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公開番号2025012677
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023115695
出願日2023-07-14
発明の名称静電容量センサ
出願人株式会社アトライズヨドガワ
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類H01H 36/00 20060101AFI20250117BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】例えば自動水栓装置などの人体の近接操作を検知する製品に静電容量センサを用いた場合に、該製品のセンサ電極が設置される設置部がセンサ電極化するのを抑制して誤作動が生じるのを抑制することを目的とする。
【解決手段】センサ電極2の静電容量変化に基づきセンサ電極2に対するユーザの近接操作を検知する静電容量センサ1であって、プラスの電荷がチャージされるセンサ電極2と、該静電容量センサ1が用いられる自動水栓装置100(製品)においてセンサ電極2が絶縁された状態で設置される水栓金具10の導水部12(センサ設置部)にセンサ電極2と同相同電位となるように電圧を印加する電圧印加手段4と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
センサ電極の静電容量変化に基づき前記センサ電極に対するユーザの近接操作を検知する静電容量センサであって、
プラスの電荷がチャージされるセンサ電極と、
該静電容量センサが用いられる製品において前記センサ電極が絶縁された状態で設置される導電性を有するセンサ設置部に前記センサ電極と同相同電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を備える、静電容量センサ。
続きを表示（約 150 文字）【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記センサ設置部に印加される電圧を補正するためのバッファ回路をさらに備える、請求項１に記載の静電容量センサ。
【請求項３】
前記電圧印加手段は、前記センサ設置部に電荷を補充するための容量装置をさらに備える、請求項１又は２に記載の静電容量センサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、センサ電極の静電容量変化に基づきセンサ電極に対するユーザの近接操作を検知する静電容量センサに関する。なお、本開示において、近接操作とは、ユーザの手や指などの体の一部分（以下、「被検知体」という。）をセンサ電極に近付ける操作を指し、センサ電極の近傍（センサ電極と接触しない近い位置）まで被検知体を近付ける場合の他、センサ電極と接触するまで被検知体を近付ける場合を含む。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
例えばキッチン、洗面室、トイレ、浴室等の給水設備には、ユーザが手などを水栓金具に近付ける近接操作を人体検知センサによって検知して自動的に吐水及び止水の切り換えを行う自動水栓装置が普及している。この種の自動水栓装置に用いられる人体検知センサとしては、赤外線センサが広く用いられている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
しかし、自動水栓装置の人体検知センサに赤外線センサを用いた場合、赤外線を送受信するために水栓金具に設置されるセンサ窓が黒色であるため、水栓金具が存在する空間のデザインとの間で違和感を与え、意匠性に問題が生じる場合がある。また、赤外線センサは、人体からの反射光の強さの違いにより検知距離が異なる、あるいは西日の影響で反応して誤作動を起こすおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２２７１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明者は、赤外線センサの代わりに静電容量センサを自動水栓装置の人体検知センサに用いることについて検討を行った。静電容量センサは、センサ電極を水栓金具と絶縁した状態で水栓金具に設置し、センサ電極の静電容量の変化をセンサ電極に接続された検出装置で検出するように構成されている。センサ電極はプラスの電荷がチャージされており、センサ電極にユーザの手など体の一部分（以下、「被検知体」という。）が近付いてセンサ電極から発生する電界に被検知体が干渉すると、センサ電極にチャージされたプラスの電荷の影響で被検知体に静電誘導が起こり、被検知体がセンサ電極に近付くに連れてセンサ電極の静電容量が増加する。このセンサ電極の静電容量変化を検出することで、センサ電極に対するユーザの近接操作を検知でき、これにより、自動水栓装置においては、水栓金具による吐水及び止水の切り換えが行われる。
【０００６】
本発明者が鋭意検討した結果、水栓金具にセンサ電極を設置すると、以下の問題が生じることが判明した。つまり、図９に示すように、センサ電極２にチャージされたプラスの電荷の影響で、水栓金具１０のセンサ電極２の周囲の部分に静電誘導が起こり、水栓金具１０の前記周囲の部分においてセンサ電極２から近い部分にセンサ電極２のプラスの電荷に引かれて導体内におけるマイナスの電荷が移動し、センサ電極２から遠い部分にマイナスの電荷と等量のプラスの電荷が移動する。そして、センサ電極２と水栓金具１０のマイナスの電荷が移動した部分との間に電界が形成され、水栓金具１０のプラスの電荷が移動した部分からはセンサ電極２及びマイナス電荷間の電気力線と同数の電気力線が出る。その結果、水栓金具１０におけるセンサ電極２の周囲の部分がセンサ電極化し、センサ電極２に被検知体１０１が近付いた場合だけでなく、センサ電極２の周囲の部分に被検知体１０１が近付いた場合でも、センサ電極２の静電容量が変化する。よって、センサ電極２ではなくセンサ電極２の周囲の部分に被検知体が近付いた場合でも、センサ電極２の静電容量変化が検出される結果、ユーザの近接操作を誤って検知してしまい、誤って吐水及び止水の切り換えを行う誤作動が生じる。
【０００７】
上述した水栓金具のセンサ電極化を防止する対策としては、水栓金具を樹脂製にすることが考えられる。水栓金具を樹脂製にすると、水栓金具がセンサ電極に対して絶縁されるため、水栓金具に静電誘導が起こらず、水栓金具のセンサ電極化を防止できる。しかし、水栓金具を樹脂製にすると、水栓金具の耐久性が損なわれ、傷などが付きやすいうえ、温水及び冷水に対する対候性も損なわれるという課題がある。また、樹脂製の水栓金具では、金属製の水栓金具においてみられる美しい艶及び光沢が出ず、意匠性も損なわれるという課題がある。
【０００８】
上述した水栓金具のセンサ電極化を防止するその他の対策としては、水栓金具をグランド化することが考えられる。水栓金具をグランド化すると、水栓金具に静電誘導が起こらず、水栓金具のセンサ電極化を防止できる。しかし、本発明者が検討した結果、水栓金具をグランド化すると、図１０に示すように、センサ電極２から発生する電界がグランド化された水栓金具１０と結合し、センサ電極２から被検知体を検知する方向へ発生する電界が損なわれることが分かった。そのため、水栓金具１０をグランド化すると、センサ電極２から周囲の空間に発せられる電界が水栓金具１０のグランド化によって弱まり、センサ電極２に対する被検知体の検知距離（検知感度）が低下し、センサ電極２に被検知体を接触するほど近付けなければ被検知体の近接操作を検知できないという課題がある。
【０００９】
本開示は、上記課題を解決することに着目して、例えば自動水栓装置などの人体の近接操作を検知する製品に静電容量センサを用いた場合に、該製品のセンサ電極が設置されるセンサ設置部がセンサ電極化するのを抑制して誤作動が生じるのを抑制するとともに、センサ電極の検知距離（検知感度）の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の静電容量センサは、上記課題を解決するため、以下の項１に記載の静電容量センサを主題とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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