出電極２０が固定されている。但し、検出電極２０の個数はこれだけに限られるわけではなく、複数の検出電極が設けられていればよい。また、検出電極２０の形状は、略扇形に限られるわけではなく、回動方向に従って面積が順次増加するパターンと、順次減少するパターンと、を有する形状であってもよい。
【００２２】
検出電極２０に対する回動電極１０の変位（回動）に従って、回動電極１０と検出電極２０との対向面積は変化する。そのため、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、検出電極２０に対する回動電極１０の位置を検出することによって、回動操作部６０の本体部６２に対する回動状態を検出することができる。すなわち、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出することができる。これにより、前述したように、使用者は例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整することができる。
【００２３】
回動電極１０の上方には、タッチ電極３０が設けられている。タッチ電極３０は、回動操作部６０の外部に露出していてもよいが、後述する回路部分の静電破壊などに対する耐性を考慮すると、回動操作部６０の表面とは絶縁された状態で、回動操作部６０の内部に設けられることがより好ましい。
【００２４】
なお、タッチ電極３０は、例えば回動操作部６０の上面を金属とし、これと静電結合されている構成でもよい。これによれば、使用者が回動操作部６０の金属製の上面に少し触れただけでも、タッチ電極３０全体に触れたように作用する。よって、タッチ電極３０は、使用者の操作に対してより敏感に反応することができる。また、使用者が回動操作部６０に触れて操作している場合には、回動電極１０および検出電極２０は、使用者の人体を介して接地されたタッチ電極３０で覆われることになるため、静電容量式操作スイッチのノイズに対する耐性がより向上する。
【００２５】
回動電極１０と、タッチ電極３０と、は電気的に結合されている。結合方法は、図２に表したように、導線などによって直結させる方法でもよい。但し、静電容量式操作スイッチの動作の安定性を考慮すると、後に詳述するように、静電結合による方法がより好ましい。このように、回動電極１０と、タッチ電極３０と、が電気的に結合されることによって、検出電極２０はタッチ電極３０と電気的に結合される。したがって、検出電極２０は、回動電極１０およびタッチ電極３０を介して、使用者が回動操作部６０に触れたことを検出することができる。すなわち、使用者の回動操作部６０へのタッチ操作を検出することができる。これにより、使用者は例えば水栓装置の吐水／止水などを操作することができる。
【００２６】
本体部６２の中央部には、タッチ電極３０と対向するように、シールド電極４０が設けられている。このシールド電極４０は、タッチ電極３０と電気的に結合されている。但し、シールド電極４０とタッチ電極３０とを導線などによって直結させると、タッチ電極３０の電位がシールド電極４０と常に等電位となるため、タッチ電極３０が使用者の操作を検出できなくなる。これは、シールド電極４０の効果が大きすぎると、使用者の人体による電圧変化を完全にシールドしてしまうためである。
【００２７】
そこで、シールド電極４０は、タッチ電極３０と接続された回動電極１０に近づくように設けられ、回動電極１０と適当な容量で静電結合される。ここで、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量、これはシールド電極４０と回動電極１０との間における静電容量となるが、この静電容量がタッチ電極３０と使用者の人体との間における静電容量よりも小さくなるように設定する。静電容量は、電極の面積や厚み、あるいは電極同士の空間距離などによって調整される。タッチ電極３０と人体との間における静電容量を、タッチ電極３０とシールド電極４０との間における静電容量よりも大きく設定することで、シールドの効果が人体に対して十分に働かないようになる。
【００２８】
更に、回動電極１０とシールド電極４０との間における静電容量が、回動電極１０と検出電極２０との間における静電容量よりも大きくなるように設定する。図２に表した静電容量式操作スイッチであれば、それぞれの電極の面積を変更することで、それぞれの静電容量を調整することができる。これにより、回動状態の検出においては、シールド電極４０のシールド効果が十分に働き、回動状態を安定して検出できる。
【００２９】
なお、図１および図２に表した静電容量式操作スイッチにおいては、回動操作部６０が回動され、および本体部６２が固定された場合を例に挙げて説明したが、これだけに限られるわけではない。回動操作部６０が固定され、本体部６２が回動されてもよい。また、回動操作部６０と本体部６２とが回動されてもよい。すなわち、回動電極１０と、検出電極２０と、が相対的に回動できれば操作スイッチとして機能できるため、例えば、検出電極２０の固定が必要といった制約は無い。
【００３０】
図３は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路構成を例示する模式図である。
本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路は、シールド電極４０と検出電極２０とを等電位にする回路と、シールド電極４０を接地させる回路と、を切り替える切替回路７０を有している。また、静電容量式操作スイッチの回路は、検出電極２０を切り替える切替回路７２と、検出電極２０から出力された部分をシールドするシールド線７４と、検出電極２０と等電位であるシールド電圧を発生するシールド電圧発生部７６と、検出電極２０が検出した静電容量の変化を検出する静電容量検出部８０と、タッチ電極３０への人体の接触および回動電極１０の回動状態を判定する判定部８２と、を有している。
【００３１】
本実施形態の静電容量式操作スイッチは、例えば水栓装置などの機器が未使用状態、すなわち待機状態においては、シールド電極４０とシールド電圧発生部７６の出力とが繋がる方に切替回路７０を切り替えている。したがって、機器の待機状態においては、シールド電極４０と検出電極２０とは等電位になっている。
【００３２】
ここで、例えば回動操作部６０の上面に水滴などが付いた場合には、タッチ電極３０と水滴との間において静電結合が発生する。この静電結合による静電容量の変化は、タッチ電極３０から回動電極１０を介して電気的に結合された検出電極２０へ出力されようとする。しかし、水滴自体が有する大地に対する静電容量は小さいため、タッチ電極３０への影響は小さく、シールド電極４０の作用によって、水滴とタッチ電極３０と検出電極２０とはほぼ等電位のままとなる。したがって、タッチ電極３０と水滴との間において発生した静電容量の変化は、検出電極２０へ出力されず、静電容量検出部８０へ出力されることもない。
【００３３】
言い換えれば、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量に対して小さい静電容量変化は、シールド電極４０が十分に作用し、検出電極２０へ出力されにくい。一方、シールド電極４０とタッチ電極３０との間における静電容量に対して大きい静電容量変化は、シールド電極４０の効果が不足するため、検出電極２０へ出力されやすい。したがって、回動操作部６０の上面に水滴などが付いたことによる静電容量の変化は、静電容量検出部８０には殆ど出力されないため、判定部８２は人体が接触したとは判定しない。
【００３４】
これに対して、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れた場合には、タッチ電極３０と指（人体）を介して、大地との間において大きな静電容量が発生する。ここで、タッチ電極３０と人体と大地との間における静電容量は、タッチ電極３０とシールド電極４０との間における静電容量よりも大きくなる。そのため、シールド電極４０によるシールド効果は小さい。したがって、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れたことによる静電容量の変化は、シールド電極４０による影響を少し受けつつ、検出電極２０へ出力される。
【００３５】
検出電極２０へ出力された検出出力は、静電容量検出部８０へ出力される。静電容量検出部８０は、検出電極２０からの検出出力に基づいて静電容量の変化を検出する。このようにして、判定部８２は静電容量検出部８０の検出出力に基づいて、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れたことを判定する。
【００３６】
つまり、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、機器の待機状態においてはシールド電極４０にシールド電圧が印加されているため、回動操作部６０の上面に水滴などが付いた場合に生ずる誤動作を防止することができる。一方、使用者が回動操作部６０の上面を指などで触れた場合には、大きな静電容量が発生することによってシールド電極４０の効果が不十分となり、静電容量式操作スイッチは、使用者のタッチ操作をより的確に検出することができる。
【００３７】
続いて、使用者が回動操作部６０を回動させて、例えば水栓装置から吐水される水の流量や温度などを調整する場合には、前述の機器の待機状態のように、シールド電極４０にシールド電圧が印加されたままでは、シールド電極４０の影響を受けて、回動電極１０の電位が検出電極２０の電位と近い値となる。そのため、回動状態を検出できないおそれがある。すなわち、シールド電極４０の作用によって、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出できないおそれがある。
【００３８】
そこで、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、タッチ電極３０によって人体の接触を検出すると、切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。切替回路７０が接地の方に切り替えられると、シールド電極４０は接地されるため、回動電極１０は接地電位と静電結合することになる。ここで、タッチ電極３０から人体を介して大地と結合していても、これと並列に、接地された（大地と結合した）シールド電極４０とタッチ電極３０とが静電結合しているため、人体の影響は小さくなる。そのため、回動操作部６０に人体が接触しているか否かにかかわらず、検出電極２０は回動電極１０の回動状態を同じ感度で検出することができる。これにより、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態を大きな感度で検出できる。そのため、静電容量検出部８０の検出精度は向上する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の静電容量式操作スイッチは、機器の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えている。そのため、対象物と大地との静電結合の大きさによってシールド電極４０のシールド効果が変化し、その結果、対象物に対する検出感度が変化し、回動操作部６０に接触した対象物が人体であるか、水滴等の検出を除外したいものであるか否かをより的確に判定することができる。一方、人体の接触を検出すると、静電容量式操作スイッチは切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。そのため、静電容量式操作スイッチは、使用者の回動操作部６０による回動操作をより精度良く検出することができる。
【００４０】
なお、切替回路７０の切り替え動作は、時間分割で交互に行われてもよい。これによれば、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチは、回動操作部６０による回動操作と、回動操作部６０へのタッチ操作と、を交互に検出することができる。つまり、例えば使用者が回動操作部６０に指などで触れて水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
【００４１】
図４は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置を例示する模式図である。
また、図５は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の例示するブロック図である。
図４および図５に表した水栓装置は、本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチ１００と、制御部１１０と、モータ１２０と、水および湯を混合する混合弁１３０と、開閉弁としての機能を有する電磁弁１４０と、水栓本体１５０と、を備えている。
【００４２】
制御部１１０は、静電容量式操作スイッチ１００からの検出出力に基づいて、モータ１２０および電磁弁１４０の駆動を制御する。モータ１２０は、制御部１１０の指示に基づいて混合弁１３０を駆動し、設定された水温となるように水および湯を混合させる。一方、電磁弁１４０は、制御部１１０の指示に基づいて弁の開閉駆動を行い、混合弁１３０から供給された水を水栓本体１５０へ通水したり止水したりする。すなわち、制御部１１０は、モータ１２０、混合弁１３０、および電磁弁１４０の駆動を制御することによって、水栓本体１５０から吐水される水の流量や温度の制御、および吐止水の制御を行う。なお、混合弁１３０から電磁弁１４０に供給され、水栓本体１５０から吐水される水は、冷水のみならず、加熱されたお湯、あるいは冷水とお湯との混合水も含むものとする。
【００４３】
静電容量式操作スイッチ１００は、例えば洗面所やキッチンなどのカウンター１８０などに設けられる。使用者は、図４に表した矢印Ａのように、静電容量式操作スイッチ１００の上面に指などで触れることによって、水栓本体１５０から吐水される水の吐止水を操作することができる。一方、使用者は、図４に表した矢印Ｂのように、静電容量式操作スイッチ１００を回動させることによって、水栓本体１５０から吐水される水の温度などを調整することができる。
【００４４】
このように、静電容量式操作スイッチ１００をカウンター１８０に設けることによって、水栓本体１５０はすっきりとしたデザインを有することができる。さらに、静電容量式操作スイッチ１００の大きさを比較的自由に設定できるため、その大きさを使用者が操作し易い大きさに設定することができる。
【００４５】
また、図４に表したように、静電容量式操作スイッチ１００は水栓本体１５０に設けられてもよい。これによれば、使用者は、洗面所やキッチンなどのカウンター１８０の上面を広く利用することができる。さらに、カウンター１８０はすっきりとしたデザインを有することができる。
【００４６】
次に、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作について、図面を参照しつつ説明する。
図６は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の具体例を表す模式図である。
【００４７】
まず、静電容量式操作スイッチ１００は、水栓装置の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えてシールド電極４０にシールド電圧を印加している（ステップＳ１０２）。このとき、静電容量検出部８０は、検出電極２０から出力される静電容量の変化を検出している（ステップＳ１０４）。続いて、判定部８２は静電容量検出部８０からの検出出力に基づいて、回動操作部６０への人体の接触が有ったか否かを判断する（ステップＳ１０６）。回動操作部６０への人体の接触が有ったことを判定部８２が検出すると（ステップＳ１０６：Ｙ）、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かを判断する（ステップＳ１０８）。
【００４８】
電磁弁１４０が開放されている場合には（ステップＳ１０８：Ｙ）、制御部１１０は電磁弁１４０を閉駆動させる（ステップＳ１１０）。一方、電磁弁１４０が閉止されている場合には（ステップＳ１０８：Ｎ）、制御部１１０は電磁弁１４０を開駆動させる（ステップＳ１１２）。すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れるごとに、水栓本体１５０からの吐水と止水とが切り替わる。
【００４９】
続いて、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かを再度判断する（ステップＳ１１４）。電磁弁１４０が開放されている場合、すなわち吐水状態では（ステップＳ１１４：Ｙ）、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させる（ステップＳ１１６）。一方、電磁弁１４０が開放されていない場合、すなわち止水状態では（ステップＳ１１４：Ｎ）、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に接続したままで（ステップＳ１０２）、静電容量検出部８０は検出電極２０から出力される静電容量の変化を再度検出する（ステップＳ１０４）。
【００５０】
これに対して、ステップＳ１０６において回動操作部６０への人体の接触が有ったことを判定部８２が検出しない場合には（ステップＳ１０６：Ｎ）、電磁弁１４０の切り替えを行うことなく、静電容量式操作スイッチ１００は電磁弁１４０が開放されているか否かの判断（ステップＳ１１４）に進む。以降は前述の通りである。
【００５１】
すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れず、且つ水栓本体１５０から水が吐水されていない待機状態においては、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えることはない。したがって、水栓装置の待機状態においては、静電容量式操作スイッチ１００はシールド電極４０にシールド電圧を印加しつつ、使用者の接触を待っている。
【００５２】
電磁弁１４０が開放され、水栓本体１５０から水が吐水されている場合には（ステップＳ１１４：Ｙ）、前述したように、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させる（ステップＳ１１６）。これにより、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態（回転量）を大きな感度で検出できる（ステップＳ１１８）。
【００５３】
続いて、制御部１１０は、静電容量検出部８０で検出された検出電極２０に対する回動電極１０の回転量を目標温度に換算して、モータ１２０を介して混合弁１３０を制御する（ステップＳ１２０）。続いて、制御部１１０は、混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになったか否かを判断する（ステップＳ１２２）。混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになっていない場合には（ステップＳ１２２：Ｎ）、制御部１１０はモータ１２０を介して混合弁１３０を制御する（ステップＳ１２４）。一方、混合弁１３０における水温が目標温度と略同じになっている場合には（ステップＳ１２２：Ｙ）、混合弁１３０の制御は行わない。そして、静電容量式操作スイッチ１００は、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えてシールド電極４０にシールド電圧を印加する状態に戻る（ステップＳ１０２）。
【００５４】
図７は、本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の他の具体例を表す模式図である。
本具体例の水栓装置は、図６に表したステップＳ１１４の判断動作を行わない。すなわち、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、あるいは水栓本体１５０から水が吐水されているか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチ１００は切替回路７０を接地の方に切り替えて、シールド電極４０を接地させることができる（ステップＳ１１６）。その他の動作は、図６に表した動作と同様である。
【００５５】
このように、使用者が回動操作部６０に指などで触れたか否かにかかわらず、あるいは水栓本体１５０から水が吐水されているか否かにかかわらず、静電容量式操作スイッチ１００が切替回路７０を交互に切り替えることで、使用者は水を吐水させる前であっても、吐水される水の流量や温度をより確実に調整することができる。
一方、図６に表した具体例の動作であれば、回動状態の検出よりもタッチ操作の検出が優先的に行われるため、特に止水状態からタッチ操作によって吐水を開始するまでの反応が速いという１つの長所がある。
【００５６】
なお、本具体例の水栓装置は、図示しないタイマーを備えていてもよい。これによれば、静電容量式操作スイッチ１００は、切替回路７０の切り替え動作を時間分割で交互に行うことができ、このタイマーの値を調整することで、検出回路の消費電力と反応速度とを調整することが可能となる。
【００５７】
次に、本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図８は、本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例を例示する模式図である。
本変形例の静電容量式操作スイッチのタッチ電極２３０は、図８に表したように、回動電極１０に向かって延在する突起部２３０ａと、回動電極１０に対向する対向部２３０ｂと、を有している。そして、タッチ電極２３０と回動電極１０とは、導線によってではなく、静電結合によって電気的に結合している。その他の構造は、図２に表した静電容量式操作スイッチの構造と同様である。
【００５８】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、タッチ電極２３０が操作面に露出していたり、直ぐ近くに金属部分があるなどの理由により、使用者の人体とタッチ電極２３０との静電結合が大きすぎる場合に、そのタッチ電極２３０の検出感度を抑えることができる。そのため、シールド電極４０の効果を調整し、検出電極２０などの回路側へのノイズ伝搬を低減させることができる。したがって、静電容量式操作スイッチの動作がより安定する。
【００５９】
図９は、本実施形態の静電容量式操作スイッチの他の変形例を例示する模式図である。 本変形例の静電容量式操作スイッチの回動操作部は、金属からなるケースを有する。そのため、図９に表したように、回動操作部の金属ケースとタッチ電極３３０とは一体となり、互いの機能を共有することができる。なお、回動電極１０は回転操作部３３０に固定するが、電気的には接続しない。タッチ電極３３０は、回動電極１０に向かって延在する突起部３３０ａと、回動電極１０に対向する対向部３３０ｂと、を有している。その他の構造は、図２に表した静電容量式操作スイッチの構造と同様である。
【００６０】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、使用者が回動操作部（タッチ電極３３０）の何処の部分を触ったとしても、敏感に反応することができる。これは、回動操作部の露出部のほぼ全体が、金属からなっているためである。この場合、タッチ電極３３０の対向部３３０ｂと、回動電極１０と、の間の距離は、図８に表した静電容量式操作スイッチにおける対向部２３０ｂと、回動電極１０と、の間の距離よりも大きく設定されることが好ましい。これは、タッチ電極３３０の対向部３３０ｂと、回動電極１０と、の間における静電容量を減らして、静電容量式操作スイッチの動作をより安定させるためである。
【００６１】
また、回動電極１０と、検出電極２０と、を含む周辺が、接地と電気的に結合したタッチ電極３３０によって覆われるため、使用者の回動操作部による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００６２】
図１０は、本実施形態の静電容量式操作スイッチのさらに他の変形例を例示する模式図である。
また、図１１は、本変形例の回動操作部の内部を眺めた模式図である。なお、図１１（ａ）は、本変形例の回動操作部の内部を斜めから眺めた斜視模式図であり、図１１（ｂ）は、本変形例の回動操作部の内部を側方から眺めた断面模式図である。
【００６３】
本変形例の静電容量式操作スイッチにおいては、回動電極４１０が回動操作部６０の側面部に延在している。また、シールド電極４４０は、本体部６２の中央部ではなく、本体部の側面部に設けられている。これに伴い、検出電極４２０は、本体部６２の中央部まで延在している。
【００６４】
回動電極４１０は、図１１に表したように、半円状の電極部４１０ａと、円筒状の側面部４１０ｂと、を有している。この回動電極４１０は、例えば金属板材の接合や、金属の切削加工によって得ることができる。この場合、半円状の電極部４１０ａは、図２、図８、および図９に表した回動電極４１０と同様に、検出電極４２０およびタッチ電極３０との間において静電結合されている。一方、側面部４１０ｂは、本体部の側面部に設けられたシールド電極４４０との間において静電結合されている。
【００６５】
これによれば、本変形例の静電容量式操作スイッチは、回動電極４１０（半円電極部４１０ａ）と検出電極４２０との対向面積がより広くなり、さらに回動電極４１０（側面部４１０ｂ）とシールド電極４４０との対向面積がより広くなる。そのため、回動電極４１０（半円電極部４１０ａ）と検出電極４２０との間における静電結合と、回動電極４１０（側面部４１０ｂ）とシールド電極４４０との間における静電結合と、がより大きくなる。したがって、使用者の回動操作部６０へのタッチ操作を検出する際、および使用者の回動操作部６０による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００６６】
次に、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図１２は、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例を例示する上面模式図である。なお、図１２（ａ）は、回動電極を上面から眺めた上面模式図であり、図１２（ｂ）は、検出電極およびシールド電極を上面から眺めた上面模式図である。
【００６７】
図１２（ａ）に表した回動電極１０は、図１、図２、図８、および図９に表した回動電極と同様に、中央部のより小さな半円部１０ａと、外周部のより大きな半円部１０ｂと、が結合した形状を有している。また、図１２（ｂ）に表したシールド電極４０は、図１、図２、図８、および図９に表したシールド電極と同様に、円形状を有している。一方、図１２（ｂ）に表した検出電極２０は、図１、図２、図８、および図９に表したシールド電極と同様に、シールド電極４０の外周部に扇形の形状を有している。
【００６８】
これによれば、回動電極１０と検出電極２０との対向面積がより広くなるため、回動電極１０と検出電極２０との間における静電結合が大きくなる。そのため、静電容量検出部８０は、検出電極２０に対する回動電極１０の回動状態を大きな感度で検出することができる。
【００６９】
図１３は、回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の他の変形例を例示する上面模式図である。なお、図１３（ａ）は、回動電極を上面から眺めた上面模式図であり、図１３（ｂ）は、検出電極およびシールド電極を上面から眺めた上面模式図である。
【００７０】
図１３（ａ）に表した回動電極４１０は、図１０および図１１に表した回動電極と同様に、中央部のより小さな半円部４１０ｄと、中空状の円周部４１０ｅと、が結合した形状を有している。また、図１３（ｂ）に表したシールド電極４４０は、図１０および図１１に表したシールド電極と同様に、中空状の形状を有している。一方、図１３（ｂ）に表した検出電極４２０は、図１０および図１１に表した検出電極と同様に、中央部から外周部に延在するように扇形の形状を有している。
【００７１】
これによれば、回動電極４１０とシールド電極４４０との対向面積がより広くなるため、回動電極４１０とシールド電極４４０との間における静電結合が大きくなる。そのため、図１０および図１１に関して前述したように、使用者の回動操作部６０による回動操作を検出する際に、ノイズに対する耐性が向上する。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態によれば、静電容量式操作スイッチ１００が備えられた機器の待機状態においては、切替回路７０をシールド電圧発生部７６の方に切り替えている。そのため、回動操作部６０に接触した対象物が人体であるか否かをより的確に判定することができる。つまり、水滴などの外乱による誤動作を防止することができる。一方、人体の接触を検出すると、あるいは時間分割で交互に、静電容量式操作スイッチは切替回路７０を接地の方に切り替えることができる。そのため、静電容量式操作スイッチは、使用者の回動操作部６０による回動操作をより精度良く検出することができる。これらにより、回動操作部６０の回動操作とタッチ操作とを、より的確に検出することができる。
【００７３】
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、静電容量式操作スイッチ１００などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや、回動電極１０、検出電極２０、およびシールド電極４０などの設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる静電容量式操作スイッチを例示した分解模式図である。
【図２】本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチを側方から眺めた断面模式図である。
【図３】本実施形態にかかる静電容量式操作スイッチの回路構成を例示する模式図である。
【図４】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置を例示する模式図である。
【図５】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の例示するブロック図である。
【図６】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の具体例を表す模式図である。
【図７】本実施形態の静電容量式操作スイッチが備えられた水栓装置の動作の他の具体例を表す模式図である。
【図８】本実施形態の静電容量式操作スイッチの変形例を例示する模式図である。
【図９】本実施形態の静電容量式操作スイッチの他の変形例を例示する模式図である。
【図１０】本実施形態の静電容量式操作スイッチのさらに他の変形例を例示する模式図である。
【図１１】本変形例の回動操作部の内部を眺めた模式図である。
【図１２】回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の変形例を例示する上面模式図である。
【図１３】回動電極、検出電極、およびシールド電極の形状の他の変形例を例示する上面模式図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０ 回動電極、 １０ａ 半円部、 １０ｂ 半円部、 ２０ 検出電極、 ３０ タッチ電極、 ４０ シールド電極、 ６０ 回動操作部、 ６２ 本体部、 ７０、７２ 切替回路、 ７４ シールド線、 ７６ シールド電圧発生部、 ８０ 静電容量検出部、 ８２ 判定部、 １００ 静電容量式操作スイッチ、 １１０ 制御部、 １２０ モータ、 １３０ 混合弁、 １４０ 電磁弁、 １５０ 水栓本体、 １８０ カウンター、 ２３０ タッチ電極、 ２３０ａ 突起部、 ２３０ｂ 対向部、 ３３０ タッチ電極、 ３３０ａ 突起部、 ３３０ｂ 対向部、 ４１０ 回動電極、 ４１０ａ 半円電極部、 ４１０ｂ 側面部、 ４１０ｄ 半円部、 ４１０ｅ 円周部、 ４２０ 検出電極、 ４４０ シールド電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、
前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、
前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、
前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、
前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、
前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、
を備え、
前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、
前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、
前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチ。
【請求項２】
待機状態においては、前記シールド電極に前記シールド電位を印加して前記使用者の接触を待ち、
前記使用者の接触を検出した場合においては、前記切替回路を切り替えて、前記シールド電極に前記接地電位を印加して前記回動操作部の回動を検出することを特徴とする請求項１記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項３】
前記シールド電極への前記シールド電位の印加と、前記シールド電極への前記接地電位の印加と、の前記切替回路の切り替えは、時間分割で交互に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項４】
前記タッチ電極と前記使用者との間における静電容量は、前記タッチ電極と前記シールド電極との間における静電容量よりも大きく、且つ前記回動電極と前記シールド電極との間における静電容量は、前記回動電極と前記検出電極の間における静電容量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項５】
前記回動操作部は、金属からなるケースを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチと、
給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、
前記給水流路を開閉する電磁弁と、
前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、
前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする水栓装置。
【請求項１】
本体部と、
前記本体部に対して回動可能に設けられた回動操作部と、
前記回動操作部の回動に応じて回動可能に設けられた回動電極と、
前記回動電極と対向し前記回動操作部の回動に連動しない検出電極と、
前記回動操作部に設けられ、前記回動電極と電気的に静電結合されたタッチ電極と、
前記タッチ電極と離間しつつ静電結合されたシールド電極と、
前記検出電極と等電位であるシールド電位と、接地電位と、を切り替えて前記シールド電極に印加する切替回路と、
を備え、
前記回動操作部の回動に応じて、前記回動電極と前記検出電極との対向面積が変化し、
前記シールド電極に前記シールド電位を印加しているときは、前記回動操作部への使用者の接触を検出可能であり、
前記シールド電極に前記接地電位を印加しているときは、前記回動操作部の回動を検出可能としたことを特徴とする静電容量式操作スイッチ。
【請求項２】
待機状態においては、前記シールド電極に前記シールド電位を印加して前記使用者の接触を待ち、
前記使用者の接触を検出した場合においては、前記切替回路を切り替えて、前記シールド電極に前記接地電位を印加して前記回動操作部の回動を検出することを特徴とする請求項１記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項３】
前記シールド電極への前記シールド電位の印加と、前記シールド電極への前記接地電位の印加と、の前記切替回路の切り替えは、時間分割で交互に行われることを特徴とする請求項１または２に記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項４】
前記タッチ電極と前記使用者との間における静電容量は、前記タッチ電極と前記シールド電極との間における静電容量よりも大きく、且つ前記回動電極と前記シールド電極との間における静電容量は、前記回動電極と前記検出電極の間における静電容量よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項５】
前記回動操作部は、金属からなるケースを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電容量式操作スイッチと、
給水流路に供給する水の温度を調整する混合弁と、
前記給水流路を開閉する電磁弁と、
前記給水流路を介して供給された水を吐水する水栓本体と、
前記静電容量式操作スイッチの判定に基づいて、前記混合弁および前記電磁弁の少なくともいずれかの動作を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする水栓装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−２１８７８５（Ｐ２００９−２１８７８５Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９３５３（Ｐ２００８−５９３５３）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（００００１００８７）ＴＯＴＯ株式会社 (3,889)
【Ｆターム（参考）】
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