JPH0239356Y2 - - Google Patents

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JPH0239356Y2
JPH0239356Y2 JP1982058021U JP5802182U JPH0239356Y2 JP H0239356 Y2 JPH0239356 Y2 JP H0239356Y2 JP 1982058021 U JP1982058021 U JP 1982058021U JP 5802182 U JP5802182 U JP 5802182U JP H0239356 Y2 JPH0239356 Y2 JP H0239356Y2
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heater
sensor
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sensors
resistance
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

考案の技術分野 本考案は、液体の液面レベルを検出するセラミ
ツクヒータ・センサに関するものである。 従来技術と問題点 液体の速度を検出するセンサとしては、白金細
線を用いたセンサ、サーミスタを用いたセンサ或
いはトルクメータ等の機械的なセンサ等が知られ
ている。又水、油、フレオン等の液体を検出する
レベルセンサとしては、放電を利用したセンサ、
サーミスタを用いたセンサ或いはフロートリレー
を用いたセンサ等が知られている。しかし、トル
クメータやフロートリレー等の機械的に動作する
センサは、長時間安定に動作させるのが困難であ
ると共に、小型化することが困難である。又白金
細線を用いたセンサは、水中等で用いることが出
来ない欠点があり、放電を利用したセンサは、電
極の消耗があると共に、油等の可燃性液体に対し
ては用いることができない欠点がある。 一方サーミスタを用いたセンサは、小型化が容
易であると共に半永久的に使用することができる
が、自己加熱式のサーミスタは、温度係数が大き
い為、通電時の温度条件により、定電圧でスター
トさせるのが困難であり、又傍熱式のサーミスタ
は、使用温度の影響が少ない利点がある反面、高
価である欠点がある。 考案の目的 本考案は、簡単な構成で且つ廉価な液面レベル
を検出し得るセンサを提供することを目的とする
ものである。以下実施例について詳細に説明す
る。 考案の実施例 第1図は、従来のセラミツクヒータ・センサの
一例の断面図であり、1は筒状或いは円柱状のセ
ラミツク体、2は環状のヒータ部、3はヒータ部
2を通電加熱並びに抵抗測定が可能のようにヒー
タ部2と接続されたリード部、4は鑞付け部、5
はリード線である。ヒータ部2及びリード部3の
形成方法について簡単に説明する。所定の幅の短
冊状のセラミツク生シート上に、タングステン、
モリブデン等の金属粉末を含有させた通電ペース
トにより、所定の抵抗値となるような幅、長さ、
厚さの発熱パターンのヒータ部2及びリード部3
を印刷したものを、別途押し出し成型した生のセ
ラミツクパイプ又はセラミツク棒に巻きつけて焼
成する。このとき、リード部3の両端を露出させ
た状態若しくはスルーホールを形成しておき、
1300℃〜1600℃の還元性雰囲気中で焼成し、リー
ド部の露出部分にニツケルメツキを施し、リツド
線5を鑞付け部4により接続するものである。こ
のリード線5を検出回路(図示せず)に接続し、
ヒータ部2の加熱及び抵抗変化の検出を行うもの
である。 第2図は従来のセラミツクヒータ・センサの他
の例の断面図であつて、第1図と同一符号は同一
部分を示し、6は金属ニツプルである。この金属
ニツプル6は取付けを容易にする為のものであつ
て、鑞付け等により取付けられている。 第3図は、本考案の実施例の断面図を示し、ヒ
ータ部2−1,2−2及びリード部3−1,3−
2をセラミツク体1内に設けたものである。2個
のヒータ部2−1,2−2は軸方向に位置をずら
せて配置される。本実施例ではヒータ部2−1,
2−2のリード部3−1,3−2の一本を共通化
した場合を示す。従つて、リード線5−1は二本
であるがリード線5−2は一本となる。リード線
5−2を共通化せずリード部3−1,3−2毎に
それぞれ二本ずつ設けることは勿論可能である。 この実施例はブリツジ接続により液面レベル検
出を行うことができる。 第4図は、従来のセラミツクヒータ・センサの
回路構成を示し、Rは第1図又は第2図のセラミ
ツクヒータ・センサのヒータ部2の抵抗を示す。
又r1は補償抵抗、r2は検知抵抗、OUTは出
力端子、Vは定電圧である。この定電圧Vを、補
償抵抗r1、ヒータ部2である抵抗R及び検知抵
抗r2に加え、抵抗Rが液面の接触により変化す
ることを、検知抵抗r2の電圧降下で検出するも
のである。 例えば、第1図の構成に於いて、外径4.5mm、
ヒータ部2の長さ10mm、全長40mmの寸法のセンサ
の特性の一例を次に示す。 温度特性はR=R0(1+αT) 但し、R0は0℃に於ける抵抗で154Ω、温度係
数αは0.00425/℃、時定数(空中)は25〜
30sec、時定数(水中)は2〜3sec、熱放散係数
(空中)は9.67mW/℃、熱放散係数(水中)は
199.5mW/℃である。 従つて、水等の液体に接触するか否かで、ヒー
タ部2の抵抗が大きく変化し、液面を検出するこ
とができる。また第4図に於いて、r1=0,r
2=2Ωとし、25℃の静止空気中でヒータ温度が
100℃になるようにV=13.5ボルトの定電圧を印
加した場合、空気温度TA及び水温TWに対する
ヒータ温度の変化を第1表に示す。 これによれば、空気温度0℃に於けるヒータ温
度は79.8℃であり、このヒータ温度に対応する水
温は76℃となるから、前述の設定条件では空気温
度を0℃以上とし、水温は76℃を上限として水面
レベルの検出が可能となる。なおこの場合出力は
100mV程度であるから、出力端子に増幅器を接
続する必要がある。
Technical Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater sensor for detecting the level of a liquid. Prior Art and Problems As a sensor for detecting the velocity of a liquid, a sensor using a thin platinum wire, a sensor using a thermistor, or a mechanical sensor such as a torque meter is known. Level sensors that detect liquids such as water, oil, and freon include sensors that use electrical discharge,
Sensors using a thermistor, sensors using a float relay, etc. are known. However, mechanically operated sensors such as torque meters and float relays are difficult to operate stably for long periods of time, and are also difficult to miniaturize. In addition, sensors using thin platinum wires have the disadvantage that they cannot be used in water, etc., and sensors that use electrical discharge have the disadvantage that they have electrode wear and cannot be used with flammable liquids such as oil. There is. On the other hand, sensors using thermistors are easy to downsize and can be used semi-permanently, but self-heating thermistors have a large temperature coefficient, so they start at a constant voltage depending on the temperature conditions when energizing. Indirectly heated thermistors have the advantage of being less affected by the operating temperature, but have the disadvantage of being expensive. Purpose of the invention The object of the invention is to provide a sensor that has a simple configuration and is inexpensive and can detect a liquid level. Examples will be described in detail below. Embodiment of the invention FIG. 1 is a sectional view of an example of a conventional ceramic heater/sensor, in which 1 is a cylindrical or cylindrical ceramic body, 2 is an annular heater part, and 3 is a heater part 2 that is heated by electrical current and heated. A lead part 4 is connected to the heater part 2 so that resistance can be measured; 4 is a soldering part; 5
is the lead wire. A method for forming the heater section 2 and the lead section 3 will be briefly described. Tungsten,
A conductive paste containing metal powder such as molybdenum is used to create widths, lengths, and
Heater part 2 and lead part 3 of thick heating pattern
The printed material is wrapped around a separately extruded raw ceramic pipe or ceramic rod and fired. At this time, both ends of the lead part 3 are exposed or through holes are formed.
It is fired in a reducing atmosphere at 1300° C. to 1600° C., nickel plating is applied to the exposed portion of the lead portion, and the lead wire 5 is connected by the brazing portion 4. Connect this lead wire 5 to a detection circuit (not shown),
It is used to heat the heater section 2 and detect changes in resistance. FIG. 2 is a sectional view of another example of a conventional ceramic heater sensor, in which the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts, and 6 is a metal nipple. This metal nipple 6 is provided to facilitate installation, and is installed by brazing or the like. FIG. 3 shows a sectional view of an embodiment of the present invention, in which heater parts 2-1, 2-2 and lead parts 3-1, 3-
2 is provided within the ceramic body 1. The two heater parts 2-1 and 2-2 are arranged with their positions shifted in the axial direction. In this embodiment, the heater section 2-1,
A case is shown in which one of the lead portions 3-1 and 3-2 of 2-2 is shared. Therefore, there are two lead wires 5-1, but only one lead wire 5-2. Of course, it is possible to provide two lead wires for each of the lead portions 3-1 and 3-2 without making the lead wires 5-2 common. In this embodiment, the liquid level can be detected by a bridge connection. FIG. 4 shows the circuit configuration of a conventional ceramic heater/sensor, and R represents the resistance of the heater section 2 of the ceramic heater/sensor shown in FIG. 1 or 2. In FIG.
Further, r1 is a compensation resistor, r2 is a detection resistor, OUT is an output terminal, and V is a constant voltage. This constant voltage V is added to the compensation resistor r1, the resistor R serving as the heater section 2, and the detection resistor r2, and the change in the resistance R due to contact with the liquid surface is detected by the voltage drop across the detection resistor r2. For example, in the configuration shown in Figure 1, the outer diameter is 4.5 mm,
An example of the characteristics of a sensor in which the length of the heater section 2 is 10 mm and the total length is 40 mm is shown below. Temperature characteristics are R = R0 (1 + αT) However, R0 is the resistance at 0℃, 154Ω, temperature coefficient α is 0.00425/℃, time constant (in air) is 25~
30sec, time constant (underwater) is 2-3sec, heat dissipation coefficient (in air) is 9.67mW/℃, heat dissipation coefficient (underwater) is
It is 199.5mW/℃. Therefore, the resistance of the heater section 2 changes greatly depending on whether it comes into contact with a liquid such as water, and the liquid level can be detected. Also, in Fig. 4, r1=0, r
2 = 2Ω, and the heater temperature is in still air at 25℃.
Table 1 shows the changes in heater temperature with respect to air temperature TA and water temperature TW when a constant voltage of V=13.5 volts is applied so that the temperature becomes 100°C. According to this, the heater temperature when the air temperature is 0°C is 79.8°C, and the water temperature corresponding to this heater temperature is 76°C. Therefore, under the above setting conditions, when the air temperature is 0°C or higher, the water temperature is 76°C. It becomes possible to detect the water surface level up to ℃. In this case, the output is
Since the voltage is about 100mV, it is necessary to connect an amplifier to the output terminal.

【表】【table】

【表】 第5図は、第1図又は第2図のセンサを2個或
いは第3図の実施例のセンサを用いた場合の回路
構成を示す。同図に於いて、Vは定電圧、OUT
は出力端子、R1,R2はヒータ部2又は2−
1,2−2を示す抵抗、r1は補償抵抗である。
前述と同様に、25℃の静止空気中に於けるヒータ
温度が100℃になるように、27ボルトの定電圧V
を直列抵抗の抵抗r1,R1,R2に印加し、水
面レベルの検出を行つた。その場合、空気温度25
℃に於いては、出力端子には0.01ボルトの電圧が
現れるが、25℃の水中に抵抗R2を浸水した時に
は、3.65ボルトの出力電圧が現れる。これは、第
1表のTA,TW=25℃の場合の70.6℃によるも
ので、空気温度が0℃まで変化する時、水温76℃
までの水温の水面の検出が可能となることを示す
ことになる。この実施例に於いては、出力電圧が
大きいので、スイツチングトランジスタを直接駆
動することができる。 第6図は、ブリツジ接続の実施例を示し、第5
図と同一符号は同一部分を示す。ブリツジ接続の
抵抗r1,R1,R2に対する辺に抵抗r3,r
4が接続されている。この実施例に於いては、出
力電圧が大きいので直接リレー等を駆動すること
ができることになる。 第7図は、2個のヒータ部を電気的に分離した
場合の実施例を示すもので、一方のヒータ部の抵
抗R1は定電圧Vにより加熱され、他方のヒータ
部の抵抗R2の抵抗変化を出力端子OUTで検出
する構成としたものである。この実施例は、ヒー
タ部を加熱する為の電源と出力端子とを電気的に
分離することができるので、出力端子OUTに半
導体集積回路等を接続する場合に好適である。 第3図の実施例に於いて、外径4.5mm、ヒータ
部2−1,2−2の長さをそれぞれ10mm、ヒータ
部2−1,2−2間の間隔を10mm、全長60mmとし
た場合、略第1図の実施例のセンサと同様の特性
であつた。但し、第3図の実施例ではヒータ部が
軸方向に間隔をおいて配置されている為、セラミ
ツク体1の熱伝導によるヒータ部2−2の抵抗変
化が僅かではあるが小さいものとなる。しかし、
単一のセンサで第6図又は第7図の回路を構成す
ることができると共に、製作が容易である利点が
ある。 考案の効果 以上説明したように、本考案は、セラミツク体
1にヒータ部2,2−1,2−2を埋設したセラ
ミツクヒータを用いるものであり、簡単な構成で
あるから廉価であり、又水、油等の液体の液面の
検出が容易にできる利点がある。 更に前述のセンサに於いて、センサの一部また
は2個のうちの1個のセンサを被覆又は遮蔽する
ことにより、検出感度を高めることが可能であ
る。 なお、本考案のセラミツクヒータ・センサ1個
を以て従来のものの2個分の動作を行わせること
が可能な利点がある。
[Table] FIG. 5 shows a circuit configuration when two sensors of FIG. 1 or 2 or the sensor of the embodiment shown in FIG. 3 are used. In the figure, V is a constant voltage, OUT
is the output terminal, R1 and R2 are the heater section 2 or 2-
1, 2-2, and r1 is a compensation resistor.
Similarly to the above, a constant voltage V of 27 volts is applied so that the heater temperature becomes 100°C in still air at 25°C.
was applied to the series resistors r1, R1, and R2 to detect the water surface level. In that case, air temperature 25
℃, a voltage of 0.01 volt appears at the output terminal, but when resistor R2 is immersed in water at 25℃, an output voltage of 3.65 volts appears. This is due to 70.6°C when TA and TW = 25°C in Table 1, and when the air temperature changes to 0°C, the water temperature is 76°C.
This indicates that it is possible to detect water surfaces at temperatures up to In this embodiment, the output voltage is large so that the switching transistor can be directly driven. FIG. 6 shows an embodiment of the bridge connection;
The same reference numerals as in the figure indicate the same parts. Resistors r3, r are connected to the sides of the bridge connection resistors r1, R1, R2.
4 is connected. In this embodiment, since the output voltage is large, it is possible to directly drive relays and the like. Fig. 7 shows an example in which two heater parts are electrically separated, and the resistance R1 of one heater part is heated by a constant voltage V, and the resistance change of the resistance R2 of the other heater part is heated. is configured to be detected at the output terminal OUT. This embodiment is suitable for connecting a semiconductor integrated circuit or the like to the output terminal OUT because the power supply for heating the heater section and the output terminal can be electrically separated. In the embodiment shown in Fig. 3, the outer diameter is 4.5 mm, the lengths of heater parts 2-1 and 2-2 are each 10 mm, the interval between heater parts 2-1 and 2-2 is 10 mm, and the total length is 60 mm. In this case, the characteristics were approximately the same as those of the sensor of the embodiment shown in FIG. However, in the embodiment shown in FIG. 3, since the heater parts are arranged at intervals in the axial direction, the change in resistance of the heater part 2-2 due to heat conduction of the ceramic body 1 is small, although slight. but,
There is an advantage that the circuit shown in FIG. 6 or 7 can be constructed with a single sensor, and manufacturing is easy. Effects of the Invention As explained above, the present invention uses a ceramic heater in which the heater parts 2, 2-1, and 2-2 are embedded in the ceramic body 1, and has a simple structure and is therefore inexpensive. This has the advantage that the liquid level of liquids such as water and oil can be easily detected. Furthermore, in the above-mentioned sensor, detection sensitivity can be increased by covering or shielding a portion of the sensor or one of the two sensors. Note that there is an advantage that one ceramic heater/sensor of the present invention can perform the operations of two conventional sensors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はそれぞれ従来のセラミツ
クヒータ・センサの断面図、第3図は本考案の実
施例の断面図、第4図は従来のセラミツクヒー
タ・センサの回路図、第5図は従来のセラミツク
ヒータ・センサを2個あるいは本考案によるセラ
ミツクヒータ・センサを1個用いた場合の回路
図、第6図は本考案におけるブリツジ接続の回路
図、第7図は2個のヒータ部を電気的に分離した
本考案の実施例の回路図である。
Figures 1 and 2 are sectional views of a conventional ceramic heater/sensor, Figure 3 is a sectional view of an embodiment of the present invention, Figure 4 is a circuit diagram of a conventional ceramic heater/sensor, and Figure 5 is a sectional view of a conventional ceramic heater/sensor. A circuit diagram when two conventional ceramic heater sensors or one ceramic heater sensor according to the present invention are used. Figure 6 is a circuit diagram of a bridge connection according to the present invention. Figure 7 is a circuit diagram using two heater sections. FIG. 3 is a circuit diagram of an electrically isolated embodiment of the present invention.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 柱状または筒状のセラミツク体中に、軸方向に
位置をずらせて2個以上のヒータを埋設し、これ
らのヒータのうち一方を加熱用、他方を検出用と
し、該検出用ヒータの温度変化による抵抗変化を
検出して、液面レベルを測定するようにしたこと
を特徴とするセラミツクヒータ・センサ。
Two or more heaters are embedded in a columnar or cylindrical ceramic body at different positions in the axial direction, one of these heaters is used for heating and the other is used for detection, and the temperature change of the detection heater is A ceramic heater sensor characterized by measuring a liquid level by detecting a change in resistance.
JP5802182U 1982-04-21 1982-04-21 Ceramic heater sensor Granted JPS58160488U (en)

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JP5802182U JPS58160488U (en) 1982-04-21 1982-04-21 Ceramic heater sensor

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JPS58160488U JPS58160488U (en) 1983-10-26
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54137141A (en) * 1978-04-17 1979-10-24 Kyoto Ceramic Ceramic heater with temperature sensor
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