JP2010183940A - 家庭電化製品の入力表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静電容量式タッチスイッチと機械式スイッチの混在した入力表示装置を実現する。
【解決手段】スキャン信号を出力する出力ポートと信号を入力する入力ポートを有するマイコン１７から、出力信号線と入力信号線の交点に機械式スイッチまたはタッチセンサＩＣ１６の出力によって導通を制御されるトランジスタを設置することにより、静電スイッチ、機械式スイッチいずれからの入力にもボタン判別し、入力の表示もダイナミック信号に同期して点灯する表示用ＬＥＤで行うことで家庭電化製品の入力表示装置を実現する。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭電化製品の動作を指示、動作状況を表示する入力表示装置の構成に関するものである。

図９は現在市場にある家庭電化製品の例としての食器洗浄乾燥機の構成であり、筐体１０１の中に食器や調理用容器などを収納する被洗浄物収納部１０２があり、ポンプ１０３で加圧された水がノズル１０４から噴き出し、被洗浄物収納部１０２内の食器を洗浄している。また被洗浄物収納部１０２内のヒータ（図示せず）によって、洗浄が終わった食器を乾燥する。洗浄と乾燥の指示は操作部１０５に設置されたボタン群１０６によって行われ、その信号はケーブル群１０７によって制御器１０８へ伝達され、制御器１０８はケーブル群１０９によってポンプ１０３に伝えられ、洗浄が開始され、またヒータに伝えられ乾燥が開始される。

また入力ボタンとしては、出っ張りのないリモコン装置の操作部のようなものもあった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３５３９１７号公報

しかしながら前記従来の食器洗浄乾燥機の操作部に設置されたボタン群の配置については出っ張りをなくしてすっきりとした外観を実現したいという要望が多かった。しかし一方では、食器洗浄乾燥機に限らず、家庭電化製品はヒータやモータを駆動するので大電流が流れる。従ってその電流の制御を確実に行うこと、すなわち信頼性の確保もデザイン性の確保とともに当然のこととして求められていた。

前記従来の課題を解決するため、駆動用の電源と複数の入力を指示するボタン群と、前記ボタン群によって入力した内容を表示する表示手段と、前記ボタン群からの入力を、静電容量の変化から特定する静電スイッチ手段で行うかあるいは機械的スイッチ手段で行うか、を選択可能とし、入力情報からボタンを特定し、かつ表示部を駆動するボタン判別表示手段を有するものである。

このように静電容量の変化から押されたボタンを特定する静電容量式のボタン群を採用することで、表示部を薄く構成でき、すっきりとしたデザインの実現を図ることができる。一方、大電流の制御を指示するボタン群には機械式スイッチ接点を有するボタン群を設置することで機器の信頼性の向上も図れるので、信頼性とデザイン性を両立させた家庭電化製品の入力表示装置の実現に寄与できる。

第１の発明は、駆動用の電源と複数の入力を指示するボタン群と、ボタン群によって入力した内容を表示する表示手段と、ボタン群からの入力を、静電容量の変化から特定する静電スイッチ手段で行うかあるいは機械的スイッチ手段で行うか、を選択可能とし、入力情報からボタンを特定し、かつ表示部を駆動するボタン判別表示手段を有するものであり、静電容量の変化から押されたボタンを検出することから、表示部を薄く構成でき、また機械的スイッチ手段を採用することによって外乱にも強い構成を実現できることから、安
全面、使用面の重要性や信頼性の要請に従って、入力表示システムを構成できるものである。

第２の発明は、特に第１の発明において、静電スイッチ手段は静電容量の変化を認識して信号を出力するタッチセンスＩＣとしたものであり、部品の数も少なく、簡単な構成でタッチボタンを構成することが可能となる。

第３の発明は、特に第２の発明においてタッチセンスＩＣの出力で駆動されるトランジスタの駆動を行うもので、トランジスタが導通することによってボタンの取り込みを行うことが可能となる。

第４の発明は、特に第２の発明においてタッチセンスＩＣの出力で駆動されるリレーの接点でボタン入力を行うものであり、機械式スイッチの構成と同じボタン構成で情報の取り込みができる。

第５の発明は、特に第１の発明において、ボタン判別表示手段は、信号を出力する出力ポートと信号を入力する入力ポートを有し、出力ポートから出力したダイナミックスキャン信号と静電スイッチ手段あるいは機械的スイッチ手段を介して入力ポートへ入力される入力レベルによってボタン判別表示を行うものであり、ボタン入力情報の取り込みと表示を同時に行うものであり、効率的な入力表示を行うことができる。

第６の発明は、特に第１から第５の発明において、電力の機器への印加を指示するボタン群は機械的スイッチ手段を動作させ、機器の動作形態を設定するボタン群は静電容量式手段を動作させるものであり、信頼性とデザイン性を両立させた家庭電化製品の入力表示装置の実現に寄与できる。

第７の発明は、特に第１から第６の発明において、機器の動作中は静電容量スイッチからの入力を受け付けない構成としたもので、機器の動作中に誤って静電容量スイッチ手段に触れてしまっても安全な構成を実現することができる。

第８の発明は、特に第１から第７の発明において、機器の動作中は静電容量スイッチからの入力を受け付けた時は、機器を停止させる構成としたもので、機器の動作中に誤って静電容量スイッチ手段に触れてしまっても安全な構成を実現することができる。

第９の発明は、特に第１から第８の発明において、機械的スイッチ手段を動作させるボタン群、静電容量式手段を動作させるボタン群の設置を任意に選択できる構成としたもので、自由なボタン構成での入力装置を実現可能としたものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における家庭電化製品の入力表示装置１の構成図であり、表面の厚さ０．５ｍｍ程度の柔軟性のある樹脂でできたシート２の一部をはがした状態を示してある。シート２には電化製品の機能に応じた動作を指示するボタン群が印刷で表示されており、図１では食器洗い乾燥機の機能である時間を入力するタイマーボタン３、乾燥を指示する乾燥ボタン４、食器洗浄方式を指示する洗いボタン５、機器の使用開始を指示する開始ボタン６、機器の使用停止を指示する入／切ボタン７が表示されている。シート２は１〜３ｍｍ程度の厚みのある透明樹脂板８の表面に貼り付けられている。そして透明樹脂板８の下には、電気部品を載置したプリント基板９が設置されている。プリン
ト基板９の上には、それぞれのボタンの印刷位置に対応して導電性の電極１１と、機械式スイッチ１２、１３が設置されている（タイマーボタン３、乾燥ボタン４に対応する電極は図示せず）。ここで、機械式スイッチ１２、１３を動作させるために、透明樹脂板８の機械式スイッチ１２、１３に対応する場所は穴が穿たれて、開始ボタン６と入／切ボタン７で機械式スイッチ１２、１３を操作することができるようにしている。この構成で洗いボタン５に指１４が近づくと、洗いボタン５と電極１１の間の静電容量１５が変化する。その静電容量の変化はボタン特定手段であるタッチセンスＩＣ１６で検知され、洗いボタン５が押されたという信号がボタン判別表示手段であるマイコン１７に送られる。マイコンＣ１７は洗いボタン５に対応するシリアル信号を赤外線ＬＥＤ１８、１９に送信するとともに、洗い表示用ＬＥＤ２０−１にも点灯信号を送信し、洗い表示用ＬＥＤ２０−１が点灯する。洗い表示用ＬＥＤ２０−１の点灯はシート２の穴２１を通して確認することができる。

また乾燥ボタン４に指１４が近づくと、乾燥ボタン４と電極（図示せず）の間の静電容量が変化する。その静電容量の変化はタッチセンスＩＣ１６で検知され、乾燥ボタン４が押されたという信号がマイコン１７に送られる。マイコンＣ１７は乾燥ボタン４に対応するシリアル信号を赤外線ＬＥＤ１８、１９に送信するとともに、乾燥表示用ＬＥＤ２０−４（図示せず）にも点灯信号を送信し、乾燥表示用ＬＥＤ２０−４が点灯する。

またタイマーボタン３に指１４が近づくと、タイマーボタン３と電極（図示せず）の間の静電容量が変化する。その静電容量の変化はタッチセンスＩＣ１６で検知され、タイマーボタン３が押されたという信号がマイコン１７に送られる。マイコンＣ１７はタイマーボタン３に対応するシリアル信号を赤外線ＬＥＤ１８、１９に送信するとともに、タイマー表示用ＬＥＤ２０−５（図示せず）にも点灯信号を送信し、タイマー表示用ＬＥＤ２０−５が点灯する。

ＬＥＤ１８から発せられた赤外線信号は、機器側の赤外線受光素子２２によって受け取られる。また開始ボタン６を押すと機械式スイッチ１２の接点が閉じ、入／切ボタン７を押すと機械式スイッチ１３の接点が閉じ、信号がマイコン１７で処理され、各ボタンに対応するシリアル信号を赤外線ＬＥＤ１８、１９に送信する。開始ボタン６の時には開始表示用ＬＥＤ２０−２にも点灯信号を送信し、開始表示用ＬＥＤ２０−３を点灯させる。また入／切ボタン７の時には入／切表示用ＬＥＤ２０−３にも点灯信号を送信し、入／切表示用ＬＥＤ２０−３を点灯させる。

ここで、プリント基板９の裏にはマグネット２３が取り付けられ、機器に磁力で入力表示装置１の保持ができるようになっている。また、入力表示装置１を動作させる電力を供給するためのプラグ２４が取り付けられ、機器に取り付けられたコンセント２５と嵌合して入力表示装置１に電力が供給される。

以上のようにタッチセンスＩＣ１６を使用した構成により薄型の操作部が実現できる。ここでタッチセンスＩＣ１６は静電容量の変化を検知して動作するために機械式接点構成のスイッチに比べて薄く構成することが可能であるが、ノイズ耐量が、機械式接点に比べて劣ると考えられることもある。従って、ヒータへの電力の印加や、電源の入り切りなど、より信頼性が必要と判断されるところには機械式のスイッチを採用することも可能である。しかしタッチセンスＩＣ１６の耐久性、信頼性が裏づけられれば、全てのボタンを静電容量式にし、薄型の操作部を実現することは可能である。

図２は本発明の第１の実施例による家庭電化製品の入力表示装置１の電気回路図である。

図３は本発明の第１の実施例によるマイコン１７から出力される信号であり（ａ）はスキャン信号のタイミングチャート、（ｂ）はＬＥＤ表示信号のタイミングチャートである。

また図４は本発明の第１の実施例によるタッチセンスＩＣ１６の出力信号のタイミングチャートである。以下動作を図２、図３、図４に従って説明する。

マイコン１７のＣ２からＣ０端子からは図３に示す波高値が５Ｖで幅が５ミリ秒の周期的な矩形波が出力されており、表示と入力をスキャン信号に同期して行っている。

ここで、洗いボタン５に指１４が触れたことをタッチセンスＩＣ１６が検知すると図４のＯｕｔ１端子がＬＯＷレベルになり、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２６のゲートがＬＯＷレベルになることから、Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２６のドレイン、ソース間が導通し、マイコン１７の出力ポートであるＣ１ポートからの信号が、入力ポートであるＡ１ポートに伝わる。マイコンは、出力ポートがＣ１であり、入力ポートがＡ１であることから、選択されたボタンは洗いボタン５であると判別する。そして出力ポートＣ０が出力された時ＬＥＤ表示信号である図２のＢ１ポートをＬＯＷレベルにすることによって、洗い表示用ＬＥＤ２０−１に電流を流し、点灯させる。

乾燥ボタン４、タイマーボタン３が押された時も、洗いボタン５を判別したと同様、出力ポートと入力ポートの組み合わせによって選択されたボタンが判別される。開始ボタン６、入／切ボタン７は機械式スイッチ１２および１３を指１４で押すことによって、スキャン信号が、出力ポートから入力ポートに伝送され、ボタンが判別される。またそれぞれのボタンに対応するＬＥＤが選択され、スキャン信号に従って点灯、消灯制御（ダイナミック点灯）が行われ、人間の目には対応するＬＥＤが連続して点灯しているように見える。

図３（ｂ）では図３（ａ）のＣ１が出力されたタイミングでＢ１の出力がＬＯＷになることにより、タイマー用ＬＥＤ２０−５が点灯し、Ｃ２が出力されたタイミングでＢ０がＬＯＷになることにより、洗い表示用ＬＥＤ２０−１が点灯している時の信号状態を示している。

また、図２に示すように、静電容量スイッチも機械式スイッチも電気回路上はスキャン信号と入力信号の交わる点を開閉することでボタン判定を行うので、ボタン判定の手順上はまったく同じ処理を行うことができる、従って、実施例では、２個の機械式スイッチと３個の静電容量スイッチの組み合わせで説明したが、５個のスイッチをどのような組み合わせで実現することができ、デザインや設計思想に応じた組み合わせが可能となる。

（実施の形態２）
図５は本発明の第２の実施の形態における家庭電化製品の入力表示装置１の電気回路図である。

また図６は本発明の第２の実施例によるタッチセンスＩＣ１６の出力信号のタイミングチャートである。

ここで、洗いボタン５に指１４が触れたことをタッチセンスＩＣ１６が検知すると図４のＯｕｔ１端子がＨＩＧＨレベルになり、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ２９のゲートがＨＩＧＨレベルになることから、リレーコイル３０に電流が流れ、リレー接点３１が動作して閉じ、マイコン１７の出力ポートであるＣ１ポートからの信号が、入力ポートであるＡ１ポートに伝わる。マイコンは、出力ポートがＣ１であり、入力ポートがＡ１であるこ
とから、選択されたボタンは洗いボタン５であると判別する。そして出力ポートＣ０が出力された時、ＬＥＤ表示信号である図４（ｂ）のＢ１ポートをＬＯＷレベルにすることによって、洗い表示用ＬＥＤ２０−１に電流を流し、点灯させる。

乾燥ボタン４、タイマーボタン３が押された時も、洗いボタン５を判別したと同様、出力ポートと入力ポートの組み合わせによって、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ３２、３３の動作と、リレーコイル３４、３５、リレー接点３６、３７によって入出力信号の組み合わせを判別することによって選択されたボタンが判別される。

このようにリレー動作によって接点に関してはボタン選択を行うことで、機械式スイッチと同様な信頼性を確保することが可能となる。

（実施の形態３）
図７は本発明の第３の実施の形態におけるマイコン１７のボタン判定のフローチャートである。開始ボタン６が押され、機器が動作中（開始中）でない時で、洗いボタン５が押された時は洗いボタン処理が行われ、乾燥ボタン４が押された時は、乾燥ボタン処理が、タイマーボタンが押された時は、タイマーボタン処理が行われる。一方、機器が動作中（開始中）の時にはどのボタンが押されても、何の仕事もなされない。

このような処理を行うことによって、動作中に誤って指がボタンに触れて意図せぬ動作が起きることを防止することが可能となる。

図８は本発明の第３の実施の形態におけるマイコン１７のボタン判定の他のフローチャートである。

図８に示す機器が動作中（開始中）の時は、動作中に誤って指がボタンに触れた時には、動作を停止する処理を行うことにより、動作中の機器は停止してしまうが、安全を確保するようにすることも可能である。

以上のように、本発明にかかるタッチセンスＩＣによる静電容量スイッチと機械式スイッチの組み合わせによる家庭電化製品の入力表示装置は食器洗浄乾燥機などの家庭電化製品だけでなく、広く制御機器の入力表示装置としても利用できる。

本発明の第１の実施の形態における家庭電化製品の入力表示装置の構成図 本発明の第１の実施例による家庭電化製品の入力表示装置の電気回路図 （ａ）本発明の第１の実施例によるマイコンから出力されるスキャン信号のタイミングチャート（ｂ）本発明の第１の実施例によるマイコンから出力されるスキャン信号のＬＥＤ表示信号のタイミングチャート 本発明の第１の実施例によるタッチセンスＩＣ１６の出力信号のタイミングチャート 本発明の第２の実施の形態における家庭電化製品の入力表示装置の電気回路図 本発明の第２の実施例によるタッチセンスＩＣの出力信号のタイミングチャート 本発明の第３の実施の形態におけるマイコンのボタン判定のフローチャート 本発明の第３の実施の形態におけるマイコンのボタン判定の他のフローチャート 従来の食器洗浄乾燥機の断面図

１ 入力表示装置
２ シート
３ タイマーボタン
４ 乾燥ボタン
５ 洗いボタン
６ 開始ボタン
７ 入／切ボタン
９ プリント基板
１１ 電極
１２、１３ 機械式スイッチ
１６ タッチセンスＩＣ（ボタン特定手段）
１７ マイコン（ボタン判別表示手段）
２０−１ 洗い表示用ＬＥＤ
２０−２ 開始表示用ＬＥＤ
２０−３ 入／切表示用ＬＥＤ
２０−４ 乾燥表示用ＬＥＤ
２０−５ タイマー表示用ＬＥＤ
２６、２７、２８ Ｐ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
２９、３２、３３ Ｎ型ＭＯＳＦＥＴトランジスタ
３０、３４、３５ リレーコイル
３１、３６、３７ リレー接点

Claims (9)

1. 駆動用の電源と複数の入力を指示するボタン群と、前記ボタン群によって入力した内容を表示する表示手段と、前記ボタン群からの入力を、静電容量の変化から特定する静電スイッチ手段で行うかあるいは機械的スイッチ手段で行うか、を選択可能とし、入力情報からボタンを特定し、かつ表示部を駆動するボタン判別表示手段を有する家庭電化製品の入力表示装置。
2. 静電スイッチ手段は静電容量の変化を認識して信号を出力するタッチセンスＩＣである請求項１記載の家庭電化製品の入力表示装置。
3. タッチセンスＩＣの出力信号によってトランジスタの制御を行う請求項２記載の家庭電化製品の入力表示装置。
4. タッチセンスＩＣの出力信号によってリレー接点の制御を行う請求項２記載の家庭電化製品の入力表示装置。
5. ボタン判別表示手段は、信号を出力する出力ポートと信号を入力する入力ポートを有し、前記出力ポートから出力したダイナミックスキャン信号と静電スイッチ手段あるいは機械的スイッチ手段を介して前記入力ポートへ入力される入力レベルによってボタン判別表示を行う請求項１記載の家庭電化製品の入力表示装置。
6. 電力の機器への印加を指示するボタン群は機械的スイッチ手段を動作させ、機器の動作形態を設定するボタン群は静電容量式手段を動作させる請求項１から５いずれか１項記載の家庭電化製品の入力表示装置。
7. 機器の動作中は静電容量スイッチ手段からの入力を受け付けない請求項１から６いずれか１項記載の家庭電化製品の入力表示装置。
8. 機器の動作中は静電容量スイッチからの入力を受け付けた時は機器を停止させる請求項１から７いずれか１項記載の家庭電化製品の入力表示装置。
9. 機械的スイッチ手段を動作させるボタン群、静電容量式手段を動作させるボタン群の設置を任意に選択できる構成とした請求項１から８いずれか１項記載の家庭電化製品の入力表示装置。