静電容量媒体、及び静電容量式傾斜角センサ
【課題】 性能劣化の抑止及び誘電率の向上を図ることができる静電容量媒体を提供する。
【解決手段】 静電容量媒体２３は、液状の基剤２３ａと、該基剤２３ａに混入された微粒子２３ｂによって構成されている。基剤２３ａは、シリコーン分子の側鎖や末端基の一部を化学的に他の分子に置き換えた変性シリコーンオイルによって構成されている。粒径が数十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３〜１０％程度を占めるように基剤２３ａ内に混入されている。
【解決手段】 静電容量媒体２３は、液状の基剤２３ａと、該基剤２３ａに混入された微粒子２３ｂによって構成されている。基剤２３ａは、シリコーン分子の側鎖や末端基の一部を化学的に他の分子に置き換えた変性シリコーンオイルによって構成されている。粒径が数十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３〜１０％程度を占めるように基剤２３ａ内に混入されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサなどに収容される静電容量媒体、及び、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。
【背景技術】
【０００２】
従来、液状の静電容量媒体を用いた具体例として、例えば特許文献１に記載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）が提案されている。この傾斜角センサは、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。こうした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）がほぼ同一となるため、各コンデンサの静電容量はほぼ同一となる。これに対し、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て他方の差動電極の浸漬面積が減るため、各コンデンサの静電容量に差が生じる。そして、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。また、この傾斜角センサでは、静電容量媒体としてシリコーンオイルが用いられている。一般に、シリコーンオイルは性質が安定しており、耐熱性、耐寒性、耐酸化性などに優れている。このため、静電容量媒体としてシリコーンオイルを用いることにより、性能劣化を抑止した信頼性の高い傾斜角センサを実現している。
【特許文献１】特開平０８−２６１７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした従来の傾斜角センサは体積が数ｃｍ3〜百数十ｃｍ3と大きいことから、近年では該傾斜角センサの小型化が要望されている。しかし、こうしたニーズに応えようとして傾斜角センサを単純に小型化すると、オイルケース内に収容される静電容量媒体の量が少なくなるとともに差動電極の浸漬面積が減少するため、コンデンサの静電容量が低下してしまうこととなる。特に、シリコーンオイルの比誘電率は２．７程度と低いため、静電容量媒体としてシリコーンオイルを用いた場合には、傾斜角センサを単純に小型化すると、傾斜時における静電容量の変化量が小さくなってしまう。その結果、傾斜角センサの検出信頼性、検出分解能などが低下してしまうといった問題が生じてしまう。また、シリコーンオイルよりも誘電率の高い有機溶剤を静電容量媒体として用いた場合には、こうした問題は生じにくくなるものの、耐熱性、耐寒性、耐酸化性などが低下するため性能劣化が生じやすくなってしまう。
【０００４】
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、性能劣化の抑止及び誘電率の向上を図ることができる静電容量媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、変性シリコーンオイル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が混入されてなることを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の静電容量媒体において、前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動により浮遊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３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の静電容量媒体において、前記変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルであることを要旨とする。
【０００７】
請求項４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を変化させるようにしたことを要旨とする。
【０００８】
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、変性シリコーンオイルに、該変性シリコーンオイル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。また、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体の性能劣化も抑止される。しかも、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより微粒子に対する基剤の界面張力を低くすることができるため、基剤に混入される微粒子の分散安定性を向上させることができる。よって、静電容量媒体の誘電率のバラツキなどを生じにくくすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、微粒子は基剤内でブラウン運動を生じるため、基剤内に浮遊して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をいっそう生じにくくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、基剤として反応性シリコーンオイルを用いることにより、基剤内における微粒子の分散安定性をより向上させることが可能となる。
請求項４に記載の発明によると、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、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体の性能劣化も抑止される。しかも、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、基剤に混入される微粒子の分散安定性を向上させることができ、静電容量媒体の高い誘電率を確保することができる。よって、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図ることができる静電容量式傾斜角センサを実現可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、性能劣化の抑止及び誘電率の向上を図ることができる静電容量媒体を提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を静電容量式傾斜角センサとして具体化した一実施形態を図１〜図５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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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５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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２３ａ（分散媒）と、その基剤２３ａ内に混入された絶縁体からなる微粒子２３ｂ（分散質）とから構成されている。
【００１９】
基剤２３ａは、シリコーン分子の側鎖や末端基の一部を化学的に他の分子に置き換えた変性シリコーンオイルによって構成されている。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といった変性シリコーンオイル（比誘電率εａ＝２．７程度）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。
【００２０】
微粒子２３ｂは、粒径が数十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３〜１０％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により浮遊する。よって、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内に浮遊して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。
【００２１】
ちなみに、ジメチルシリコーンオイル（比誘電率εａ＝２．７）にアルミナ（比誘電率εｂ＝８．９）を８％混入した場合、その混合物の比誘電率εｃ＝は、３．１となることが確認されている。このため、基剤２３ａとして変性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％とした場合での静電容量媒体２３の比誘電率εｃも、３．１程度となると推測される。すなわち、この場合には、基剤２３ａのみを静電容量媒体２３とした場合に比べて、比誘電率εｃが約１５％高くなる。よって、静電容量媒体２３の比誘電率εｃを確実且つ容易に高くすることができる。
【００２２】
また、微粒子２３ｂとして適用される物質としては、アルミナの他、例えばアルミナやジルコニア（比誘電率εｂ＝５０）などの非導電体や、例えば金、銀、銅、ニッケルなどの導電体が挙げられる。そして、例えば、微粒子としてチタン酸バリウム（比誘電率εｂ＝１０００以上）を用いた場合、静電容量媒体２３の比誘電率εｃが計算上では約１３５となる。よって、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倍の比誘電率となると推測される。
【００２３】
ところで、図１（ａ）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。換言すれば、収容空間Ｃ内に第１柱状物２１及び第２柱状物を設けることにより、静電容量媒体２３の液面を常に略水平状態に維持することが可能となる。よって、傾斜角センサ１を傾斜させると、静電容量媒体２３に浸漬する各差動電極１６ａ，１６ｂの面積に差が生じ、各コンデンサの静電容量にも差が生じる。それゆえ、該コンデンサの静電容量の差分に基づいて傾斜角センサ１の傾斜角を確実に求めることが可能となる。
【００２４】
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。
【００２５】
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４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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
一方、例えば図５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加する一方、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。
【００２９】
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。
【００３０】
＜実施例及び比較例＞
次に、本実施形態を具体化した実施例及びそれに対する比較例を紹介する。
（実施例１〜４）
実施例１では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、両末端型のカルビノール変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３１】
実施例２では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、両末端型のアミノ変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
実施例３では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、両末端型のカルビノール変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３２】
実施例２では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、両末端型のアミノ変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
なお、各実施例１〜４において、静電容量媒体２３におけるジルコニアまたは酸化チタンの含有率を５％とした。
【００３３】
（比較例１，２）
比較例１では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、ジメチルシリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３４】
比較例２では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、ジメチルシリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
なお、各比較例１，２において、静電容量媒体２３におけるジルコニアまたは酸化チタンの含有率を５％とした。
【００３５】
（比較試験の方法及び結果）
静電容量媒体２３を撹拌して微粒子２３ｂを基剤２３ａ内に万遍なく分散させた後、該静電容量媒体２３を室温環境で静置することで微粒子２３ｂの分散安定性を測定した。具体的には、微粒子２３ｂが基剤２３ａ内に分散してから沈降するまでの時間（分散維持時間）を測定し、該時間が長い程、分散安定性が高いものとして評価した。なお、微粒子２３ｂが基剤２３ａ内に均一に混ざっている状態を「分散状態」として判断し、静電容量媒体２３に上澄みが生じた時点で「沈降状態」として判断し、該沈降状態となるまでの時間を分散維持時間として測定した。そして、各実施例及び比較例における分散安定性の結果を表１に示す。この表１における「評価」の欄には、分散安定性の結果に基づき、◎：９６時間以上、○：１２時間以上〜９６時間未満、△：３時間以上〜１２時間未満、×：３時間未満として示す。
【００３６】
【表１】
その結果、比較例１では分散維持時間が３時間未満であったのに対し、実施例１では９６時間以上、実施例２，３では１２時間以上、実施例４では３時間以上の分散維持時間となった。よって、実施例１〜４の何れの場合においても高い分散安定性が得られた。すなわち、これら実施例１〜４からも明らかなように、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いると、微粒子２３ｂの分散性が向上する。特に、基剤２３ａとしてカルビノール変性シリコーンオイルを用いた場合や、微粒子２３ｂとしてジルコニアを用いた場合に、高い分散安定性が得られた。そして、カルビノール変性シリコーンオイルにジルコニアを分散させた場合に、最も高い分散安定性が得られることが判った。こうした結果から、基剤２３ａとして反応性シリコーンオイルを用いると、微粒子２３ｂの分散安定性が飛躍的に向上すると推測される。
【００３７】
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）変性シリコーンオイルを基剤２３ａとして用いるとともに、該変性シリコーンオイルよりも高い誘電率の微粒子を基剤２３ａに混入して静電容量媒体２３とすることにより、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。また、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体２３の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体２３の性能劣化も抑止することができる。しかも、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより微粒子２３ｂに対する基剤２３ａの界面張力を低くすることができるため、基剤２３ａに混入される微粒子２３ｂの分散安定性を向上させることができる。よって、静電容量媒体２３の誘電率のバラツキなどを生じにくくすることができる。
【００３８】
（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をより確実に抑止することができる。
【００３９】
（３）静電容量媒体２３の基剤２３ａとして反応性シリコーンオイルを用いることにより、基剤２３ａ内における微粒子２３ｂの分散安定性をより向上させることができる。
（４）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可能となるため、静電容量式傾斜角センサ１を小型化しても、高い静電容量を確保することができ、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、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより静電容量媒体２３の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体２３の性能劣化も抑止することができる。しかも、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることによって静電容量媒体２３の高い誘電率を確保することができるため、傾斜各センサ１の性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図ることができる。
【００４０】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 静電容量媒体２３は、傾斜角センサ１に限らず、例えばコンデンサや化学電池などに用いられてもよい。
【００４１】
・ 前記実施形態において、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内でブラウン運動により浮遊可能な程度の大きさであれば、粒径数十ｎｍに限らず、例えば粒径数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲内となるようなナノスケールであってもよい。また、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内で浮遊可能であれば、粒径数μｍ〜十数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。なお、粒径が数ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内で形成されている場合、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内でブラウン運動により確実に浮遊状態となることが本願発明者によって確認されている。
【００４２】
・ 基剤２３ａに対する微粒子２３ｂの混入率は、３〜１０％程度であることが適しており、５〜８％程度であることがより望ましい。
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。
【００４３】
（１） 請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量媒体において、前記基剤は、側鎖型の変性シリコーンオイルであること。この技術的思想（１）に記載の発明によれば、基剤に対する微粒子の分散安定性をいっそう向上させることができる。
【００４４】
（２） 請求項１〜３、技術的思想（１）のいずれか１項に記載の静電容量媒体において、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（２）に記載の発明によれば、基剤内で微粒子を確実に浮遊させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明の一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。
【図２】同実施形態の共通電極及び差動電極を示す斜視図。
【図３】同実施形態の静電容量媒体の詳細を示す説明図。
【図４】同実施形態の静電容量式傾斜角センサの出力特性図。
【図５】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。
【符号の説明】
【００４６】
１…静電容量式傾斜角センサ、１１…ケース、１５ａ，１５ｂ…共通電極、１６ａ，１６ｂ…差動電極、２３…静電容量媒体、２３ａ…基剤、２３ｂ…微粒子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサなどに収容される静電容量媒体、及び、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。
【背景技術】
【０００２】
従来、液状の静電容量媒体を用いた具体例として、例えば特許文献１に記載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）が提案されている。この傾斜角センサは、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。こうした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）がほぼ同一となるため、各コンデンサの静電容量はほぼ同一となる。これに対し、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て他方の差動電極の浸漬面積が減るため、各コンデンサの静電容量に差が生じる。そして、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。また、この傾斜角センサでは、静電容量媒体としてシリコーンオイルが用いられている。一般に、シリコーンオイルは性質が安定しており、耐熱性、耐寒性、耐酸化性などに優れている。このため、静電容量媒体としてシリコーンオイルを用いることにより、性能劣化を抑止した信頼性の高い傾斜角センサを実現している。
【特許文献１】特開平０８−２６１７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、こうした従来の傾斜角センサは体積が数ｃｍ3〜百数十ｃｍ3と大きいことから、近年では該傾斜角センサの小型化が要望されている。しかし、こうしたニーズに応えようとして傾斜角センサを単純に小型化すると、オイルケース内に収容される静電容量媒体の量が少なくなるとともに差動電極の浸漬面積が減少するため、コンデンサの静電容量が低下してしまうこととなる。特に、シリコーンオイルの比誘電率は２．７程度と低いため、静電容量媒体としてシリコーンオイルを用いた場合には、傾斜角センサを単純に小型化すると、傾斜時における静電容量の変化量が小さくなってしまう。その結果、傾斜角センサの検出信頼性、検出分解能などが低下してしまうといった問題が生じてしまう。また、シリコーンオイルよりも誘電率の高い有機溶剤を静電容量媒体として用いた場合には、こうした問題は生じにくくなるものの、耐熱性、耐寒性、耐酸化性などが低下するため性能劣化が生じやすくなってしまう。
【０００４】
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、性能劣化の抑止及び誘電率の向上を図ることができる静電容量媒体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図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。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、変性シリコーンオイル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が混入されてなることを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の静電容量媒体において、前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動により浮遊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３に記載の発明では、請求項１または請求項２に記載の静電容量媒体において、前記変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルであることを要旨とする。
【０００７】
請求項４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を変化させるようにしたことを要旨とする。
【０００８】
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、変性シリコーンオイルに、該変性シリコーンオイル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。また、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体の性能劣化も抑止される。しかも、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより微粒子に対する基剤の界面張力を低くすることができるため、基剤に混入される微粒子の分散安定性を向上させることができる。よって、静電容量媒体の誘電率のバラツキなどを生じにくくすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によると、微粒子は基剤内でブラウン運動を生じるため、基剤内に浮遊して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をいっそう生じにくくすることができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、基剤として反応性シリコーンオイルを用いることにより、基剤内における微粒子の分散安定性をより向上させることが可能となる。
請求項４に記載の発明によると、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、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体の性能劣化も抑止される。しかも、基剤として変性シリコーンオイルを用いることにより、基剤に混入される微粒子の分散安定性を向上させることができ、静電容量媒体の高い誘電率を確保することができる。よって、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図ることができる静電容量式傾斜角センサを実現可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上詳述したように、請求項１〜３に記載の発明によれば、性能劣化の抑止及び誘電率の向上を図ることができる静電容量媒体を提供することができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を静電容量式傾斜角センサとして具体化した一実施形態を図１〜図５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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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５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。
【００１７】
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。
【００１８】
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２３ａ（分散媒）と、その基剤２３ａ内に混入された絶縁体からなる微粒子２３ｂ（分散質）とから構成されている。
【００１９】
基剤２３ａは、シリコーン分子の側鎖や末端基の一部を化学的に他の分子に置き換えた変性シリコーンオイルによって構成されている。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といった変性シリコーンオイル（比誘電率εａ＝２．７程度）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。
【００２０】
微粒子２３ｂは、粒径が数十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３〜１０％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により浮遊する。よって、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内に浮遊して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。
【００２１】
ちなみに、ジメチルシリコーンオイル（比誘電率εａ＝２．７）にアルミナ（比誘電率εｂ＝８．９）を８％混入した場合、その混合物の比誘電率εｃ＝は、３．１となることが確認されている。このため、基剤２３ａとして変性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％とした場合での静電容量媒体２３の比誘電率εｃも、３．１程度となると推測される。すなわち、この場合には、基剤２３ａのみを静電容量媒体２３とした場合に比べて、比誘電率εｃが約１５％高くなる。よって、静電容量媒体２３の比誘電率εｃを確実且つ容易に高くすることができる。
【００２２】
また、微粒子２３ｂとして適用される物質としては、アルミナの他、例えばアルミナやジルコニア（比誘電率εｂ＝５０）などの非導電体や、例えば金、銀、銅、ニッケルなどの導電体が挙げられる。そして、例えば、微粒子としてチタン酸バリウム（比誘電率εｂ＝１０００以上）を用いた場合、静電容量媒体２３の比誘電率εｃが計算上では約１３５となる。よって、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倍の比誘電率となると推測される。
【００２３】
ところで、図１（ａ）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。換言すれば、収容空間Ｃ内に第１柱状物２１及び第２柱状物を設けることにより、静電容量媒体２３の液面を常に略水平状態に維持することが可能となる。よって、傾斜角センサ１を傾斜させると、静電容量媒体２３に浸漬する各差動電極１６ａ，１６ｂの面積に差が生じ、各コンデンサの静電容量にも差が生じる。それゆえ、該コンデンサの静電容量の差分に基づいて傾斜角センサ１の傾斜角を確実に求めることが可能となる。
【００２４】
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。
【００２５】
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４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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
一方、例えば図５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加する一方、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。
【００２９】
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。
【００３０】
＜実施例及び比較例＞
次に、本実施形態を具体化した実施例及びそれに対する比較例を紹介する。
（実施例１〜４）
実施例１では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、両末端型のカルビノール変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３１】
実施例２では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、両末端型のアミノ変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
実施例３では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、両末端型のカルビノール変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３２】
実施例２では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、両末端型のアミノ変性シリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
なお、各実施例１〜４において、静電容量媒体２３におけるジルコニアまたは酸化チタンの含有率を５％とした。
【００３３】
（比較例１，２）
比較例１では、平均粒径が２００ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ2）を、ジメチルシリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
【００３４】
比較例２では、平均粒径が２００ｎｍの酸化チタン（ＴｉＯ2）を、ジメチルシリコーンオイルに混入して静電容量媒体２３とした。
なお、各比較例１，２において、静電容量媒体２３におけるジルコニアまたは酸化チタンの含有率を５％とした。
【００３５】
（比較試験の方法及び結果）
静電容量媒体２３を撹拌して微粒子２３ｂを基剤２３ａ内に万遍なく分散させた後、該静電容量媒体２３を室温環境で静置することで微粒子２３ｂの分散安定性を測定した。具体的には、微粒子２３ｂが基剤２３ａ内に分散してから沈降するまでの時間（分散維持時間）を測定し、該時間が長い程、分散安定性が高いものとして評価した。なお、微粒子２３ｂが基剤２３ａ内に均一に混ざっている状態を「分散状態」として判断し、静電容量媒体２３に上澄みが生じた時点で「沈降状態」として判断し、該沈降状態となるまでの時間を分散維持時間として測定した。そして、各実施例及び比較例における分散安定性の結果を表１に示す。この表１における「評価」の欄には、分散安定性の結果に基づき、◎：９６時間以上、○：１２時間以上〜９６時間未満、△：３時間以上〜１２時間未満、×：３時間未満として示す。
【００３６】
【表１】
その結果、比較例１では分散維持時間が３時間未満であったのに対し、実施例１では９６時間以上、実施例２，３では１２時間以上、実施例４では３時間以上の分散維持時間となった。よって、実施例１〜４の何れの場合においても高い分散安定性が得られた。すなわち、これら実施例１〜４からも明らかなように、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いると、微粒子２３ｂの分散性が向上する。特に、基剤２３ａとしてカルビノール変性シリコーンオイルを用いた場合や、微粒子２３ｂとしてジルコニアを用いた場合に、高い分散安定性が得られた。そして、カルビノール変性シリコーンオイルにジルコニアを分散させた場合に、最も高い分散安定性が得られることが判った。こうした結果から、基剤２３ａとして反応性シリコーンオイルを用いると、微粒子２３ｂの分散安定性が飛躍的に向上すると推測される。
【００３７】
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）変性シリコーンオイルを基剤２３ａとして用いるとともに、該変性シリコーンオイルよりも高い誘電率の微粒子を基剤２３ａに混入して静電容量媒体２３とすることにより、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。また、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより、静電容量媒体２３の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体２３の性能劣化も抑止することができる。しかも、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより微粒子２３ｂに対する基剤２３ａの界面張力を低くすることができるため、基剤２３ａに混入される微粒子２３ｂの分散安定性を向上させることができる。よって、静電容量媒体２３の誘電率のバラツキなどを生じにくくすることができる。
【００３８】
（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をより確実に抑止することができる。
【００３９】
（３）静電容量媒体２３の基剤２３ａとして反応性シリコーンオイルを用いることにより、基剤２３ａ内における微粒子２３ｂの分散安定性をより向上させることができる。
（４）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可能となるため、静電容量式傾斜角センサ１を小型化しても、高い静電容量を確保することができ、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、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることにより静電容量媒体２３の耐熱性、耐寒性、耐酸化性なども維持されるため、該静電容量媒体２３の性能劣化も抑止することができる。しかも、基剤２３ａとして変性シリコーンオイルを用いることによって静電容量媒体２３の高い誘電率を確保することができるため、傾斜各センサ１の性能劣化や性能低下を防止しつつ小型化を図ることができる。
【００４０】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・ 静電容量媒体２３は、傾斜角センサ１に限らず、例えばコンデンサや化学電池などに用いられてもよい。
【００４１】
・ 前記実施形態において、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内でブラウン運動により浮遊可能な程度の大きさであれば、粒径数十ｎｍに限らず、例えば粒径数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲内となるようなナノスケールであってもよい。また、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内で浮遊可能であれば、粒径数μｍ〜十数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。なお、粒径が数ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内で形成されている場合、微粒子２３ｂは、基剤２３ａ内でブラウン運動により確実に浮遊状態となることが本願発明者によって確認されている。
【００４２】
・ 基剤２３ａに対する微粒子２３ｂの混入率は、３〜１０％程度であることが適しており、５〜８％程度であることがより望ましい。
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。
【００４３】
（１） 請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量媒体において、前記基剤は、側鎖型の変性シリコーンオイルであること。この技術的思想（１）に記載の発明によれば、基剤に対する微粒子の分散安定性をいっそう向上させることができる。
【００４４】
（２） 請求項１〜３、技術的思想（１）のいずれか１項に記載の静電容量媒体において、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（２）に記載の発明によれば、基剤内で微粒子を確実に浮遊させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】（ａ）は本発明の一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。
【図２】同実施形態の共通電極及び差動電極を示す斜視図。
【図３】同実施形態の静電容量媒体の詳細を示す説明図。
【図４】同実施形態の静電容量式傾斜角センサの出力特性図。
【図５】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。
【符号の説明】
【００４６】
１…静電容量式傾斜角センサ、１１…ケース、１５ａ，１５ｂ…共通電極、１６ａ，１６ｂ…差動電極、２３…静電容量媒体、２３ａ…基剤、２３ｂ…微粒子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変性シリコーンオイル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が混入されてなることを特徴とする静電容量媒体。
【請求項２】
前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動により浮遊可能な大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量媒体。
【請求項３】
前記変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量媒体と、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を変化させるようにしたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
【請求項１】
変性シリコーンオイル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が混入されてなることを特徴とする静電容量媒体。
【請求項２】
前記微粒子は、前記基剤内でブラウン運動により浮遊可能な大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の静電容量媒体。
【請求項３】
前記変性シリコーンオイルは、反応性シリコーンオイルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電容量媒体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電容量媒体と、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を変化させるようにしたことを特徴とする静電容量式傾斜角センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１２５５５（Ｐ２００６−１２５５５Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１８６８１８（Ｐ２００４−１８６８１８）
【出願日】平成１６年６月２４日（２００４．６．２４）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（８００００００５７）財団法人新産業創造研究機構 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月２４日（２００４．６．２４）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【出願人】（８００００００５７）財団法人新産業創造研究機構 (99)
【Ｆターム（参考）】
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