JP4350600B2 - 静電容量式傾斜角センサ - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
(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。
・ 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。
(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。
(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。
・ 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。
・ 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。
(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。
Claims (14)
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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。
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