JP4350600B2 - 静電容量式傾斜角センサ - Google Patents

静電容量式傾斜角センサ Download PDF

Info

Publication number
JP4350600B2
JP4350600B2 JP2004186817A JP2004186817A JP4350600B2 JP 4350600 B2 JP4350600 B2 JP 4350600B2 JP 2004186817 A JP2004186817 A JP 2004186817A JP 2004186817 A JP2004186817 A JP 2004186817A JP 4350600 B2 JP4350600 B2 JP 4350600B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
case
medium
angle sensor
capacitance
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004186817A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005156532A (ja
Inventor
洋 上野
服部  正
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
New Industry Research Organization NIRO
Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
New Industry Research Organization NIRO
Tokai Rika Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by New Industry Research Organization NIRO, Tokai Rika Co Ltd filed Critical New Industry Research Organization NIRO
Priority to JP2004186817A priority Critical patent/JP4350600B2/ja
Priority to US10/976,184 priority patent/US6988321B2/en
Publication of JP2005156532A publication Critical patent/JP2005156532A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4350600B2 publication Critical patent/JP4350600B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/18Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
    • G01C9/20Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids the indication being based on the inclination of the surface of a liquid relative to its container
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02Details
    • G01C9/06Electric or photoelectric indication or reading means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/02Details
    • G01C9/06Electric or photoelectric indication or reading means
    • G01C2009/062Electric or photoelectric indication or reading means capacitive
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C9/00Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels
    • G01C9/18Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids
    • G01C2009/185Measuring inclination, e.g. by clinometers, by levels by using liquids dielectric

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

本発明は、例えば測量器や車両などに搭載されて傾斜角を検出する静電容量式傾斜角センサに関するものである。
従来、例えば特許文献1に記載される静電容量式傾斜角センサが提案されている。この静電容量式傾斜角センサは、オイルケースと、そのオイルケース内に収容された液状の静電容量媒体と、該オイルケース内に配設され、静電容量媒体に浸漬された部分によってそれぞれコンデンサを構成する2つの差動電極及び共通電極とを備えている。そして、静電容量式傾斜角センサの水平状態においては、各差動電極における静電容量媒体に浸漬された部分の面積(浸漬面積)はほぼ同一となっている。このため、各コンデンサの静電容量は、ほぼ同一となる。これに対し、静電容量式傾斜角センサが傾斜されると、一方の差動電極の浸漬面積が増し、他方の差動電極の浸漬面積が減る。このため、各コンデンサの静電容量に差が生じる。そして、静電容量式傾斜角センサは、この静電容量の差に基づいて、傾斜角度を算出するようになっている。
特開平08−261757号公報
ところで、こうした従来の静電容量式傾斜角センサは、体積が数cm3〜百数十cm3と大きい。しかし、近年では、静電容量式傾斜角センサの搭載スペースを小さくするために、該静電容量式傾斜角センサの小型化が要望されている。そして、こうしたニーズに応えようとして静電容量式傾斜角センサの小型化を単純に行うと、静電容量の低下や静電容量媒体がオイルケースの内壁面に及ぼす表面張力の影響などにより、検出信頼性、検出分解能などが低下してしまうといった問題が生じることが確認されている。
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、性能の低下を防止しつつ小型化することができる静電容量式傾斜角センサを提供することにある。
上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動可能な大きさに設定されていることを要旨とする。
請求項2に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを要旨とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを要旨とする。
請求項4に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを要旨とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを要旨とする。
請求項に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを要旨とする。
請求項7に記載の発明では、請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを要旨とする。
請求項に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを要旨とする。
請求項に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを要旨とする。
請求項10に記載の発明では、請求項4〜7,9のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記柱状物は、それぞれ直径が異なる複数の同心円周上に、それぞれ所定間隔毎に設けられていることを要旨とする。
請求項11に記載の発明では、請求項2,3,8のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記凸状部は、前記ケースの中心部の近辺に設けられた柱状物と、それぞれ直径が異なる複数の同心円周上にそれぞれ設けられた複数の壁部とからなることを要旨とする。
請求項12に記載の発明では、液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口と中心部との間に、前記対向内壁面の少なくとも一方から突出し、該注入口から中心部に向かって縦列配置された複数の媒体案内用凸状部を設けたことを要旨とする。
請求項13に記載の発明では、請求項1〜11のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口と中心部との間に、前記対向内壁面の少なくとも一方から突出し、該注入口から中心部に向かって縦列配置された複数の媒体案内用凸状部を設けたことを要旨とする。
請求項14に記載の発明では、請求項12または請求項13に記載の静電容量式傾斜角センサにおいて、前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口から中心部に向かう方向に隣り合う前記媒体案内用凸状部の間隔は、該中心部に向かうに従って狭くなるように設定されていることを要旨とする。
以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項1に記載の発明によると、基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入することにより、静電容量媒体の誘電率を確実且つ容易に高くすることが可能となる。このため、静電容量式傾斜角センサを小型化しても、高い静電容量を確保することができ、検出信頼性、検出分解能などが低下してしまうことがない。
また、微粒子は基剤内でブラウン運動を生じるため、基剤内に万遍なく拡散される。よって、静電容量媒体の誘電率のバラツキなどが生じにくくなり、傾斜角の検出信頼性が確保される。
請求項2,3,8に記載の発明によると、一般にケース内に収容される静電容量媒体の量はケースの容量の半分程度であることから、ケースの中心部の近辺に凸状部を設けることにより、静電容量媒体の液面の表面張力が該凸状部に作用するようになる。このため、ケースを小型化しても、液面は水平状態に維持されやすくなる。よって、静電容量式傾斜角センサの傾斜時にはコンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことができる。ちなみに、凸状部を設けていない場合、静電容量媒体の液面の表面張力はケースの内壁面のみに作用するため、ケースが小さくなるほど該表面張力により液面が湾曲して歪んだ状態となる。そして、傾斜角センサを傾斜させても、コンデンサの静電容量の変化の度合いにバラツキが生じるおそれがある。
請求項4〜7,9に記載の発明によると、ケースの対向内壁面に複数の柱状物を設けることにより、静電容量媒体の液面の表面張力が該柱状物に作用するようになる。このため、ケースを小型化しても、液面は水平状態に維持されやすくなり、また静電容量式傾斜角センサの傾斜時においても液面は水平状態に確実に維持される。よって、静電容量式傾斜角センサの傾斜時にはコンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことができる。ちなみに、柱状物を設けていない場合、静電容量媒体の液面の表面張力はケースの内壁面のみに作用するため、ケースが小さくなるほど該表面張力により液面が湾曲して歪んだ状態になる。そして、傾斜角センサを傾斜させても、コンデンサの静電容量の変化の度合いにバラツキが生じるおそれがある。
請求項10に記載の発明によると、静電容量式傾斜角センサがどのような傾斜状態にあっても、静電容量媒体の液面の表面張力が柱状物に作用する。このため、請求項4〜7と同様の作用が奏される。
請求項11に記載の発明によると、静電容量式傾斜角センサの傾斜時に、静電容量媒体が壁部に沿って円滑に移動する。また、静電容量媒体の液面の表面張力が柱状物及び壁部に作用するため、請求項4〜7と同等の作用が奏される。
請求項12,13に記載の発明によると、静電容量媒体は、ケース内への注入時にあっては、媒体案内用凸状部に案内されて、ケース中心部に円滑に注入される。このため、ケース内への静電容量媒体の注入作業を確実に行うことができる。
請求項14に記載の発明に関し、静電容量式傾斜角センサには一般的に以下の傾向がある。すなわち、注入口から中心部に向かう方向に隣り合う媒体案内用凸状部の間隔を密にするほど、静電容量媒体は中心部に案内されやすくなる反面、傾斜角センサの傾斜時に静電容量媒体が移動する際に該媒体案内用凸状部が邪魔になる傾向にある。これに対し、該媒体案内用凸状部の間隔を疎にするほど、傾斜角センサの傾斜時に静電容量媒体が移動する際に該媒体案内用凸状部が邪魔になりにくくなる反面、静電容量媒体は中心部に案内されにくくなる傾向にある。こうした傾向に鑑み、請求項14に記載の発明では、注入口から中心部に向かう方向に隣り合う前記媒体案内用凸状部の間隔は、該中心部に向かうに従って狭くなるように設定されている。静電容量媒体はある程度の注入圧力が加わった状態でケース内に注入されるため、請求項14に記載の発明によると、弱い注入圧力で静電容量媒体をケース内に注入した場合にあっても、該静電容量媒体は各媒体案内用凸状部によってケースの中心部に確実に案内される。また、傾斜角センサの傾斜時に静電容量媒体が移動する際に、該媒体案内用凸状部が邪魔になりにくくなる。
以上詳述したように、請求項1に記載の発明によれば、静電容量媒体の誘電率を確実且つ容易に高くすることができるため、性能の低下を防止しつつ、静電容量式傾斜角センサの小型化を図ることができる。
また、静電容量媒体の誘電率のバラツキなどが生じにくくなり、傾斜角の検出信頼性を確保することができる。
請求項2〜14に記載の発明によれば、ケースを小型化しても、液面は水平状態に維持されやすくなり、また静電容量式傾斜角センサの傾斜時においても液面は水平状態に確実に維持される。よって、静電容量式傾斜角センサの傾斜時にはコンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことができる。したがって、性能の低下を防止しつつ、静電容量式傾斜角センサの小型化を図ることができる。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した第1実施形態の静電容量式傾斜角センサを図1〜図7に基づき詳細に説明する。
図1(a)は、本実施形態の静電容量式傾斜角センサ(以下、単に「傾斜角センサ」という)1の一部を断面とした正面図である。また、図1(b)は、該傾斜角センサ1の一部を破断した断面図である。なお、図1(b)における断面位置は図1(a)のA−A線位置であり、図1(a)における断面位置は図1(b)のB−B線位置である。
図1に示すように、傾斜角センサ1は、ケース11を備えている。このケース11は、合成樹脂製の第1壁部12、第2壁部13及び第3壁部14を備えている。図1(b)に示すように、第1壁部12と第2壁部13とは対向して配置され、第3壁部14は、両壁部12,13に間に配置されている。第1壁部12及び第2壁部13は、縦横4〜6mm程度の板材によって構成されている。
図2に併せ示すように、第1壁部12において第2壁部13と対向する壁面には共通電極15a,15bが設けられ、第2壁部13において第1壁部12と対向する壁面には差動電極16a,16bが設けられている。これら共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bはそれぞれ略半円状をなし、共通電極15a,15b間と差動電極16a,16bとが対向配置されている。これら電極15a,15b,16a,16bは、ホットエンボス加工、印刷、蒸着などといった加工技術を用いて形成されている。また、図1及び図2に示すように、共通電極15a,15bにはそれぞれ端子部15c,15dが形成され、差動電極16a,16bにはそれぞれ端子部16c,16dが形成されている。
第3壁部14はリング状をなし、共通電極15a,15bと差動電極16a,16bとの間に設けられている。第3壁部14の外周は、共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bの外周と一致するように形成されている。この第3壁部14は、共通電極15a,15bと差動電極16a,16bとの間隔が所定間隔H(本実施形態では30〜40μm)となるように形成されている。また、第3壁部14は、図1(a)に示す内径Rが3〜5mm程度となるように形成されている。こうした構成により、ケース11は円形カップ状をなし、内部に収容空間Cが設けられている。
収容空間C内における中央部には、凸状部としての第1柱状物21が配設されている。この第1柱状物21は円柱状をなし、中心が収容空間Cの中心Oと一致するように設けられている。この第1柱状物21の上面は共通電極15a,15bや第1壁部12における第2壁部13との対向内壁面に接続され、下面は差動電極16a,16bや第2壁部13における第1壁部12との対向内壁面に接続されている。また、第1柱状物21の外周面と第3壁部14の内周面との間の距離を複数等分(ここでは4等分)する第1柱状物21の同心円周上には、それぞれ第1柱状物よりも小径に設定された複数の凸状部としての第2柱状物22が設けられている。これら第2柱状物22は円柱状をなし、上面が共通電極15a,15bや第1壁部12の前記対向内壁面に接続され、下面が差動電極16a,16bや第2壁部13の前記対向内壁面に接続されている。本実施形態において各第2柱状物22は、各円周上において等間隔に設けられている。また、各第2柱状物22は、他の円周上の最も近接する第2柱状物22同士を結ぶ直線(例えば図1(a)に示す直線L)が、前記中心Oを通るように配設されている。なお、本実施形態において、各円周上における第2柱状物22は、それぞれ中心Oに対して10゜ずれた位置毎に設けられている。また、図1(a)及び図6においては、図面の簡略化を図るために、第2柱状物22の一部のみを示す。
そして、収容空間C内には、液状の静電容量媒体23が収容空間Cの半分程度を占める割合となるように収容されている。このため、傾斜角センサ1の水平状態(図1(a)に示す状態)にあっては、共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bの半分程度が静電容量媒体23によって浸漬された状態となる。よって、その浸漬された部分がコンデンサとして機能するようになる。詳しくは、共通電極15a及び差動電極16aにおいて静電容量媒体23に浸漬された部分からなる第1コンデンサと、共通電極15b及び差動電極16bにおいて静電容量媒体23に浸漬された部分からなる第2コンデンサとがそれぞれ構成される。そして、傾斜角センサ1が水平に保たれた状態にあるとき、共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bにおいて静電容量媒体23に浸漬された部分の面積はほぼ同等となるため、各コンデンサの静電容量はほぼ同等となる。
図3に示すように、静電容量媒体23は、絶縁体からなる液状の基剤(ここではシリコーンオイル(誘電率εa=2.7))23aと、その基剤23a内に混入された絶縁体からなる微粒子(ここではチタン酸バリウム(誘電率εb=1000以上))23bとから構成されている。本実施形態においては、基剤23aとして変性シリコーンオイルが用いられている。詳しくは、基剤23aは、反応性シリコーンオイルや非反応性シリコーンオイルからなり、側鎖型、両末端型、片末端型、側鎖両末端型のうちのいずれかの変性構造となっている。なお、反応性シリコーンオイルとしては、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、異種官能基変性されたシリコーンオイルなどが挙げられる。また、非反応性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸含有、フッ素変性されたシリコーンオイルなどが挙げられる。微粒子23bは、直径が数十nmとなるように形成されたナノ粒子であり、静電容量媒体23の10〜15%程度を占めるように基剤23a内に混入されている。このように微粒子23bは非常に微小に形成されているため、基剤23a内においてブラウン運動をする。よって、微粒子23bは、基剤23a内に万遍なく均一に混入された状態となっている。特に、基剤23aとして変性シリコーンオイルが用いられているため、微粒子23bが基剤23a内に均一に混ざりやすい。このため、本実施形態において静電容量媒体23の誘電率εcは、約135となり、同静電容量媒体23が基剤23aのみによって構成されている場合に比べて約50倍となっている。
ところで、図1(a)及び図4に示すように、収容空間C内に収容された静電容量媒体23の液面の表面張力は、ケース11の内壁面と、第1柱状物21と、液面に最も近接する第2柱状物22とに作用する。このため、静電容量媒体23の液面は、略水平状態となる。これに対し、例えば収容空間C内に第1柱状物21及び第2柱状物22が設けられていない場合、静電容量媒体23の液面の表面張力は、ケース11の内壁面のみに作用する。収容空間Cは、内径R=3〜5mm、厚さ(所定間隔)H=30〜40μmという非常に小さな空間であるため、静電容量媒体23の液面の表面張力がケース11の内壁面のみに作用した場合、図5に示すように、該表面張力の影響により、液面は水平状態とはならなくなってしまう。そして、傾斜角センサ1の傾斜変化に対する第1コンデンサの静電容量と第2コンデンサの静電容量との差分変化が対応しにくくなるおそれがある。
図1に示すように、ケース11における第2壁部13の外壁面には、処理基板31が配設されている。処理基板31におけるケース11側面には、第1〜第3端子部32a〜32cが設けられている。そして、第1端子部32aは、差動電極16aの端子部16cと、ワイヤ33aを介して電気的に接続されている。同様に、第2端子部32bは、差動電極16bの端子部16dと、ワイヤ33bを介して電気的に接続されている。また、第3端子部32cは、共通電極15a,15bの端子部15c,15dと、ワイヤ33cを介して電気的に接続されている。
この処理基板31には、前記第1及び第2コンデンサの静電容量の差分(=「第1コンデンサの静電容量」−「第2コンデンサの静電容量」)を電圧差分に変換し、その電圧差分に基づいた検出電圧Voutを外部に出力するための検出回路が配設されている。詳しくは、図6に示すように、この検出回路は、傾斜角センサ1が水平状態のとき、すなわち電圧差分が「0」のとき、所定の基準電圧Vsを検出電圧Voutとして出力するようになっている。一方、傾斜角センサ1の傾斜により、例えば第1コンデンサの静電容量が増して第2コンデンサの静電容量が減少した場合、電圧差分はプラス側に変移する。そして、この場合、検出回路は、変移電圧ΔVを基準電圧Vsに加えた電圧(Vs+ΔV)を検出電圧Voutとして出力する。また、例えば第1コンデンサの静電容量が減少して第2コンデンサの静電容量が増した場合、電圧差分はマイナス側に変移する。そして、この場合、検出回路は、変移電圧ΔVを基準電圧Vsから減じた電圧(Vs−ΔV)を検出電圧Voutとして出力する。
図1に示すように、こうしたケース11及び処理基板31は、合成樹脂製またはセラミック製のパッケージ材34によって封止された状態となっている。
次に、このように構成された傾斜角センサ1の作用について説明する。
まず、傾斜角センサ1が水平に保持されている場合、前述したように共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bにおいて静電容量媒体23に浸漬された部分の面積はほぼ同等となる。このため、第1コンデンサの静電容量と第2コンデンサの静電容量とはほぼ同等となり、両コンデンサの静電容量の差分に基づく電圧差分はほぼ「0」となる。この場合、傾斜角センサ1は、前記基準電圧Vsを検出電圧Voutとして出力する。
一方、例えば図7に示すように、水平状態から同図に示す左方向に所定角度θ(同図ではθ=30゜の場合を示す)だけ傾斜角センサ1が傾斜されると、第1コンデンサの静電容量が増し、第2コンデンサの静電容量が減少する。このため、第1コンデンサの静電容量と第2コンデンサの静電容量との差は、傾斜角度θに比例した変移量でプラス側に変移する。よって、両コンデンサの静電容量の差分に基づく電圧差分はプラス側に変移する。その結果、傾斜角センサ1は、傾斜角度θに比例した変移電圧ΔVθを基準電圧Vsに加えた電圧(Vs+ΔVθ)を、検出電圧Voutとして出力する。また、水平状態から右方向に所定角度θだけ傾斜角センサ1が傾斜された場合、両コンデンサの静電容量の差分に基づく電圧差分はマイナス側に変移する。その結果、傾斜角センサ1は、傾斜角度θに比例した変移電圧ΔVθを基準電圧Vsから減じた電圧(Vs−ΔVθ)を、検出電圧Voutとして出力する。
よって、傾斜角センサ1から出力される検出電圧Voutの値は傾斜角度に応じて変移することとなり、この検出電圧Voutに基づいて傾斜角センサ1の傾斜角度を求めることが可能となる。すなわち、傾斜角センサ1は、傾斜角度を検出電圧Voutとして出力する。
したがって、本実施形態によれば以下のような効果を得ることができる。
(1)静電容量媒体23は、液状の基剤23aとその基剤23aに混入された微粒子23bとによって構成され、これにより基剤23aよりも50倍程度高い誘電率となっている。すなわち、基剤23aに微粒子23bを混入することにより、静電容量媒体23の誘電率を確実且つ容易に高くすることができる。このため、傾斜角センサ1を小型化しても高い静電容量を確保することができ、同傾斜角センサ1の検出信頼性、検出分解能などが低下してしまうことがない。また、静電容量媒体23の誘電率が高くなることにより、共通電極15a,15bと差動電極16a,16bとの間の距離(前記間隔H)を広く設定することも可能となる。よって、各電極15a,15b,16a,16bの表面粗さなどに起因した傾斜角センサ1の静電容量のバラツキの影響が小さくなり、静電容量の製造誤差を小さくすることができる。
(2)微粒子23bは、基剤23a内でブラウン運動可能な大きさに設定されている。特に本実施形態において微粒子23bの大きさはナノスケールとなっているため、基剤23a内において確実にブラウン運動を生じる。よって、基剤23aに微粒子23bを攪拌させるための外力を加えなくても、微粒子23bは基剤23aに内に万遍なく均一に拡散される。よって、静電容量媒体23の部位毎に誘電率のバラツキが生じるといった不都合がなくなり、傾斜角の検出信頼性を確保することができる。
(3)ケース11の対向内壁面には第1柱状物21及び第2柱状物22が設けられているため、静電容量媒体23の液面の表面張力は、該柱状物21,22に作用するようになる。このため、ケース11を小型化して収容空間Cの体積が小さくなっても、該液面は水平状態に維持されやすくなり、また傾斜角センサ1の傾斜時においても液面は水平状態に確実に維持される。よって、傾斜角センサ1の傾斜時に、第1コンデンサ及び第2コンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことができる。ちなみに、収容空間C内に各柱状物21,22を設けていない場合、静電容量媒体23の液面の表面張力はケース11の内壁面のみに作用するため、ケース11が小さくなるほど該表面張力により液面が湾曲して歪んだ状態になる。そしてこの場合、傾斜時における第1コンデンサ及び第2コンデンサの静電容量の変化の度合いにバラツキが生じるおそれがあり、傾斜角センサ1は、傾斜角に応じた検出電圧を出力できなくなるおそれがある。よって、収容空間C内に各柱状物21,22を設けることにより、傾斜角度の検出信頼性をより高めることができる。
(4)第1柱状物21は収容空間Cの略中央に設けられ、第2柱状物22は、第1柱状物21と中心を同じくするとともに、それぞれ直径が異なる複数の同心円周上に、それぞれ所定間隔毎に設けられている。このため、傾斜角センサ1がどのような傾斜状態にあっても、静電容量媒体23の液面の表面張力を各柱状物21,22に作用させることができる。
なお、上記第1実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 図1に示したように、前記第1実施形態において第2柱状物22は、各円周上において等間隔に設けられ、最も近接する他の円周上の第2柱状物22同士を結ぶ直線Lが中心Oを通るように配設されている。このため、図4にも併せ示すように、同一円周上において隣り合う第2柱状物22の間隔は、円周が小径になるに従って狭くなっている。しかし、各第2柱状物22は、こうした規則性に基づいて配設されていることに限らない。例えば図8に示すように、各第2柱状物22は、各円周の径に拘わらず、同一円周上において隣り合う第2柱状物22の間隔T1が全て同じ間隔となるように配設されてもよい。また、各第2柱状物22は、大径となるに従って広くなるように配設されてもよい。さらには、各第2柱状物22は、該間隔T1が、他の円周上において最も近接する第2柱状物22の間隔T2と同間隔となるように配設されてもよい。加えて、各第2柱状物22は、中心Oを中心とした同心円周上に配設されていなくてもよい。すなわち、第2柱状物22は、ある程度の間隔を空けて設けられているのであれば、どのように設けられていてもよい。
・ 前記第1実施形態では、ケース11(収容空間C)内における中央箇所に、第2柱状物22よりも大径の円柱状をなす第1柱状物21が設けられている。しかし、例えば図9に示すように、該中央箇所には、この第1柱状物21に代えて、所定間隔を空けて設けられた複数の第2柱状物22を設けるようにしてもよい。すなわち、ケース11内に配設される柱状物は、同形同大となっていてもよい。また、該柱状物は、3種以上の異なる大きさとなっていてもよい。
・ 前記第1実施形態において各柱状物21,22は、円柱状に限らず、多角形状をなしていてもよい。
(第2実施形態)
次に、本発明を具体化した第2実施形態を図10及び図11に基づいて説明する。ここでは第1実施形態と相違する点を主に述べ、共通する点については同一部材番号を付すのみとしてその説明を省略する。
図10及び図11に示すように、本実施形態の傾斜角センサ1のケース11において、前記収容空間C内における中央部には、前記第1実施形態と同様に、第1柱状物21が配設されている。この第1柱状物21は、第1実施形態における第1柱状物21よりも小径に形成されている。また、第1柱状物21の外周面と第3壁部14の内周面との間の距離を複数等分(ここでは3等分)する第1柱状物21の各同心円周上には、それぞれ凸状部としての整流用壁部41が設けられている。これら整流用壁部41の一端は共通電極15a,15bや第1壁部12における第2壁部13との対向内壁面に接続され、他端は差動電極16a,16bや第2壁部13における第1壁部12との対向内壁面に接続されている。すなわち、整流用壁部41は、ケース11の両対向内壁面に連結された状態となっている。また、各整流用壁部41は、各同心円の円弧の一部と同形状をなし、各同心円周上にそれぞれ2つずつ設けられている。詳しくは、各整流用壁部41は、図10(a)に示すA−A線に対して左右対称形状をなし、図11(a)に示すように、それぞれ中心角θwの円弧となるように設定されている。なお、図11(a)〜(c)においては、図面の簡略化を図るために、ケース11の収容空間C内の構成のみを示す。
図11に示すように、ケース11の下方には媒体注入口42が設けられ、ケース11の上方には空気抜き穴43が設けられている。これら媒体注入口42及び空気抜き穴43は、収容空間Cを構成する前記第3壁部14に設けられている。このため、媒体注入口42から収容空間C内に静電容量媒体23を注入可能となっており、該静電容量媒体23が注入されると、収容空間C内の空気が空気抜き穴43から抜け出すこととなる。
図10及び図11に示すように、こうした収容空間C内において、第1柱状物21と媒体注入口42との間には、複数の媒体案内用凸状部44が設けられている。これら媒体案内用凸状部44は円柱状をなし、一端は共通電極15a,15bや第1壁部12における第2壁部13との対向内壁面に接続され、他端は差動電極16a,16bや第2壁部13における第1壁部12との対向内壁面に接続されている。また、これら媒体案内用凸状部44は、媒体注入口42から第1柱状物21に向かって二列に縦列配置されている。詳しくは、図11(a)に拡大して示すように、各媒体案内用凸状部44は、媒体注入口42から第1柱状物21に向かって延びる2本の直線L1,L2上にそれぞれ設けられた状態となっている。また、両直線L1,L2上に設けられた各媒体案内用凸状部44のうち、媒体注入口42に最も近接する媒体案内用凸状部44間の距離C1は、第1柱状物21に最も近接する媒体案内用凸状部44間の距離C2よりも広く設定されている。すなわち、直線L1,L2の間隔は、第1柱状物21に向かうに従って狭くなっている。
さらに、同一の直線L1,L2上において隣り合う媒体案内用凸状部44の間隔、すなわち媒体注入口42から第1柱状物21に向かう方向に隣り合う各媒体案内用凸状部44の間隔は、媒体注入口42から第1柱状物21に向かうに従って狭くなるように設定されている。詳しくは、図11(a)に拡大して示すように、例えば媒体案内用凸状部44が全部で12個ある場合には、媒体注入口42側の間隔T1から第1柱状物21側の間隔T5に向かって、「T1>T2>T3>T4>T5」の関係が成り立つようになっている。すなわち、隣り合う媒体案内用凸状部44の間隔は、媒体注入口42から第1柱状物21に向かって「疎→密」となるように設定されている。なお、間隔T1は、外側の整流用壁部41と第3壁部14との間隔よりも狭くなるように設定されている。ちなみに本実施形態において間隔T1は、媒体案内用凸状部44の直径の約2倍の距離となるように設定され、間隔T5は、媒体案内用凸状部44の直径の約0.2倍の距離となるように設定されている。
ところで、図10及び図11に示すように、これら媒体案内用凸状部44と前記整流用壁部41の一端との間には、円柱状の第3柱状物45が設けられている。また、収容空間C内において第1柱状物21よりも空気抜き穴43側には、それぞれ円柱状をなす複数の第4柱状物46が設けられている。これら第3柱状物45及び第4柱状物46の一端は共通電極15a,15bや第1壁部12における第2壁部13との対向内壁面に接続され、他端は差動電極16a,16bや第2壁部13における第1壁部12との対向内壁面に接続されている。また、第4柱状物46は、各整流用壁部41が設けられた同心円周上に所定間隔毎に設けられている。
次に、このように構成されたケース11への静電容量媒体23の注入時における静電容量媒体23の流入態様について説明する。
図11(a)〜(c)に示すように、静電容量媒体23は、媒体注入口42を介して矢印F方向からケース11の収容空間C内に注入される。すると、静電容量媒体23の表面張力が媒体案内用凸状部44に作用し、図11(b)に示すように、該静電容量媒体23は、まず媒体案内用凸状部44に案内されて第1柱状物21方向へ流入する。すなわち、静電容量媒体23は、まず媒体案内用凸状部44によって囲まれた流路(案内流路)を流れて第1柱状物21に達する。その後、図11(c)に示すように、該静電容量媒体23は、第1柱状物21と、内側の整流用壁部41との間に優先的に注入されつつ、両整流用壁部41間、及び外側の整流用壁部41と第3壁部14との間に順に注入される。このため、静電容量媒体23は、ケース11の中心部まで、安定的に注入されることとなる。しかも、静電容量媒体23の液面の表面張力が第1柱状物21の外周面、整流用壁部41の外周面及び第3壁部14の内周面に作用する。このため、図10に示すように、静電容量媒体23の液面は、ほぼ水平状態となる。
また、このように構成された傾斜角センサ1の傾斜時には、静電容量媒体23が整流用壁部41に沿って円滑に移動するため、常に水平状態を維持する。よって、第1コンデンサ及び第2コンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことが可能となる。しかも、各媒体案内用凸状部44は媒体注入口42から第1柱状物21に向かうに従って「疎→密」となるように設けられているため、傾斜角センサ1の傾斜に伴って静電容量媒体23がケース11内を移動する際に、該媒体案内用凸状部44が邪魔になってしまうことも抑制される。
したがって、本実施形態によれば、前記第1実施形態における(1),(2)の効果に加え、以下の効果を得ることができる。
(5)ケース11の対向内壁面には第1柱状物21及び整流用壁部41が設けられているため、静電容量媒体23の液面の表面張力は、該柱状物21及び整流用壁部41に作用するようになる。このため、ケース11を小型化して収容空間Cの体積が小さくなっても、該液面は水平状態に維持されやすくなり、また傾斜角センサ1の傾斜時においても液面は水平状態に確実に維持される。よって、傾斜角センサ1の傾斜時に、第1コンデンサ及び第2コンデンサの静電容量が確実に変化し、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出を確実に行うことができる。しかも、整流用壁部41とすることで、傾斜角センサ1の傾斜時には静電容量媒体23が該整流用壁部41に沿ってより円滑に移動することとなり、該静電容量の変化に基づいた傾斜角の検出をより確実に行うことができる。
(6)静電容量媒体23は、ケース11内への注入時にあっては、媒体案内用凸状部44に案内されてケース11の中心部に円滑に注入される。このため、ケース11内への静電容量媒体23の注入作業を確実に行うことができる。
(7)媒体注入口42から第1柱状物21に向かう方向に隣り合う各媒体案内用凸状部44の間隔T1〜T5は、第1柱状物21に向かうに従って狭くなるように設定されている。このため、弱い注入圧力で静電容量媒体23をケース11内に注入した場合にあっても、該静電容量媒体23は各媒体案内用凸状部44によってケース11の中心部に確実に案内される。また、傾斜角センサ1の傾斜時に静電容量媒体23がケース11内を移動する際に、該媒体案内用凸状部44が邪魔になりにくくなる。よって、傾斜角センサ1の傾斜角に応じた検出電圧Voutの出力応答性を低下させてしまうことも抑制できる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 例えば図12(a)に示すように、前記第2実施形態においてケース11内に設けられた整流用壁部41を省略してもよい。すなわち、同図に示すようにケース11内には第1柱状物21及び媒体案内用凸状部44のみが設けられた状態となる。そして、このように変更した場合、ケース11内に注入された静電容量媒体23の液面の表面張力は、ケース11の内壁面と第1柱状物21とに作用することとなるため、該静電容量媒体23の液面はほぼ水平状態となる。また、静電容量媒体23の注入時には、該静電容量媒体23が媒体案内用凸状部44に案内されて第1柱状物21まで確実に達するため、図5に示した従来例のように静電容量媒体23が中心部Oに達しないといった不都合も確実に抑止することができる。よって、このようにすれば、傾斜角センサ1の構造を簡素化することができるとともに、性能の低下を防止しつつ該傾斜角センサ1の小型化を図ることができる。
また、第1柱状物21は、必ずしもケース11の中心部Oに設けられている必要はない。例えば図12(b)に示すように、第1柱状物21はケース11の中心部Oの近傍に複数(ここでは2つ)設けられた構成となっていてもよい。このようにしても、静電容量媒体23の液面をほぼ水平にすることができるため、性能の低下を防止しつつ傾斜角センサ1の小型化を図ることができる。
・ 前記第2実施形態において媒体案内用凸状部44は、二列に縦列配置されている。しかし、媒体案内用凸状部44は、二列に限らず、例えば三列や四列に縦列配置されていてもよい。
・ 前記第2実施形態において、ケース11内に設けられた媒体案内用凸状部44を省略してもよい。また、媒体案内用凸状部44とともに整流用壁部41を省略し、第1柱状物21のみが設けられた傾斜角センサ1としてもよい。
・ 前記第2実施形態において、媒体案内用凸状部44は、円柱状に限らず、例えば多角形柱状をなしていてもよい。
・ 前記第1実施形態の傾斜角センサ1のケース11内に、第2実施形態における媒体案内用凸状部44を設けてもよい。
・ 前記第1実施形態における傾斜角センサ1は、微粒子23bが混入された静電容量媒体23と、柱状物21,22とを備えた構造をなしている。しかし、傾斜角センサ1は、該静電容量媒体23及び柱状物21,22のうちの一方のみを備えた構造となっていてもよい。また、前記第2実施形態における傾斜角センサ1は、該静電容量媒体23と、第1柱状物21、整流用壁部41及び媒体案内用凸状部44とのうちの一方のみを備えた構造となっていてもよい。このようにしても、性能の低下を防止しつつ、静電容量式傾斜角センサの小型化を図ることができる。
・ 前記各実施形態において、微粒子23bは、基剤23a内でブラウン運動が可能な程度の大きさであれば、直径数十nmに限らず、例えば直径数nm〜数百nmの範囲内となるようなナノスケールや、直径数μm程度のマイクロスケールとなる大きさで形成されていてもよい。
・ 前記各実施形態において、静電容量媒体23の基剤23aは、シリコーンオイルに限らず、例えばアセトン、エタノール、メタノール等の液体有機化合物など、誘電率εaが20〜30程度の液剤によって構成されてもよい。また、微粒子23bは、チタン酸バリウムに限らず、例えばアルミナ(誘電率:8.9)やジルコニア(誘電率:50)などの物質によって構成されてもよい。そして、これら物質を任意に組み合わせて静電容量媒体23を構成してもよい。例えば、基剤23aとしてシリコーンオイルを用い、微粒子23bとしてアルミナを用い、該基剤23aに対する微粒子23bの混入率を8%とした場合、静電容量媒体23の誘電率εcは、3.1となる。すなわち、この場合には、基剤23aのみを静電容量媒体とした場合に比べて、誘電率εcが約15%高くなる。よって、この場合でも、静電容量媒体の誘電率を確実且つ容易に高くすることができる。
なお、シリコーンオイルは、前記液体有機化合物に比べて、温度変化に対する特性変化が小さい。このため、傾斜角センサ1を車両に搭載する場合など、傾斜角センサ1を高温雰囲気中で使用する場合には、基剤23aとしてシリコーンオイルを用いることがより適している。また、基剤23aに対する微粒子23bの混入率は、5〜15%程度であることが適しており、10〜15%程度であることがより望ましい。
・ 前記各実施形態では共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bをそれぞれ半円状に形成したが、矩形状等の任意の形状に変更してもよい。
・ 前記各実施形態では半円状の共通電極15a,15b及び差動電極16a,16bとによって第1コンデンサ及び第2コンデンサを構成したが、円板状の共通電極と半円状の差動電極16a,16bとにより各コンデンサを構成してもよい。
・ 前記各実施形態において、第1柱状物21、第2柱状物22、整流用壁部41、媒体案内用凸状部44、第3柱状物45及び第4柱状物46は、必ずしもケース11の両対向内壁面に連結された状態となっている必要はない。すなわち、第1柱状物21、第2柱状物22、整流用壁部41、媒体案内用凸状部44、第3柱状物45及び第4柱状物46は、ケース11の対向内壁面のうちの一方のみに連結された状態となっていてもよい。
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
(1) 前記静電容量式傾斜角センサにおいて、前記微粒子の大きさは、数nm〜数百nmの範囲内となるようなナノスケールに設定されていること。この技術的思想(1)に記載の発明によれば、基剤内で微粒子を確実にブラウン運動させることができる。
(2) 前記静電容量式傾斜角センサにおいて、前記柱状物は円柱形状をなすこと。
(a)は本発明の第1実施形態の静電容量式傾斜角センサの一部を断面として示す正面図、(b)は同実施形態の静電容量式傾斜角センサの断面図。 同実施形態の共通電極及び差動電極を示す斜視図。 同実施形態の静電容量媒体の詳細を示す説明図。 同実施形態の静電容量式傾斜角センサの一部を示す正面図。 比較例としての静電容量式傾斜角センサの一部を断面として示す正面図。 同実施形態の静電容量式傾斜角センサの出力特性図。 同実施形態の静電容量式傾斜角センサの傾斜状態を示す正面図。 他の実施形態の静電容量式傾斜角センサの一部を拡大して示す正面図。 他の実施形態の静電容量式傾斜角センサの一部を断面として示す正面図。 (a)は第2実施形態の静電容量式傾斜角センサの一部を断面として示す正面図、(b)は同実施形態の静電容量式傾斜角センサの断面図。 (a)〜(c)は、同実施形態のケースに対する静電容量媒体の注入態様を概略的に示す正面図。 (a),(b)は、他の実施形態の静電容量式傾斜角センサのケース内部を概略的に示す正面図。
符号の説明
1…静電容量式傾斜角センサ、11…ケース、12…第1壁部、13…第2壁部、14…第3壁部、15a,15b…共通電極、16a,16b…差動電極、21…凸状部としての第1柱状物、22…凸状部としての第2柱状物、23…静電容量媒体、23a…基剤、23b…微粒子、41…凸状部としての整流用壁部、44…媒体案内用凸状部、45…凸状部としての第3柱状物、46…凸状部としての第4柱状物。

Claims (14)

  1. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし
    前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動可能な大きさに設定されていることを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  2. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、
    前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  3. 前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを特徴とする請求項1に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  4. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、
    前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  5. 前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  6. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、
    前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  7. 前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  8. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    前記ケースの少なくとも中心部の近辺に、前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面の少なくとも一方から突出する凸状部を設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  9. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    前記ケースにおいて前記差動電極及び前記共通電極が設けられた前記対向内壁面に、複数の柱状物を所定の間隔を空けて設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  10. 前記柱状物は、それぞれ直径が異なる複数の同心円周上に、それぞれ所定間隔毎に設けられていることを特徴とする請求項4〜7,9のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  11. 前記凸状部は、前記ケースの中心部の近辺に設けられた柱状物と、それぞれ直径が異なる複数の同心円周上にそれぞれ設けられた複数の壁部とからなることを特徴とする請求項2,3,8のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  12. 液状の静電容量媒体と、その静電容量媒体を収容するケースと、該ケースの対向内壁面に設けられてコンデンサを構成し、一部分が前記静電容量媒体によって浸漬された差動電極及び共通電極とを備え、前記ケースの傾きに応じて前記コンデンサの静電容量が変化する静電容量式傾斜角センサであって、
    絶縁体からなる液状の基剤に、その基剤よりも高い誘電率の微粒子を混入して前記静電容量媒体とし、
    前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口と中心部との間に、前記対向内壁面の少なくとも一方から突出し、該注入口から中心部に向かって縦列配置された複数の媒体案内用凸状部を設けたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
  13. 前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口と中心部との間に、前記対向内壁面の少なくとも一方から突出し、該注入口から中心部に向かって縦列配置された複数の媒体案内用凸状部を設けたことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の静電容量式傾斜角センサ。
  14. 前記ケースにおける前記静電容量媒体の注入口から中心部に向かう方向に隣り合う前記媒体案内用凸状部の間隔は、該中心部に向かうに従って狭くなるように設定されていることを特徴とする請求項12または請求項13に記載の静電容量式傾斜角センサ。
JP2004186817A 2003-10-31 2004-06-24 静電容量式傾斜角センサ Expired - Fee Related JP4350600B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004186817A JP4350600B2 (ja) 2003-10-31 2004-06-24 静電容量式傾斜角センサ
US10/976,184 US6988321B2 (en) 2003-10-31 2004-10-28 Electrostatic capacitance tilt angle sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003371616 2003-10-31
JP2004186817A JP4350600B2 (ja) 2003-10-31 2004-06-24 静電容量式傾斜角センサ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005156532A JP2005156532A (ja) 2005-06-16
JP4350600B2 true JP4350600B2 (ja) 2009-10-21

Family

ID=34712932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004186817A Expired - Fee Related JP4350600B2 (ja) 2003-10-31 2004-06-24 静電容量式傾斜角センサ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6988321B2 (ja)
JP (1) JP4350600B2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4515167B2 (ja) * 2004-06-24 2010-07-28 株式会社東海理化電機製作所 静電容量媒体、及び静電容量式傾斜角センサ
JP4800854B2 (ja) * 2006-06-13 2011-10-26 株式会社東海理化電機製作所 静電容量式傾斜角度センサ
JP2008122194A (ja) * 2006-11-10 2008-05-29 New Industry Research Organization 静電容量式傾斜角度センサ及びその製造方法
JP2008261695A (ja) * 2007-04-11 2008-10-30 Tokai Rika Co Ltd 傾斜角センサ装置
JP2008275384A (ja) * 2007-04-26 2008-11-13 New Industry Research Organization 傾斜角センサ装置、及び傾斜角センサ装置の製造方法
JP2009264909A (ja) * 2008-04-24 2009-11-12 Nanocreate Co Ltd 静電デバイスの製造方法及び静電デバイス
WO2010026845A1 (ja) * 2008-09-03 2010-03-11 Mizushima Masanori 入力装置
TWI454664B (zh) * 2012-09-27 2014-10-01 Sagatek Co Ltd 液體多層電容傾斜微感測器
CN104006737B (zh) * 2014-04-28 2016-08-24 哈尔滨工业大学 同心共面环-四等分环-圆嵌套极板倾角测量方法与装置
CN104034256B (zh) * 2014-04-28 2016-08-24 哈尔滨工业大学 同心共面四等分环-四等分圆嵌套极板倾角测量方法与装置
CN104034312B (zh) * 2014-04-28 2016-06-08 哈尔滨工业大学 成对三等分环-三等分圆嵌套极板相向交错放置式倾角测量方法与装置
US9581444B2 (en) 2015-06-29 2017-02-28 International Business Machines Corporation Electronic roll pitch and yaw sensor using conductive fluid
CN105016208B (zh) * 2015-07-24 2017-12-29 上海海事大学 一种双吊具桥吊摆角测量装置及其方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3906471A (en) * 1973-09-12 1975-09-16 Sun Oil Co Pennsylvania High side meter
US4672753A (en) * 1986-05-19 1987-06-16 Gas Research Institute Rotation sensor
US4811491A (en) * 1987-09-04 1989-03-14 Etak, Inc. Two-axis differential capacitance inclinometer
US5237753A (en) * 1992-05-18 1993-08-24 Lucas Sensing Systems, Inc. Capacitive gravity sensor and inclinometer
US5428902A (en) * 1994-02-24 1995-07-04 Precision Navigation, Inc. Inclinometer sensing circuitry and operation
US5479716A (en) * 1994-07-12 1996-01-02 Design & Test Technology, Inc. Capacitive based gravity sensor
JPH08261757A (ja) 1995-03-23 1996-10-11 Tokai Rika Co Ltd 静電容量式傾斜角センサ
US5630280A (en) * 1995-05-01 1997-05-20 The Fredericks Company Dual axis electrolytic tilt sensor
SI20390A (sl) * 1999-08-13 2001-04-30 Boris Geršak Elektronska tehtnica za merjenje naklonov - izvedba električnih uporov in prevodnikov
US6449857B1 (en) * 1999-12-07 2002-09-17 Valery A. Anikolenko Inclinometer and inclinometer network
US6351892B1 (en) * 1999-12-15 2002-03-05 Digital Control Incorporated Orientation sensor utilizing intra-pattern property measurements
JP3659855B2 (ja) * 2000-02-25 2005-06-15 株式会社タイコーデバイス 傾斜センサ

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005156532A (ja) 2005-06-16
US6988321B2 (en) 2006-01-24
US20050144794A1 (en) 2005-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4350600B2 (ja) 静電容量式傾斜角センサ
US6494096B2 (en) Semiconductor physical quantity sensor
CN100568001C (zh) 电容传感器
US7243545B2 (en) Physical quantity sensor having spring
US8783108B2 (en) Micromechanical system for detecting an acceleration
US20100058864A1 (en) Multi-axis capacitive accelerometer
US20070008365A1 (en) Ink cartridge including a unit to sense a remaining amount of ink
WO2006046325A1 (ja) 液状態検知センサ
US20170052207A1 (en) Micromechanical structure for an acceleration sensor
JP4559293B2 (ja) 液状態検知センサ
US6769305B2 (en) Acceleration sensor
JP4800854B2 (ja) 静電容量式傾斜角度センサ
JP4515167B2 (ja) 静電容量媒体、及び静電容量式傾斜角センサ
JP5685483B2 (ja) 静電容量式液位検出装置
JP2014081257A (ja) センサ装置
JP4795049B2 (ja) 液面レベルセンサ
US8069739B2 (en) Base design for self-centering
JP2014025735A (ja) センサ装置
US8471573B2 (en) Dynamic quantity sensor and manufacturing method thereof
JP3809599B2 (ja) 加速度センサー
JP5132100B2 (ja) 水平センサ
JP6693995B2 (ja) 圧力センサ
US20240182296A1 (en) Micromechanical z-acceleration sensor with reference electrode
JP2003106835A (ja) 傾斜角センサ
JP3177628B2 (ja) 静電容量式レベルセンサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070126

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20090421

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090608

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090707

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090722

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120731

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130731

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees