(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挟み込み防止システム内で用いられて接近する誘電媒体（５）を検出するコンデンサ（１）と電子評価手段とを備え、前記誘電媒体（５）によって引き起こされるコンデンサ（１）の静電容量変化を測定可能な近接センサであって、
前記コンデンサ（１）が、少なくとも２つの異なる周波数および／または少なくとも２つの異なるパルス占有率で順次作動可能であり、
前記電子評価手段が、１群の内部での全測定において前記誘電媒体（５）によって引き起こされる前記コンデンサ（１）の静電容量変化が異なる値となるときに、前記コンデンサ（１）の電界内に入り込んだものが水であると推定し、及び、１群の内部での全測定において誘電媒体（５）によって引き起こされる前記コンデンサ（１）の静電容量変化が実質的に同じであるときに、前記コンデンサ（１）の電界内に入り込んだものが人体部分および／または固体であると推定することを特徴とする近接センサ。
【請求項２】
前記コンデンサ（１）が、相互に離間配置される２つの線材（２、３）、または、導電性構造体によって形成されていることを特徴とする請求項１に記載された近接センサ。
【請求項３】
前記線材（２、３）が、実質的に平行に配置されていることを特徴とする請求項２に記載された近接センサ。
【請求項４】
前記線材（２、３）が、電気、空圧、液圧またはそれらに類似した方法で移動する構成要素の挟み込みの危険性がある領域の縁部に取付けられていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載された近接センサ。
【請求項５】
前記線材（２、３）が、自動車の窓、ハッチバック、スライドドアまたは類似の電動部品のシールに一体化されていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載された近接センサ。
【請求項６】
前記コンデンサ（１）が、時間的に変化する周期的電圧を印加可能となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載された近接センサ。
【請求項７】
前記周期的電圧が、方形波電圧であることを特徴とする請求項６に記載された近接センサ。
【請求項８】
前記周期的電圧が、その周波数を１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ間で設定可能になっていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載された近接センサ。
【請求項９】
前記周期的電圧が、そのパルス占有率を設定可能になっていることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載された近接センサ。
【請求項１０】
前記周波数とパルス占有率が、互いに独自に設定可能になっていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載された近接センサ。
【請求項１１】
前記コンデンサ（１）の電荷が、測定可能になっていることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載された近接センサ。
【請求項１２】
挟み込み防止システム内で用いられて接近する誘電媒体（５）を検出するコンデンサ（１）と電子評価手段とを備えている請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載された近接センサを用いて前記誘電媒体（５）によって引き起こされるコンデンサ（１）の静電容量変化を測定する測定検出方法であって、
前記コンデンサ（１）が、少なくとも２つの異なる周波数および／または少なくとも２つの異なるパルス占有率で順次作動されるようになっていることを特徴とする誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１３】
前記コンデンサ（１）が、方形波電圧で充電されるようになっていることを特徴とする請求項１２に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１４】
前記コンデンサ（１）の電荷が、測定されるようになっていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１５】
前記コンデンサ（１）の充電と電荷との測定が、時間的に相互間隔を置いて行われるようになっていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１４のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１６】
少なくとも２回の測定を含む測定群が、それぞれ相互に異なる周波数および／またはパルス占有率の充電電圧で行われるようになっていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１５のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１７】
１群の全測定が、個々のパラメータの変動を無視し得る程度に短い時間枠内で行われるようになっていることを特徴とする請求項１６に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１８】
前記測定群が、周期的に繰り返されるようになっていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１７のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項１９】
前記コンデンサ（１）の静電容量が、測定された電荷から推定されるようになっていることを特徴とする請求項１２ないし請求項１８のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項２０】
前記コンデンサ（１）の電界内に入り込んだ水が、１群の内部での全測定において前記誘電媒体（５）によって引き起こされる前記コンデンサ（１）の静電容量変化が異なる値となるときに、推定されることを特徴とする請求項１２ないし請求項１９のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【請求項２１】
前記コンデンサ（１）の電界内に入り込んだ人体部分が、１群の内部での全測定において誘電媒体（５）によって引き起こされる前記コンデンサ（１）の静電容量変化が実質的に同じであるときに、推定されることを特徴とする請求項１２ないし請求項２０のいずれか１項に記載された誘電媒体の測定検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挟み込み防止システム内で用いられて、接近する誘電媒体(dielectric  medium)、主に、人体部分を検出する静電容量測定式の近接センサおよびそれを用いた誘電媒体の測定検出方法であって、コンデンサと電子評価手段とを備え、誘電媒体によって引き起こされるコンデンサの静電容量変化を測定可能なものである。
【背景技術】
【０００２】
静電容量測定式の近接センサは、従来から用いられていることが知られている。
このような近接センサは、特殊な構造のコンデンサからなり、コンデンサの漂遊電界が接近する対象物の影響を受けるようになっている。
非導電性の対象物は、その誘電率が周囲空気に比べて高いので、近接センサの静電容量に高まりをもたらす。
そして、このような静電容量の変化は、近接センサと対象物との接近距離、近接センサに対する対象物の位置、対象物の寸法、対象物の誘電率に依存している。
接近する対象物を検出するには、近接センサの静電容量を測定しなければならず、当業者に知られているあらゆる静電容量の測定法を利用することができる。
通常、近接センサは振動回路の一部であり、振動回路が接近する対象物によって不釣合いとなるか、あるいは、振動回路を好適に寸法設計した場合に近接センサの漂遊電界内に対象物が存在することによって振動回路は振動可能となる。
特殊構成された近接センサは、挟み込み防止システムとして利用可能である。
その一例を独国特許出願公開第１０２４８７６１号明細書が示している。
【０００３】
人体の含水量が高く、水の誘電率がきわめて高いので、人体部分は、近接センサの漂遊電界内で特に高い測定効果をもたらす。
しかし、これにより人体部分の存在だけでなく、近接センサの漂遊電界内にある水および／または水分も検出されるため、雨または霧のとき、誤測定が生じるという問題があった。
【０００４】
このような問題は、上述した独国特許出願公開第１０２４８７６１号明細書において、複数の近接センサの測定結果が互いに比較され、ひとまとめにされた近接センサの領域で水／水分が均一に分布していると仮定され、また、それと結び付いて全近接センサの静電容量が等しく上昇すると仮定され、個々の近接センサの閾値を適合することによって解決されることが示されている。
しかし、この仮定の正しさは、常に保証できるわけではないという問題があった。さらに、複数の近接センサと付属する電子評価手段を利用すると費用が高くなり、近接センサの相互調整が不可欠となるという問題があった。
【０００５】
公知である別の解決策は、好適に配線して寸法設計した場合に、近接センサの漂遊電界内で水および／または水分の影響を弱めることのできる付加的補償電極を利用することである。
しかしながら、この場合にも、手間のかかる調整措置が不可欠であるという問題があった。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２４８７６１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の目的は、単純な構造を用いて、環境影響、特に、水分および／または水に左右されることなく、確実な測定を補償して、接近する誘電媒体、主に人体部分を検出する近接センサおよびそれを用いた測定検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、接近する誘電媒体を検出するための近接センサ、特に、請求項１の特徴を有する近接センサによって解決される。
本発明の近接センサによれば、コンデンサが少なくとも２つの異なる周波数および／または少なくとも２つの異なるパルス占有率で順次作動可能となっていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の目的は、請求項１２の特徴を有した測定検出方法によって解決される。
すなわち、接近する誘電媒体を検出するための近接センサを用いた測定検出方法は、コンデンサが少なくとも２つの異なる周波数および／または少なくとも２つの異なるパルス占有率で順次作動されるようになっていることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、変化する電界に対する個々の誘電媒体に特有の挙動パターンが、静電容量を測定することに利用できることが認識された。
さらに、本発明によれば、人体部分および木材、ポリエチレン等のさまざまな固体が、水および／水分に対して区別可能となることが認識された。
【００１０】
本発明によれば、静電容量を測定するために、時間的に変化する周期的電圧源に近接センサが接続され、電圧源から供給される出力電圧が実質的にゼロに等しい時間の間に近接センサの電荷が測定されるようになっている。
そして、この電荷から近接センサの静電容量を推定し、この静電容量の変化発生を認識させることができるようになっている。
このようにして、近接センサの漂遊電界に入り込む誘電媒体が明確に検出可能となっている。
【００１１】
また、この近接センサによって放射される漂遊電界の時間的推移は、充電電圧の周波数およびパルス占有率の変化によって変化するようになっている。
なお、ここで意味するパルス占有率とは、時間的に変化する周期的電圧の周期とパルス持続時間との商のことである。
そして、このパルス持続時間は、任意の時間的推移を有する電圧インパルスがその振幅の５０％超を占める時間を表している。
【００１２】
さまざまな誘電媒体は、さまざまな周波数および／またはパルス占有率を有する電圧によって発生される漂遊電界内で、異なる挙動を示す。
人体部分によって引き起こされる近接センサの静電容量の増大は、広い周波数の範囲において実質的に一定している。
また、パルス占有率が異なる場合も、同様のことがあてはまる。
木材、ポリエチレン等の多くの固体は、人体部分に類似した効果を示す。
それに対して、水および／または水分は、近接センサの漂遊電界内で静電容量を増大させるが、このような増大は使用される周波数および／または使用されるパルス占有率に依存している。
【００１３】
その原因は、水のダイポール(dipole)特性にある。
水は、持続的にダイポールを形成するので、漂遊電界内で配向分極(orientational polarization)を観察することができる。
個々のダイポールは、印加される漂遊電界に起因してその慣性を克服して配向されている。
配向の度合は、印加される漂遊電界の周波数と持続時間とに依存している。
周波数が高く選択されればされるほど、ダイポールの反応（配向）が一層小さくなり、もしくは熱発生が一層強まっている。
パルス持続時間が短ければ短いほど、ダイポールが完全に配向できなくなる確率は一層強まるようになっている。
【００１４】
この効果を利用して、近接センサの漂遊電界に踏み込む誘電媒体の分類を行うことができる。
このため、少なくとも２つの相互に異なる周波数および／または少なくとも２つの相互に異なるパルス占有率を有する少なくとも２回の測定からなる測定群が実行されるようになっている。
測定を実行するための時間は、例えば、水分分布または温度影響の変化によって発生することのあるパラメータ変化が無視できるように選択されることが好ましい。
主に、このような測定群は、周期的に繰り返される。
【００１５】
図面を基に、本発明の好ましい実施例を以下に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１と図２は、本発明の好ましい構成を異なる方向から示す概略図である。
近接センサを形成するコンデンサ１は、相互に離間配置される２つの線材２、３によって形成され、これらの線材２、３は、実質的に平行に配置されている。
これらの線材２、３の代わりに、当業者に知られている導電性構造体、例えば、蒸着されまたは貼付けられた導体路、導電性ポリマー層等を利用することもできる。
このような線材２、３は、主に、自動車の窓、ハッチバック、スライドドアまたは類似の電動部品のシールに一体化されている。
しかし、一般に、本発明を用いた挟み込み防止システムは、電気、空圧、液圧またはそれらに類似した方法で移動する挟み込みの危険性のある構成要素（component）を安全な状態にすることができる。
たとえば、本発明を用いた挟み込み防止システムをデパートの回転ドアに装備することにより、挟み込み時に回転ドアの回転運動を停止させるか、場合によっては、回転ドアの回転方向を一時的に逆転させることも可能である。
【００１７】
コンデンサを形成する線材２、３には、図示しない電圧源により方形波電圧(square  wave  voltage)が印加されるのが好ましく、このような方形波電圧の周波数は、主に、１００ｋＨｚ〜１０ＭＨｚ間で設定可能になっている。
それより、高い方形波電圧の周波数も基本的に考えられよう。
また、電圧は、そのパルス占有率を設定可能であり、周波数とパルス占有率は、相互に独自に設定可能になっている。
これにより、時間的に変化する漂遊電界(electric  stray  field)４が、コンデンサ１およびその縁領域内に、発生し、その力線が図１、図２に示されている。
この漂遊電界４の中に存在する誘電媒体５が、近接センサの静電容量を高める。
この誘電媒体５は、例えば、水、水分、人体部分、木材またはポリエチレン等の固体とすることができる。
【００１８】
測定中、近接センサは、この方形波電圧で充電され、その後、一定の時間間隔を置いて、コンデンサ１の電荷が測定される。
この測定は、充電電圧の少なくとも２つの異なる周波数および／またはパルス占有率で実行され、周期的に繰り返されるようになっている。
【００１９】
測定された電荷から近接センサの静電容量が推定され、以前の測定群（previous  groups）の値に関して静電容量の変化が算定されるようになっている。
その時点の測定群（the  current  group）の内部での全測定においてこれらの変化が実質的に同じである場合、そのことから、人体部分および／または固体が近接センサの直接的近傍にあると推定されるようになっている。
その時点の測定群の内部での全測定において変化が異なる場合、センサ領域には、例えば、雨および／または湿ったシールによる水および／または水分が存在すると推定されるようになっている。
【００２０】
なお、上述した実施例は本発明を説明するものであって、本発明がこの実施例に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】接近する誘電媒体を検出する近接センサの基本構造を示す正面図。
【図２】図１のＡ‐Ａ断面を示す概略図。
【符号の説明】
【００２２】
１  ・・・  コンデンサ
２  ・・・  線材
３  ・・・  線材
４  ・・・  漂遊電界
５  ・・・  誘電媒体
【図１】
0004901755.tif 000002
【図２】
0004901755.tif 000003