特開 2024-89963 静電容量センサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024089963

(43)【公開日】2024-07-04

(54)【発明の名称】静電容量センサ

(51)【国際特許分類】

   H01H 36/00 20060101AFI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01H36/00 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022205539

(22)【出願日】2022-12-22

(71)【出願人】

【識別番号】000229955

【氏名又は名称】日本プラスト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】堀本 海

【テーマコード（参考）】

5G046

【Ｆターム（参考）】

5G046AA02

5G046AB02

5G046AC24

5G046AD02

5G046AE05

(57)【要約】

【課題】検出電極部における検出感度を安定化することができる静電容量センサを提供する。
【解決手段】静電容量の変化を検出する検出電極部７と、検出電極部７に電力を供給する電力供給部５と、検出電極部７と電力供給部５とを電気的に接続する配線部９とを備えた静電容量センサ１において、検出電極部７と配線部９とを、複数設け、複数の配線部９を、複数の検出電極部７に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値を設定した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電容量の変化を検出する検出電極部と、
前記検出電極部に電力を供給する電力供給部と、
前記検出電極部と前記電力供給部とを電気的に接続する配線部と、
を備え、
前記検出電極部と前記配線部とは、複数設けられ、
複数の前記配線部は、複数の前記検出電極部に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値が設定されている静電容量センサ。

【請求項2】

複数の前記検出電極部は、第１検出電極部と、前記第１検出電極部より前記電力供給部から遠くに配置された第２検出電極部とを有し、
複数の前記配線部は、前記電力供給部と前記第１検出電極部とを電気的に接続する第１配線部と、前記電力供給部と前記第２検出電極部とを電気的に接続する第２配線部とを有し、
前記第２配線部の抵抗値は、前記第１配線部の抵抗値以下に設定されている請求項１に記載の静電容量センサ。

【請求項3】

複数の前記検出電極部は、同一の厚さを有し、
複数の前記配線部は、前記検出電極部と厚さが同一で、それぞれ断面積が異なる請求項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】

本発明は、静電容量センサに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、静電容量センサとしては、静電容量の変化を検出する検出電極部と、検出電極部に電力を供給する電力供給部と、検出電極部と電力供給部とを電気的に接続する配線部とを備えたものが知られている（特許文献１参照）。この静電容量センサは、例えば、車両のステアリングなどに適用される。このような静電容量センサは、ドライバーがステアリングに触れたときに、検出電極部で静電容量が変化し、ドライバーがステアリングに触れたことを検出することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０６６１２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記特許文献１のような静電容量センサでは、検出電極部における静電容量の変化が、ノイズを考慮して設定された所定の閾値の範囲内で行うようにされている。検出電極部には、例えば、金属などの低い抵抗値を有する部材が用いられている。低い抵抗値の検出電極部では、電気が流れ易く、電力供給部から遠い位置であっても、所定の閾値の範囲内で静電容量の変化を行うことができる。

【0005】

しかしながら、検出電極部が高い抵抗値を有する部材からなる場合では、電気が流れ難く、電力供給部から遠くなるほど静電容量が小さい領域で、静電容量の変化を行うことになる。静電容量の変化が所定の閾値を下回った領域で行われると、例えば、ステアリングに触れているのに、触れていないと判断するような誤った判断を行う可能性があった。

【0006】

本発明は、このような従来技術が有する課題に鑑みてなされたものである。そして本発明の目的は、検出電極部における検出感度を安定化することができる静電容量センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態に係る静電容量センサは、静電容量の変化を検出する検出電極部と、前記検出電極部に電力を供給する電力供給部と、前記検出電極部と前記電力供給部とを電気的に接続する配線部とを備え、前記検出電極部と前記配線部とは、複数設けられ、複数の前記配線部は、複数の前記検出電極部に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値が設定されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、検出電極部における検出感度を安定化することができる静電容量センサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る静電容量センサの平面図である。

【図2】本実施形態に係る静電容量センサの電力供給部の位置に対する静電容量の変化を示す図である。

【図3】従来の静電容量センサの電力供給部の位置に対する静電容量の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて本実施形態に係る静電容量センサについて詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる場合がある。

【0011】

図１に示すように、本実施形態に係る静電容量センサ１は、例えば、車両に搭載されたステアリング（不図示）に適用される。静電容量センサ１は、静電容量の変化によって、運転者がステアリングに触れたか否かを検出する。

【0012】

図１に示すように、静電容量センサ１は、絶縁基材３と、電力供給部５と、検出電極部７と、配線部９とを備えている。

【0013】

絶縁基材３は、絶縁性材料からなり、シート状に形成されている。絶縁基材３は、例えば、ステアリングに対して、接着剤などの粘着部を介して取り付けられる。なお、絶縁基材３とステアリングとの間には、ノイズを遮断するために、接地されたシールド部材が配置される。

【0014】

電力供給部５は、導電性材料からなる。電力供給部５は、例えば、車両に搭載された制御部（不図示）の検出回路に電気的に接続されている。電力供給部５は、検出電極部７に電力を供給する。

【0015】

検出電極部７は、例えば、高い抵抗値を有する導電性インクなどの導電性材料からなる。ここで、導電性インクは、高い抵抗値を有しているが、屈曲し易いなど柔軟性に優れ、断線し難い。このため、検出電極部７に導電性インクを用いることによって、ステアリングなどの配置対象に対して、検出機能を保持したまま、静電容量センサ１を組付け易くすることができる。

【0016】

検出電極部７は、絶縁基材３の一面側（ここではシールド部材と反対側の面）に、絶縁基材３と一体に複数設けられている。検出電極部７を複数とすることにより、高い抵抗値を有する検出電極部７の電気が流れる範囲を小さくすることができる。複数の検出電極部７は、並列に配置されている。複数の検出電極部７を並列に配置することにより、電力供給部５に対するそれぞれの検出電極部７の距離（位置）を規定し易くすることができる。なお、検出電極部７は、平面視で四角形状に形成され、複数が並列に配置されているが、これに限るものではない。例えば、検出電極部７を、環状に形成し、中心から径方向の外側に向けて、順次、大径となるように、複数を配置してもよい。複数の検出電極部７は、電力供給部５に対して、最も近くに配置された第１検出電極部１１と、次に近くに配置された第２検出電極部１３と、最も遠くに配置された第３検出電極部１５とを有する。複数の検出電極部７は、それぞれ配線部９を介して電力供給部５に電気的に接続されている。

【0017】

配線部９は、例えば、検出電極部７と同一の部材（ここでは導電性インク）からなる。配線部９は、一端が検出電極部７と電気的に接続され、他端が電力供給部５と電気的に接続されている。このため、検出電極部７には、電力供給部５から配線部９を介して電力が供給される。配線部９は、検出電極部７と同様に、絶縁基材３の一面側（ここではシールド部材と反対側の面）に、絶縁基材３と一体に複数設けられている。複数の配線部９は、電力供給部５と第１検出電極部１１とを電気的に接続する第１配線部１７と、電力供給部５と第２検出電極部１３とを電気的に接続する第２配線部１９と、電力供給部５と第３検出電極部１５とを電気的に接続する第３配線部２１とを有する。複数の検出電極部７に対して、それぞれ配線部９を設けることにより、電力供給部５からそれぞれの検出電極部７に電力を供給することができる。

【0018】

ここで、従来の静電容量センサでは、複数の検出電極部７が配置された範囲に、１つの検出電極部７が配置されていた。１つの検出電極部７は、１つの配線部９を介して電力供給部５が電気的に接続されている。１つの検出電極部７を高い抵抗値を有する部材で形成すると、電力供給部５から遠い、例えば、第３検出電極部１５が配置された部分には電気が流れ難くなる。このような従来の静電容量センサにおける電力供給部５からの距離に対する静電容量の変化を図３に示す。なお、図３において、境界線２３は、例えば、ステアリングに触れていないときの静電容量を示す。境界線２３は、ノイズを考慮して所定の閾値２５が設定されている。変化線２７は、例えば、ステアリングに触れたときの静電容量の変化を示す。変化線２７は、ステアリングに触れているので、境界線２３より静電容量が増大するように変化する。

【0019】

図３に示すように、従来の静電容量センサでは、電力供給部５から遠い部分、例えば、第３検出電極部１５が配置された部分において、変化線２７が閾値２５を下回った閾値２５の範囲外で変化している。閾値２５の範囲外で静電容量が変化すると、例えば、ステアリングに触れているのに、触れていないと判断するような誤った判断を行ってしまう。

【0020】

そこで、複数の配線部９は、複数の検出電極部７に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値が設定されている。抵抗値の設定において、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１との抵抗値がほぼ等しければ、第１検出電極部１１と第２検出電極部１３と第３検出電極部１５とにおける電圧損失がほぼ平滑化される。このため、電力供給部５から最も遠い第３検出電極部１５においても、静電容量の変化を所定の閾値の範囲内で行うことができる。そこで、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とは、抵抗値がほぼ等しくなるように、それぞれの厚さ方向に切断したときの断面積がほぼ等しく設定されている。第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１との断面積の設定において、厚さは、変化させることなく、検出電極部７の厚さと同一としている。このように設定することにより、配線部９が検出電極部７より外方に張り出すことがなく、静電容量センサ１の外面を均一化することができる。

【0021】

そこで、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１との断面積の設定では、それぞれの幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を異ならせている。ここで、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とは、電力供給部５に対する距離（長さ）がそれぞれ異なる。それぞれの距離（長さ）を、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３とすると、Ｗ１＝Ｗ１、Ｗ２＝Ｗ１×（Ｌ１÷Ｌ２）、Ｗ３＝Ｗ１×（Ｌ１÷Ｌ３）の式で関係を表すことができる。この式の関係から第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１との幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３を決定し、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とを形成させる。このような静電容量センサ１における電力供給部５からの距離に対する静電容量の変化を図２に示す。

【0022】

図２に示すように、複数の配線部９の抵抗値の設定により、第１検出電極部１１と第２検出電極部１３と第３検出電極部１５とにおける静電容量の変化を、所定の閾値２５の範囲内で行うことができる。このため、例えば、ステアリングに触れているのに、触れていないというような誤った判断をすることがない。加えて、複数の配線部９の抵抗値をほぼ同等に設定することにより、複数の検出電極部７におけるそれぞれの静電容量の変化を均一化することができる。

【0023】

なお、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とは、抵抗値がほぼ等しくなるように設定されているが、これに限るものではない。例えば、電力供給部５から最も遠い第３配線部２１の抵抗値を最も低くなるように、電力供給部５から遠くなるにつれて、順次、配線部９の抵抗値を低くなるように設定してもよい。加えて、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とは、同一の部材からなるが、これに限るものではない。第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とを、異なる抵抗値を有する異なる部材で形成してもよい。この場合には、断面積を異ならせなくてもよい。なお、第１配線部１７と第２配線部１９と第３配線部２１とは、説明の便宜上、誇張して幅が広くされているが、センサとして機能しないような幅に設定されている。

【0024】

このような静電容量センサ１では、静電容量の変化を検出する検出電極部７と、検出電極部７に電力を供給する電力供給部５と、検出電極部７と電力供給部５とを電気的に接続する配線部９とを備えている。また、検出電極部７と配線部９とは、複数設けられている。そして、複数の配線部９は、複数の検出電極部７に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値が設定されている。

【0025】

複数の配線部９は、複数の検出電極部７に対して、所定の閾値の範囲内で静電容量を変化させるように抵抗値が設定されているので、それぞれの検出電極部７において、静電容量が所定の閾値の範囲内で変化する。このため、電力供給部５から遠い位置に配置された高い抵抗値を有する部材からなる検出電極部７であっても、静電容量を所定の閾値の範囲内で変化させることができる。このため、近接する対象に対して、誤った検出を行うことがない。

【0026】

従って、このような静電容量センサ１では、検出電極部７における検出感度を安定化することができる。

【0027】

また、複数の検出電極部７は、第１検出電極部１１と、第１検出電極部１１より電力供給部５から遠くに配置された第２検出電極部１３とを有する。（複数の検出電極部７は、第１検出電極部１１及び第２検出電極部１３と、第１検出電極部１１及び第２検出電極部１３より電力供給部５から遠くに配置された第３検出電極部１５とを有する。）さらに、複数の配線部９は、電力供給部５と第１検出電極部１１とを電気的に接続する第１配線部１７と、電力供給部５と第２検出電極部１３とを電気的に接続する第２配線部１９とを有する。（複数の配線部９は、電力供給部５と第１検出電極部１１及び第２検出電極部１３とを電気的に接続する第１配線部１７及び第２配線部１９と、電力供給部５と第３検出電極部１５とを電気的に接続する第３配線部２１とを有する。）そして、第２配線部１９（第３配線部２１）の抵抗値は、第１配線部１７（第１配線部１７及び第２配線部１９）の抵抗値以下に設定されている。

【0028】

このため、電力供給部５から遠い位置に配置された第２検出電極部１３（第３検出電極部１５）に対して、電気を流れ易くすることができ、複数の検出電極部７における検出感度を安定化することができる。

【0029】

また、複数の検出電極部７は、同一の厚さを有する。複数の配線部９は、検出電極部７と厚さが同一で、それぞれ断面積が異なる。このため、配線部９が検出電極部７より外方に張り出すことがなく、静電容量センサ１の外面を均一化することができる。

【0030】

以上、本実施形態を説明したが、本実施形態はこれらに限定されるものではなく、本実施形態の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。

【0031】

例えば、検出電極部及び配線部は、３つとなっているが、これに限らず、検出電極部及び配線部を、２つ、或いは４つ以上としてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１ 静電容量センサ
３ 絶縁基材
５ 電力供給部
７ 検出電極部
９ 配線部
１１ 第１検出電極部
１３ 第２検出電極部
１５ 第３検出電極部
１７ 第１配線部
１９ 第２配線部
２１ 第３配線部

【図1】

【図2】

【図3】