(57)【要約】【課題】量産性に優れ、且つ雨滴や霧などの空中浮遊物による検出誤動作を回避可能な近接センサを提供する。【解決手段】近接センサ１は、平行に設けられた第１及び第２電極線２１、２２と、第１及び第２電極線２１、２２を一括して覆う絶縁体２３と、絶縁体２３を覆う被覆２４とを有するセンサ用ケーブル２と、開口部３１を有し、センサ用ケーブル２の周囲を部分的に覆うシールド３と、を備え、センサ用ケーブル２は、第１及び第２電極線２１、２２が開口部３１に対して距離差を有するようにシールド３に固定され、第１電極線２１により検出される第１の静電容量Ｃ１と第２電極線２２により検出される第２の静電容量Ｃ２との差分により被検知体４の近接を検知するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行に設けられた第１及び第２電極線と、前記第１及び第２電極線を一括して覆う絶縁体と、前記絶縁体を覆う被覆とを有するセンサ用ケーブルと、
開口部を有し、前記センサ用ケーブルの周囲を部分的に覆うシールドと、
を備え、
前記センサ用ケーブルは、前記第１及び第２電極線が前記開口部に対して距離差を有するように前記シールドに固定され、
前記第１電極線により検出される第１の静電容量と前記第２電極線により検出される第２の静電容量との差分により被検知体の近接を検知する近接センサ。
【請求項２】
前記絶縁体は、前記第１電極線と前記第２電極線との間に中空部が形成されている請求項１記載の近接センサ。
【請求項３】
前記第１及び第２電極線は、金属からなる導線と、前記導線を覆う導電性ゴム又は導電性プラスチックからなる導電層とを有する請求項１又は２記載の近接センサ。
【請求項４】
前記シールドは、金属製の薄板が折り曲げられたものである請求項１〜３の何れか１項に記載の近接センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近接センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、静電容量の変化を検出する静電容量型の近接センサが知られている。静電容量型の近接センサは、例えば人体等の物体（例えば指）によって生じる静電容量の変化を検出して、物体の近接を検知するものである。
【０００３】
図５に特許文献１の近接センサ１００を示す。近接センサ１００は、第１の検出電極１０１と第２の検出電極１０２と遮蔽電極１０３を有する。第１の検出電極１０１と第２の検出電極１０２は、検出方向に対して所定の距離差Δｈ’を持つように配置され、遮蔽電極１０３は、第１及び第２の検出電極１０１、１０２を囲んで、検出方向以外の方向を選択的に遮蔽するように形成されている。
【０００４】
近接センサ１００は、物体（被検知体）１０４が近接したときに物体１０４と第１及び第２の検出電極１０１、１０２との間に形成される静電容量Ｃａ、Ｃｂを検出し、その静電容量Ｃａ、Ｃｂの差から近接を検知する。雨滴や霧などの空中浮遊物による静電容量の変化は、第１の検出電極１０１と第２の検出電極１０２のそれぞれに同じように現れるので、静電容量の差から近接を検知することにより、雨滴や霧などの空中浮遊物による検出誤動作を回避することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５７８９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近接センサ１００は、第１及び第２の検出電極１０１、１０２と遮蔽電極１０３がそれぞれ独立した電極であり、これらの電極が互いに絶縁が保たれなければならない。しかし、第１及び第２の検出電極１０１、１０２と遮蔽電極１０３が互いに絶縁が保たれるように製造することは容易ではなく、量産性に優れなかった。特に長尺の近接センサや細径の近接センサを製造する場合は、特に容易ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、量産性に優れ、且つ雨滴や霧などの空中浮遊物による検出誤動作を回避可能な近接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】
【０００８】
この目的を達成するために創案された本発明は、平行に設けられた第１及び第２の電極線と、前記第１及び第２の電極線を一括して覆う絶縁体と、前記絶縁体を覆う被覆とを有するセンサ用ケーブルと、開口部を有し、前記センサ用ケーブルの周囲を部分的に覆うシールドと、を備え、前記センサ用ケーブルは、前記第１及び第２の電極線が前記開口部に対して距離差を有するように前記シールドに固定され、前記第１の電極線により検出される第１の静電容量と前記第２の電極線により検出される第２の静電容量との差分により被検知体の近接を検知する近接センサである。
【０００９】
本発明によれば、量産性に優れ、且つ雨滴や霧などの空中浮遊物による検出誤動作を回避可能な近接センサを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る近接センサの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る近接センサの模式図である。
【図３】本発明の実施例に係る近接センサの断面図である。
【図４】本発明の変形例に係る近接センサの断面図である。
【図５】従来の近接センサを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施形態に係る近接センサの斜視図である。
【００１２】
図１に示されるように、本発明の実施形態に係る近接センサ１は、平行に設けられた第１及び第２電極線２１、２２と、第１及び第２電極線２１、２２を一括して覆う絶縁体２３と、絶縁体２３を覆う被覆２４とを有するセンサ用ケーブル２と、開口部３１を有し、センサ用ケーブル２の周囲を部分的に覆うシールド３と、を備え、センサ用ケーブル２は、第１及び第２電極線２１、２２が開口部３１に対して距離差ΔＬを有するようにシールド３に固定され、第１電極線２１により検出される第１の静電容量Ｃ１と第２電極線２２により検出される第２の静電容量Ｃ２との差分により被検知体４の近接を検知するものである。本発明の実施形態に係る近接センサ１は、例えば、自動車や鉄道車両の電動式ドア等の電動式開閉部材に取り付けられ、人体等の挟み込みを検知するための検知装置として用いることができる。
【００１３】
（センサ用ケーブル２）
センサ用ケーブル２は、第１及び第２電極線２１、２２と絶縁体２３と被覆２４とを備えている。第１電極線２１及び第２電極線２２は、撚られることなく、長手方向（図１のｚ軸方向）に沿って平行に設けられている。第１電極線２１と第２電極線２２は、互いに離間して設けられており、その間に固定間隔ｄ１が形成されている。ここで固定間隔ｄ１は、第１電極線２１と第２電極線の表面同士を結ぶ最短距離を意味する。
【００１４】
第１電極線２１は、金属からなる第１導線２１ａと第１導線２１ａを覆う第１導電層２１ｂとを有しており、第２電極線２２は、金属からなる第２導線２２ａと第２導線２２ａを覆う第２導電層２２ｂとを有している。第１導線２１ａと第２導線２２ａは、例えば、２６〜３０ＡＷＧの銀めっき軟銅線の撚り線である。また、第１導電層２１ｂと第２導電層２２ｂは、導電性ゴム又は導電性プラスチックであり、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）やシリコーンゴムにカーボンブラック等の導電性充填剤を配合したものを用いることができる。また、第１導電層２１ｂと第２導電層２２ｂとして、熱可塑性エラストマ（例えば、スチレン系熱可塑性エラストマ）にカーボンブラック等の導電性充填剤を配合したものを用いることもできる。熱可塑性エラストマを用いることで、成形の際の架橋工程が不要となるので、導電層２１ｂ、２２ｂの製造工程を簡略化し、製造コストを低減することができる。
【００１５】
絶縁体２３は、第１及び第２電極線２１、２２を一括して覆うように形成されている。絶縁体２３により、第１電極線２１と第２電極線２２は、互いに平行な状態で位置が固定されている。すなわち、第１電極線２１と第２電極線２２の間には、固定間隔ｄ１が形成されている。
【００１６】
なお、本実施形態では、第１電極線２１と第２電極線２２との間に中空部２５が形成されている。第１電極線２１は、第２電極線２２と対向している表面が中空部２５により露出し、また、第２電極線２２は、第１電極線２１と対向している表面が中空部２５により露出している。すなわち、中空部２５により、導電層２１ｂ、２２ｂの互いに対向している面が露出している。
【００１７】
中空部２５が形成されることにより、被検知体４がセンサ用ケーブル２に接触し、センサ用ケーブル２が変形した場合に、第１電極線２１と第２電極線２２とが接触し導通するようになる。この導通を検出することにより、被検知体４のセンサ用ケーブル２への接触を検知することができる。したがって、中空部２５を形成することにより、近接センサ（すなわち非接触センサ）としての機能に加えて接触センサの機能を付加することができる。
【００１８】
（シールド３）
シールド３は、近接センサ１の検知方向（図１のｙ軸方向）に開口部３１を有し、センサ用ケーブル２の周囲を検知方向を除いて覆っている。シールド３は、例えば金属からなる薄板を折り曲げて形成される。本実施形態では、シールド３は、断面が直角に折り曲げられたＵ字状となるように形成されている。
【００１９】
（センサ用ケーブル２とシールド３の固定）
センサ用ケーブル２は、第１及び第２電極線２１、２２が開口部３１に対して距離差を持つようにシールド３に固定される。シールド３の開口部３１は、図１のｘｚ平面と平行な開口面を有するように形成され、第１及び第２電極線２１、２２と開口部３１との距離は、開口面に対して垂直な方向（図１のｙ軸方向）における開口部３１と第１及び第２電極線２１、２２の表面との距離を意味する。図２に示されるように、開口部３１と第１及び第２電極線２１、２２との間の距離は、それぞれＬ１とＬ２であり、Ｌ１とＬ２には距離差ΔＬがある。Ｌ１とＬ２は、センサ用ケーブル２を回転させることによって調整可能である。したがって、距離差ΔＬは、センサ用ケーブル２を回転させることによって調整可能である。
【００２０】
センサ用ケーブル２は、接着剤や両面テープを用いてシールド３に固定することができる。また、シールド３の幅（図１のｘ軸方向の内側の長さ）をセンサ用ケーブル２の直径よりも若干小さく形成することで、センサ用ケーブル２の弾性によってセンサ用ケーブル２をシールド３に固定することもできる。
【００２１】
（検知回路５及び検知方法）
図２に示されるように、近接センサ１には検知回路５が接続されている。検知回路５は、第１電極線２１と被検知体４との間の静電容量Ｃ１を検出する第１容量検出部５１と、第２電極線２２と被検知体４との間の静電容量Ｃ２を検出する第２容量検出部５２と、シールド３が第１電極線２１及び第２電極線２２と同じ電位となるように遮蔽電圧を印加する遮蔽電圧印加部５３と、第１容量検出部５１と第２容量検出部５２が容量を検出するタイミングと遮蔽電圧印加部５３がシールド３に遮蔽電圧を印加するタイミングを同期させる制御部５４と、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２との差を出力する差動出力部５５とを備えている。
【００２２】
まず、シールド３が第１電極線２１と同じ電位になるように遮蔽電圧印加部５３がシールド３に遮蔽電圧を印加し、その状態で第１容量検出部５１が静電容量Ｃ１を検出する。次に、シールド３が第２電極線２２と同じ電位になるように遮蔽電圧印加部５３がシールド３に遮蔽電圧を印加し、その状態で第２容量検出部５２が静電容量Ｃ２を検出する。これらの動作は、制御部５４によって制御される。そして、差動出力部５５が静電容量Ｃ１とＣ２の差ΔＣを出力し、その出力されたΔＣの大小により被検知体４の近接を判断する。例えば、予め閾値を設定しておき、ΔＣがその閾値よりも小さいときは被検知体４の近接はないと判断し、閾値よりも大きいときは被検知体４の近接があると判断する。
【００２３】
（実施例）
図３に示す本発明の実施例について説明する。
【００２４】
（１）第１電極線２１及び第２電極線２２
銀めっき軟銅線の撚り線からなり、外径が０．３ｍｍ（２８ＡＷＧ）の第１導線２１ａ及び第２導線２２ａを用意し、第１導線２１ａ及び第２導線２２ａの表面に導電ゴムからなる第１導電層２１ｂ及び第２導電層２２ｂを被覆する。第１導電層２１ｂ及び第２導電層２２ｂは、ＥＰＤＭにカーボンブラックを配合し、導電率が５０Ω／ｃｍに調整したものである。第１電極線２１及び第２電極線２２の外径は、０．７７ｍｍである。
【００２５】
（２）センサ用ケーブル２
第１導線２１ａ及び第２導線２２ａに加えて、線状のスペーサ（図示せず）を用意する。スペーサは中空部２５を形成するためのものであり、中空部２５を形成しない場合には不要である。また、スペーサを用いずに、絶縁体２３を押出しする際のダイス形状を工夫することによって中空部２５を形成する方法もある。
【００２６】
まず、直径が１．１ｍｍのスペーサを中心に１本配置し、その周囲に直径が０．７７ｍｍの２本のスペーサ、第１導線２１ａ、直径が０．７７ｍｍの２本のスペーサ、及び第２導線２２ａの順に配置する。スペーサは、エチレン４フッ化エチレン（ＥＴＦＥ）被覆電線からなる。次に、第１導線２１ａ及び第２導線２２ａとスペーサとの間に隙間を生じないように押さえながら、これらの周囲にＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）からなる絶縁体２３を押出し成形により被覆し、絶縁体２３の周囲にさらに、スチレン系熱可塑性エラストマからなる被覆２４を被覆する。
【００２７】
このようにして作製したセンサ用ケーブル２（スペーサを含む）を１１００ｍｍに切り分け、５本のスペーサを引き抜くことで、センサ用ケーブル２が作製される。スペーサを引き抜く際は、絶縁体２３とスペーサとの間にエアを注入することでスペーサの引き抜きを容易にすることが可能である。また、第１及び第２導線２１ａ、２２ａとスペーサは、撚られていないので、スペーサは容易に引き抜き可能である。
【００２８】
（シールド３）
厚さが０．３ｍｍの銅製の薄板を用意し、長手方向に沿って２カ所折り曲げることで、開口部３１を有するシールド３を形成する。シールド３は、高さが４．０ｍｍ、幅が４．０ｍｍである。
【００２９】
次にセンサ用ケーブル２をシールド３に取り付ける。この際、第１電極線２１と第２電極線２２がシールド３の開口部３１に対して距離差ΔＬを持つように取り付ける。最後に、センサ用ケーブル２の端部から第１電極線２１と第２電極線２２に検知回路５を接続し、近接センサ１が作製される。この作製した近接センサ１を用いて実験を行い、１ｍｍの位置で検知可能であることが確認された。なお、閾値を調整することで検知可能な位置は調整可能である。
【００３０】
（実施形態の作用及び効果）
以上説明したように、本発明の実施形態に係る近接センサ１は、平行に設けられた第１及び第２電極線２１、２２と、第１及び第２電極線２１、２２を一括して覆う絶縁体２３と、絶縁体２３を覆う被覆２４とを有するセンサ用ケーブル２と、開口部３１を有し、センサ用ケーブル２の周囲を部分的に覆うシールド３と、を備え、センサ用ケーブル２は、第１及び第２電極線２１、２２が開口部３１に対して距離差ΔＬを有するようにシールド３に固定され、第１電極線２１により検出される第１の静電容量Ｃ１と第２電極線２２により検出される第２の静電容量Ｃ２との差分により被検知体４の近接を検知するものである。
【００３１】
このように構成することにより、センサ用ケーブル２において、第１電極線２１及び第２電極線２２が、絶縁体２３により一括して覆われることで互いに平行な状態に維持されている。このため、センサ用ケーブル２をシールド３に取り付ける際に、第１電極線２１と第２電極線２２がシールド３の開口部３１に対して距離差ΔＬを持つようにするだけで、検知回路５を除く近接センサ１を製造することが可能である。また、センサ用ケーブル２を回転させるだけで、距離差ΔＬを調整することが可能である。さらに、センサ用ケーブル２は、ケーブル製造プロセスにより製造されるため、数１００ｍの長尺状のケーブルや直径１０ｍｍ以下の細径のケーブルも容易に製造することが可能である。したがって、本発明によれば、量産性に優れた近接センサ１を実現可能である。
【００３２】
また、第１電極線２１により検出される第１の静電容量Ｃ１と第２電極線２２により検出される第２の静電容量Ｃ２との差分により被検知体４の近接を検知するため、雨滴や霧などの空中浮遊物による検出誤動作を回避可能である。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。例えば、上記の実施形態では、シールド３として金属製の薄板を用いたものを説明したが、図４に示すような樹脂製のシールド本体３２ａの表面に金属製の導電膜３２ｂを形成したシールド３２を用いることが可能である。また、センサ用ケーブル２の一部を露出するように開口部３１を設けることも可能である。
【００３４】
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１  近接センサ
２  センサ用ケーブル
３  シールド
４  被検知体
５  検知回路
２１  第１電極線
２１ａ  導線
２１ｂ  導電層
２２  第２電極線
２２ａ  導線
２２ｂ  導電層
２３  絶縁体
２４  被覆
２５  中空部
３１  開口部
５１  第1容量検出部
５２  第２容量検出部
５３  遮蔽電圧印加部
５４  制御部
５５  差動出力部
１００  近接センサ
１０１  第１検出電極
１０２  第２検出電極
１０３  遮蔽電極
１０４  物体（被検知体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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