JPWO2016088332A1 - 液面検知回路、液面計、それを備えた容器、及び、その容器を用いた気化器 - Google Patents

液面検知回路、液面計、それを備えた容器、及び、その容器を用いた気化器 Download PDF

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Abstract

本発明に係る液面計30は、第1測温抵抗体R11と、第1測温抵抗体の近傍に配置された第1温度測定体R12と、第1測温抵抗体及び第1温度測定体の温度から液面の位置を検知する液面検知部39を備え、第1測温抵抗体及び第1温度測定体の温度を検出する温度検出部37と、温度検出部により検出された第1測温抵抗体の温度と第1温度測定体の温度との差が第1の一定値となるように、第1測温抵抗体に印加する電流値を決定する電流制御部38と、決定された電流値の電流を第1測温抵抗体に印加する電源部32と、をさらに備え、液面検知部は、第1測温抵抗体に印加される電流値を用いて、第1測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定する。これにより、周囲温度の影響を受けずに液面の検出を行うことが可能となり、定温度差で温度制御を行うため、測温抵抗体に必要以上の電力が印加されず、長寿命化を図ることができる。

Description

本発明は、液面レベルを検知する液面計及び該液面計に用いられる液面検知回路に関する。
従来、例えば有機金属気相成長法(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)が用いられる半導体製造装置に、原料流体を供給する液体原料気化供給装置が提案されている(例えば特許文献1〜3)。
この種の液体原料気化供給装置は、TEOS(Tetraethyl orthosilicate)等の液体原料を気化チャンバ内で加熱して気化させ、気化させたガスを流量制御装置により所定流量に制御して半導体製造装置に供給する。そして、原料液体を気化させることによる原料液体の減少を補うため、原料液体の液面を検出し、減少分を供給することにより、液面を制御することが必要となる。
原料液体の液面を検出する方法として、例えば、気化器内の圧力減少をモニターすることで気化器内の原料液体が気化により減少したことを検出する圧力検知式液面検出装置(特許文献2等)や、液相と気相とで熱放散定数が異なることを利用した熱式液面検出装置(特許文献4〜6等)が知られている。
この種の熱式液面検出装置では、図8に示すように、それぞれに白金等の測温抵抗体(Resistive Temperature Detector)R1、R2を封入した2本の保護管Pを容器T内に鉛直方向に挿入して、一方の測温抵抗体R1には測温抵抗体R1を自己発熱により周囲温度より高温に保つために比較的大きな定電流I1(加熱電流)を流し、他方の測温抵抗体R2には周囲温度を測定できる程度で発熱が無視できる大きさの微小な定電流I2(周囲温度測定用電流)を流す。
そうすると、大きな電流I1を流した測温抵抗体R1は発熱する。このとき、測温抵抗体が液相L中にある場合の熱放散定数は、気相G中にある場合の熱放散定数よりも大きいために、気相G中にある場合の測温抵抗体の温度は、液相中にある場合と比べると高くなる。
そしてこのことは、気相中の測温抵抗体は、液相中の測温抵抗体よりも抵抗値が高いことを意味するため、大きな電流を流した測温抵抗体R1の電圧出力と、微小な電流を流した測温抵抗体R2の電圧出力との差分(絶対値)を観測することで、測温抵抗体が液面の上方か下方かを判別することが可能となる。即ち、差分が小さい場合には測温抵抗体は液面よりも下方にあり、差分が大きい場合には測温抵抗体は液面よりも上方にあると判断することができる。
図9は、液面検知回路の一例であり、測温抵抗体R1,R2には、定電流回路S1、S2を介して電源Vccから定電流を供給される。測温抵抗体R2には、周囲温度を測定できる程度で発熱が無視できる大きさの微小な電流が流れ、測温抵抗体R1には、測温抵抗体R2より大きな電流値の電流であって測温抵抗体R1を高温に加熱するために比較的大きな電流が流れるように、定電流回路S1には定電流回路S2より大きな電流が流れるように設定されている。測温抵抗体R1の端子電圧V1と測温抵抗体R2の端子電圧V2とが差動増幅回路Dの反転入力及び非反転入力に其々入力され、差動増幅回路Dから、端子電圧V1,V2の差電圧(V1−V2)に相当する電圧信号が比較器Cに入力される。比較器Cは、分圧抵抗器R3,R4により設定された基準電圧V3を、差電圧(V1−V2)と比較する。
測温抵抗体R1が液相中にあるときは、測温抵抗体R1は周囲温度に対する温度上昇は気相中の温度上昇より小さい。その結果、同じく液相中にある測温抵抗体R2から発せられる周囲温度に対応した大きさの電圧信号との差に相当する作動増幅回路Dからの出力電圧が基準電圧より小さくなり、比較器Cの出力はローレベルになる。一方、液面が下がり、測温抵抗体R1が気相中に露出すると、周囲温度に対する温度上昇が気相中の温度上昇になるから、同じく気相中にある測温抵抗体R2から発せられる周囲温度に対応した大きさの電圧信号との差に相当する差動増幅回路Dの出力電圧が基準電圧より大きくなり、比較器Cの出力はハイレベルとなる。比較器Cの出力がハイレベルの時は測温抵抗体R1,R2が気相中にあり、比較器Cの出力がローレベルの時は測温抵抗体R1,R2が液相中にあると判別される。
端子電圧V1,V2を測定すれば、電流値I1、I2からオームの法則により、測温抵抗体R1,R2の抵抗値を求めることができ、測温抵抗体R1,R2の抵抗値が分かれば、測温抵抗体R1,R2の温度に対する抵抗変化率が既知であれば、測温抵抗体R1,R2の温度を導き出すことができる。したがって、液面検知回路では、測温抵抗体R1、R2の電圧出力の比較に代えて、測温抵抗体R1,R2の抵抗値を比較することによっても判別可能であるし、あるいは、測温抵抗体R1,R2の温度に対する抵抗変化率を利用して各々の抵抗値から測温抵抗体R1,R2の温度を測定してそれらの温度を比較することによっても、判別可能である。
特開2009−252760号公報 特開2010−180429号公報 特開2013−77710号公報 特許第3009809号公報 特許第5400816号公報 特開2001−99692号公報
上記従来の液面検知においては、駆動回路として各測温抵抗体に対して定電流を流し、測温抵抗体の抵抗値の比較を行う定電流回路を用いていた。しかしながら、駆動回路に定電流回路を用いた場合、測定時に周辺温度の影響を受ける、測温抵抗体に必要以上の電流が印加される、との問題があった。
本発明は、上記問題を解決しうる液面検知回路及び液面計を提供することを主たる目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の局面に係る液面計は、任意の大きさの電流が印加される第1測温抵抗体と、前記第1測温抵抗体の近傍に配置された第1温度測定体と、前記第1測温抵抗体の温度及び前記第1温度測定体の温度から液面の位置を検知する液面検知部を備えた液面計であって、前記第1測温抵抗体の温度及び前記第1温度測定体の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部により検出された前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が第1の一定値となるように、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を決定する電流制御部と、前記電流制御部により決定された電流値の電流を前記第1測温抵抗体に印加する電源部とをさらに備え、前記液面検知部は、前記第1測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第1測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定する。
前記第1温度測定体は、前記第1測温抵抗体に印加される電流よりも小さい電流が印加される第2測温抵抗体であってもよい。
前記液面検知部は、前記電流制御部により前記第1測温抵抗体に印加されている電流値が、所定の第1しきい値よりも大きいか否かを判定することにより、前記第1測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することができる。
上記の液面計は、前記第1測温抵抗体の両端の電圧を測定する電圧測定部をさらに備え、前記温度検出部は、前記電圧測定部により測定された前記第1測温抵抗体の両端の電圧から、前記第1測温抵抗体の温度を決定することができ、前記電流制御部は、前記差が所定の基準値よりも大きい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値よりも小さい値に決定し、前記差が前記基準値よりも小さい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値よりも大きい値に決定し、前記差が前記基準値に等しい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値と同じ値に決定することができる。
上記の液面計は、任意の大きさの電流が印加される第2測温抵抗体をさらに備えることができ、前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体と異なる高さに配置され、前記温度検出部は、前記第2測温抵抗体の温度を検出し、前記電流制御部は、前記温度検出部により検出された前記第2測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が第2の一定値となるように、前記第2測温抵抗体に印加する電流値を決定し、前記電源部は、前記電流制御部により決定された前記第2測温抵抗体に印加する電流値の電流を、前記第2測温抵抗体に印加し、前記液面検知部は、前記第2測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第2測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することができる。
前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体及び前記第1温度測定体よりも低い位置に配置されることができる。
上記の液面計は、任意の大きさの電流が印加される第2測温抵抗体と、前記第2測温抵抗体の近傍に配置された第2温度測定体とをさらに備えることができ、前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体と異なる高さに配置され、前記温度検出部は、前記第2測温抵抗体の温度及び前記第2温度測定体の温度を検出し、前記電流制御部は、前記温度検出部により検出された前記第2測温抵抗体の温度と前記第2温度測定体の温度との差が第2の一定値となるように、前記第2測温抵抗体に印加する電流値を決定し、前記電源部は、前記電流制御部により決定された前記第2測温抵抗体に印加する電流値の電流を、前記第2測温抵抗体に印加し、前記液面検知部は、前記第2測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第2測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することができる。
前記第2測温抵抗体及び前記第2温度測定体は、前記第1測温抵抗体及び前記第1温度測定体よりも高い位置に配置され、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも大きくなれば、前記液面検知部は、液面を上昇させるべき信号を出力し、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも小さくなれば、前記液面検知部は、液面の上昇を停止させるべき信号を出力する。
前記液面検知部は、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも大きくなった後、所定時間以内に、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも小さくなった場合には、液面の上昇を停止させるべき信号を出力せず、液面を上昇させるべき信号の出力を維持してもよい。
前記第2測温抵抗体の温度と前記第2温度測定体の温度との差が前記第2の一定値よりも小さくなれば、前記液面検知部は、液面の上昇を停止させるべき信号を出力してもよい。
前記第1測温抵抗体、前記第2測温抵抗体、前記第1温度測定体、及び前記第2温度測定体は、白金測温抵抗体であってもよい。
本発明の第2の局面に係る容器は、上記の液面計が取り付けられ、収容する液体の液面が前記液面計により検知される。
本発明の第3の局面に係る気化器は、上記の容器を備え、気化させる液体が前記容器に収容される。
本発明の第4の局面に係る液面検知回路は、自己発熱用測温抵抗体と第1抵抗とが直列接続された第1ラインと、前記第1ラインと並列接続され前記第1ラインより小さい電流が流れるような第2抵抗及び第3抵抗が直列接続された第2ラインと、を含むブリッジ回路と、電源からの電流を前記ブリッジ回路に供給すべく、前記ブリッジ回路に対して直列接続されたトランジスタと、前記第2抵抗と第3抵抗との間に接続され、前記第1抵抗と同抵抗値の第4抵抗、第5抵抗、及び、前記自己発熱用抵抗体と同じ測温抵抗体を用いた周囲温度測定用測温抵抗体が直列接続された第3ラインと、前記自己発熱用測温抵抗体と前記第1抵抗体との間に接続され、前記第2抵抗と前記第3抵抗の抵抗値の比と同じ抵抗値の比をもつ第6抵抗及び第7抵抗が直列接続された第4ラインと、前記第4抵抗と第5抵抗との間の第1電位が非反転入力端子に入力され、前記第6抵抗と前記第7抵抗との間の第2電位が反転入力端子に入力されるコンパレータと、前記コンパレータの出力電位を前記トランジスタのベース電圧として印加する第5ラインと、を備え、前記コンパレータの出力電位が検知出力とされる。
前記第3ラインに、バッファ回路が接続され得る。
前記第4ラインに、バッファ回路が接続され得る。
前記第5抵抗は、可変抵抗器とすることができる。
前記自己発熱用測温抵抗体及び前記周囲温度測定用測温抵抗体は、白金測温抵抗体とすることができる。
前記第2抵抗と前記第6抵抗とを同じ抵抗値とし、前記第3抵抗と前記第7抵抗とを同じ抵抗値としてもよい。
本発明の第5の局面に係る液面計は、上記の液面検知回路を用いる。
本発明に係る液面検知回路及び液面計によれば、自己発熱用測温抵抗体と周囲温度測定用測温抵抗体とを定温度差駆動するため、周囲温度の影響を受けずに液面の検出を行うことが可能となり、定温度差で温度制御を行うため、測温抵抗体に必要以上の電力が印加されず、長寿命化を図ることができる。
本発明の第1の実施の形態に係る液面検知回路を示す回路図である。 本発明の第2の実施の形態に係る液面計を示すブロック図である。 本発明の第2の実施の形態に係る液面計の第1〜第4測温抵抗体の配置を示す模式図である。 制御部の機能を示すブロック図である。 図2の液面計の動作を示すフローチャートである。 液面と上限位置との位置関係を検知するための測温抵抗体の電流値を示すグラフである。 液面と下限位置との位置関係を検知するための測温抵抗体の電流値を示すグラフである。 従来の液面計を示す概略構成図である。 従来の液面計の液面検知回路の一例を示す回路図である。
本発明に係る液面検知回路の実施形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、全図及び全実施形態を通じて、同一又は類似の構成部分には同符号を付した。
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る液面検知回路を示している。本発明に係る液面検知回路を用いる液面計の設置例については、図8を適宜参照する。
液面検知回路1は、図1に示すように、自己発熱用測温抵抗体R1と第1抵抗2とが直列接続された第1ライン3と、第1ライン3と並列接続され第1ライン3より小さい電流が流れるように第2抵抗4及び第3抵抗5が直列接続された第2ライン6と、を含むブリッジ回路7と、電源Vからの電流をブリッジ回路7に供給すべく、ブリッジ回路7に対して直列接続されたnMOSトランジスタ8と、第2抵抗4と第3抵抗5との間に接続され、第1抵抗2と同抵抗値の第4抵抗9、第5抵抗10、及び、自己発熱用測温抵抗体R1と同じ測温抵抗体を用いた周囲温度測定用測温抵抗体R2が直列接続された第3ライン11と、自己発熱用測温抵抗体R1と第1抵抗2との間に接続され、第2抵抗4と同抵抗値の第6抵抗12、及び、第3抵抗5と同抵抗値の第7抵抗13が直列接続された第4ライン14と、第4抵抗9と第5抵抗10との間の第1電位Vaが非反転入力端子に入力され、第6抵抗12と第7抵抗13との間の第2電位Vbが反転入力端子に入力されるコンパレータ15と、コンパレータ15の出力電位をトランジスタ8のベース電圧として印加する第5ライン16と、を備え、コンパレータ15の出力電位が液面の検知出力とされる。
ブリッジ回路7から第3ライン11への電圧出力を安定させるために、第3ライン11にバッファ回路17が接続されている。同様に、ブリッジ回路7から第4ライン14への電圧出力を安定させるために、第4ライン14にバッファ回路18が接続されている。第3ライン11及び第4ライン14は、何れもグランドに接続されている。
図示例において、第1抵抗2及び第4抵抗9は100Ωであり、第2抵抗4及び第6抵抗12は10kΩであり、第3抵抗5及び第7抵抗は1kΩである。図示例において、第5抵抗10は、最大50Ωの可変抵抗器であり、8Ωに調節されている。電源VはDC12Vである。
また、図示例において、自己発熱用測温抵抗体R1及び周囲温度測定用測温抵抗体R2は、何れも、日本工業規格(JIS)又はIEC規格で規定されたPt100に相当する白金測温抵抗体が用いられ、公称抵抗値は100Ωである。白金測温抵抗体は、抵抗値と温度の関係がリニアに変化してその変化率が大きく、再現性にも優れているため、測温抵抗体に適している。白金測温抵抗体は、一般に、白金抵抗素子,内部導線,絶縁物,保護管,端子などから構成され得る。
上記構成の液面検知回路1の作動について、以下に説明する。
トランジスタ8がオンしているとき、電源Vからのブリッジ回路7に電流が供給され、第1ライン3に第2ラインより大きな電流が流れる。第1ライン3に流れる電流は、自己発熱用測温抵抗体R1を自己発熱させ、自己発熱用測温抵抗体R1を周囲温度より高温に保つ加熱電流である。
第1ライン3のブリッジ回路7との接続点での電圧出力Vcは、バッファ回路18によって安定化された後、第6抵抗12と第7抵抗13とによって分圧され、第6抵抗12と第7抵抗13との間の電圧出力Vbがコンパレータ15の反転入力端子に入力される。
一方、ブリッジ回路7の第2ライン6には、周囲温度を測定できる程度で発熱が無視できる大きさの微小な電流(周囲温度測定用電流)を第3ライン11に流すための電流が流れる。第3ライン11のブリッジ回路7との接続点での電圧出力Vdは、バッファ回路17によって安定化された後、第4抵抗9と、第5抵抗10及び周囲温度測定用測温抵抗体R2とによって分圧され、第4抵抗9と第5抵抗10との間の電位出力Vaがコンパレータ15の非反転入力端子に入力される。
図1の回路構成から明らかなように、自己発熱用測温抵抗体R1の抵抗値(R)が、第5抵抗10の抵抗値(R)と周囲温度測定用測温抵抗体R2の抵抗値(R)の合計抵抗値(R+R)より小さいとき(R<R+R)、コンパレータ15の非反転入力が反転入力より大きく、コンパレータ15は、ハイレベルにあり、トランジスタ8にベース電圧(5V)を出力し、トランジスタ8はオンとなり、電源Vからブリッジ回路7へ電流が供給される。
自己発熱用測温抵抗体R1が自己発熱により抵抗値が上昇し、その抵抗値(R)が、第5抵抗10の抵抗値(R)と周囲温度測定用測温抵抗体R2の抵抗値(R)の合計抵抗値(R+R)を越える(すなわち、R>R+R)と、コンパレータ15の反転入力が非反転入力より大きくなり、コンパレータ15は、ローレベルとなり、トランジスタ8にベース電圧を出力しないため、トランジスタ8はオフとなり、電源Vからブリッジ回路7へ電流が供給されない。従って、自己発熱用測温抵抗体R1が自己発熱により温度が上昇しすぎ、抵抗値が上がり過ぎると、加熱電流の供給が止まる。
液面検知回路1は、上記のように、自己発熱用測温抵抗体R1の抵抗値(R)を、第5抵抗10の抵抗値(R)と周囲温度測定用測温抵抗体R2の抵抗値(R)との和に保つ(すなわち、R=R+R)、フィードバック制御を行う。
コンパレータ15の出力がローレベルであれば自己発熱用測温抵抗体R1の放熱量が少なく抵抗値が高くなっていると判断できるから、気相(G)中にあると判断され、逆に、コンパレータ15の出力がハイレベルであれば自己発熱用測温抵抗体R1の放熱量が多く抵抗値が低くなっていると判断できるから、液相(L)中にあると判断される。
上記構成の液面検知回路により、自己発熱用測温抵抗体R1と周囲温度測定用測温抵抗体R2とを定温度差駆動するため、周囲温度の影響を受けずに液面の検出を行うことが可能となる。
さらに、定温度差で温度制御を行うため、測温抵抗体に必要以上の電力が印加されず、長寿命化を図ることができる。
また、自己発熱用測温抵抗体R1と周囲温度測定用測温抵抗体R2とに、汎用品である100Ωの白金測温抵抗体のような、同じ仕様の測温抵抗体を使用することができるので、低コスト化が可能である。
上記実施形態においては、第2抵抗4と第6抵抗12とを同じ抵抗値とし、第3抵抗5と第7抵抗13とを同じ抵抗値とした例について説明したが、これに限らず、第2抵抗4の抵抗値(Ra)と第3抵抗5の抵抗値(Rb)の比(Ra/Rb)が、第6抵抗12の抵抗値(Rc)と第7抵抗13の抵抗値(Rd)の比(Rc/Rd)と同じ(すなわち、(Ra/Rb)=(Rc/Rd))であれば良い。
なお、図1の回路を連続動作させるには、トランジスタ8が一旦オフした後に、トランジスタ8をオンさせるための回路を設ければよい。例えば、トランジスタ8と並列に、電源Vと第1抵抗2との間に所定の抵抗値の抵抗を接続しておけばよい。
(第2の実施の形態)
図2に、本発明の第2の実施の形態に係る液面計の概略構成を示す。本実施の形態に係る液面計30は、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14、制御部31、電源部32、電圧測定部33、記憶部34、タイマ35、及びクロック発生部36を備えている。図2には図示していないが、液面計30は、各部に必要な電力を供給するための電源等、液面計として機能するために必要な構成要素をも備えている。
第1〜第4測温抵抗体R11〜R14は何れも、第1の実施の形態と同様に、Pt100(0℃の抵抗値が100Ω)に相当する白金測温抵抗体である。図3を参照して、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14は、図8と同様に、それぞれ保護管Pに封入され、所定の液体(液相)Lが収容された容器Tに配置される。第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12は同じ高さ(初期液面S0から同じ距離D1)の位置に配置され、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14は同じ高さであって、第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12よりも高い位置(初期液面S0から同じ距離D2(D2<D1))に配置される。液体Lが気化した気体(気相)Gが外部装置に供給されることにより、液体Lの液面は、初期液面S0から低下する(低下した液面をSで示す)。
制御部31は、液面計30全体を制御する。制御部31は、例えば、公知の半導体演算素子(CPU)及び半導体記憶素子(RAM等)により構成される。制御部31が実行する所定のプログラムは、記憶部34に記憶されている。液面計30の電源が投入されると、制御部31は、所定のプログラムを記憶部34の所定アドレスから読出し、実行する。後述するように、制御部31は、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14により液面の変化を検出し、液面の位置に応じて、外部装置である液体供給装置が容器T内への液体の供給、又は供給の停止を行うことができるように、液体供給装置に液供給信号SGを出力する。
電源部32は、制御部31から電流設定データを入力され、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれに、入力された電流設定データに応じた電流I11〜I14を流す。電源部32は、D/A変換器を備え、制御部31から受信したデジタルの電流設定データに応じたアナログの電流I11〜I14を生成する。電源部32は、4組の公知のD/Aコンバータ及びアンプを使用して構成することができる。
電圧測定部33は、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれの両端の電圧V11〜V14を測定し、測定値V11〜V14を制御部31に出力する。電圧測定部33は、A/D変換器を備え、測定値V11〜V14は、アナログの電圧から生成されたデジタルデータである。電圧測定部33は、公知のデジタル電圧計ICを使用して、又は、4組の公知のアンプ及びA/Dコンバータを使用して構成することもできる。
記憶部34は、制御部31が液面計30全体を制御するために必要なパラメータの初期値(以下、初期パラメータという)をも記憶している。制御部31は、上記のプログラムの実行直後に記憶部34から初期パラメータを読み出す。
タイマ35は、入力されるクロックから時刻データを生成して、制御部31に出力する。クロック発生部36は、各部の動作に必要なクロックを生成し、各部に供給する。
液面計30の動作原理は、第1の実施の形態と同じである。即ち、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14は、通電されると温度が上昇する。白金測温抵抗体の抵抗値の温度直線性により、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の両端の電圧V11〜V14から、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれの温度T1〜T4を算出することができる。具体的には、R1j(j=1〜4)の温度Tj(℃)は、0℃における抵抗値R1j(0)及び現在の電流値I1jを用いて、Tj={(V1j/I1j)−R1j(0)}/(α×R1j(0))により算出される。ここで、αは、抵抗値を温度の1次関数とした場合の温度係数(Ω/℃)であり、白金測温抵抗体Pt100であれば、α=0.003851である。
第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のうち、第2測温抵抗体R12及び第4測温抵抗体R14には、上記したように微小な一定電流(例えば2mA)を流し、第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13には、第2測温抵抗体R12及び第4測温抵抗体R14よりも大きい電流(加熱電流)を流し、自己発熱により第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13を周囲温度より高温に保つ。第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13は、第1の実施の形態における自己発熱測温抵抗体R1に対応し、第2測温抵抗体R12及び第4測温抵抗体R14は、第1の実施の形態における周囲温度測温抵抗体R2に対応する。T1−T2は、第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12の周囲環境(熱伝導性)による影響を受ける。即ち、T1−T2は、第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12が液体L中にあれば小さく(放熱効果が高い)、第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12が気体G中にあれば大きい(放熱効果が低い)。同様に、T3−T4は、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14が液体L中にあれば小さく、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14が気体G中にあれば大きい。したがって、T1−T2及びT3−T4を観測すれば、液面Sと、上限位置である第1レベルSu及び下限位置である第2レベルSdとの位置関係を特定することができる。
本実施の形態においては、制御部31は、ΔTdを所定値として、T1−T2=ΔTdとなるように、第1測温抵抗体R11に流す電流値をフィードバック制御する。また、制御部31は、ΔTuを所定値として、T3−T4=ΔTuとなるように、第3測温抵抗体R13に流す電流値をフィードバック制御する。具体的には、図4に示す制御部31の機能ブロック図を参照して、温度検出部37は、電圧V1j(j=1〜4)及び上記の式から、現在の温度Tj(j=1〜4)を算出し、算出結果を受けて電流制御部38は、T1−T2=ΔTdが満たされるように、電流I11の値を変化させる。即ち、電流制御部38は、T1−T2>ΔTdであれば電流I11を減少し、T1−T2<ΔTdであれば電流I11を増大し、T1−T2=ΔTdであれば現在の電流値を維持するように、電源部32を制御する。同様に、電流制御部38は、T3−T4>ΔTuであれば電流I13を減少し、T3−T4<ΔTuであれば電流I13を増大し、T3−T4=ΔTuであれば現在の電流値を維持するように、電源部32を制御する。そして、温度検出部37、電流制御部38及び電源部32は、上記のフィードバック制御を繰返し、液面検知部39は、現在の電流値と、所定の基準値とを比較することにより、現在の液面Sと、第1レベルSu及び第2レベルSdとの位置関係を特定する。液面検知部39は、液面の位置に応じて液体供給装置を制御する。
このとき、電流I11及びI13が無制限に大きな値に設定されることがないように、電流I11及びI13に上限値を設けることが好ましい。即ち、電流I11が増大される場合において、新たに設定される電流値が所定の上限値を超えるときには、電流I11の現在値を維持する。電流I13に関しても同様である。
図5に、制御部31が行う処理のフローチャートを示す。以下、図を参照して、液面計30全体の動作をより具体的に説明する。ここでは、図3に示したように、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14が所定の高さに配置され、初期液面S0が、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14よりも高い位置にあるとする。
ステップ40において、制御部31は、記憶部34から制御パラメータを読み出し、制御パラメータのうち、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の初期電流値を特定するためのデータを、電流設定データとして電源部32に出力する。制御パラメータは、例えば、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の電流I11〜I14の初期電流値、第1測温抵抗体R11の電流しきい値Is1、第3測温抵抗体R13の電流しきい値Is3、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の0℃における抵抗値R11(0)〜R14(0)、温度差の基準値ΔTd及びΔTu、並びに、ON保持時間Tr_timerを含む。
第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の初期電流値のデータが入力された電源部32は、内部のD/A変換器により、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14に、対応する電流(アナログ)I11〜I14を流す。ここで、電流I12及びI14は、上記したように微小な一定電流(例えば2mA)である。
ステップ41において、制御部31は、電圧測定部33から第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれの両端の電圧V11〜V14(デジタル)を取得する。電圧測定部33は、所定のタイミングで、上記したように第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれの両端の電圧V11〜V14(アナログ)を測定し、A/D変換器によりデジタルデータに変換して、制御部31に出力する。
ステップ42において、制御部31は、ステップ41で取得した電圧V11〜V14から、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14のそれぞれの温度T1〜T4を、上記の式により算出する。
ステップ43において、制御部31は、ステップ42で求めた温度T1〜T4から、第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13に流すべき電流値を決定する。具体的には、制御部31は、T1−T2=ΔTd及びT3−T4=ΔTuになるようにフィードバック制御するために、第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13に流す電流値を決定する。例えば、T1−T2>ΔTdであれば、制御部31は、現在の電流値I11よりも小さい値を次に流すべき第1測温抵抗体R11の電流値として決定する。T1−T2<ΔTdであれば、制御部31は、現在の電流値I11よりも大きい値を次に流すべき第1測温抵抗体R11の電流値として決定する。制御部31は、T1−T2=ΔTdであれば、現在の電流値I11と同じ値を次に流すべき第1測温抵抗体R11の電流値として決定する。同様に、制御部31は、第3測温抵抗体R13に関して、T3−T4>ΔTuであれば、現在の電流値I13よりも小さい値を次に流すべき電流値として決定し、T3−T4<ΔTuであれば、現在の電流値I13よりも大きい値を次に流すべき電流値として決定し、T3−T4=ΔTuであれば現在の電流値I13と同じ値を次に流すべき電流値として決定する。
ステップ44において、制御部31は、ステップ43で決定された電流値に対応する電流設定データを電源部32に出力する。これにより、電源部32は、上記したように、入力された電流設定データに応じた電流を第1〜第4測温抵抗体R11〜R14に流す。
ステップ45において、制御部31は、現在の液面Sと、第1レベルSu及び第2レベルSdとの位置関係を特定する。具体的には、制御部31は、現在の電流値I11がしきい値Is1未満(I11<Is1)であり、且つ、現在の電流値I13がしきい値Is3未満(I13<Is1)であれば、液面Sは第2レベルSdよりも低い(S<Sd)と判断する。制御部31は、現在の電流値I11がしきい値Is1以上(I11≧Is1)であり、且つ、現在の電流値I13がしきい値Is3未満(I13<Is1)であれば、液面Sは、第1レベルSuと第2レベルSdとの間にある(Sd≦S≦Su)と判断する。制御部31は、現在の電流値I11がしきい値Is1以上(I11≧Is1)であり、且つ、現在の電流値I13がしきい値Is3以上(I13≧Is1)であれば、液面Sは第1レベルSuを超えている(S>Su)と判断する。
ステップ46において、制御部31は、ステップ45での判断結果に応じた液供給信号SGを出力する。
具体的には、S<Sdの場合、制御部31は、液供給装置に容器Tに液体Lを供給させるレベル(例えば、ハイレベル)の液供給信号SGを出力する。同時に、制御部31は、タイマ35から現在時刻を取得し、内部のRAMに「開始時刻」として記憶する。既に、開始時刻が記憶されていれば、それを保持する。開始時刻は、後述するように、少なくともON保持時間Tr_timerの間、液供給信号SGをハイベルに維持して、液供給装置に液体Lの供給を維持させるために使用される。
Sd≦S≦Suである場合、現在、液供給信号SGがハイレベルであり、RAMに開始時刻が記憶されていなければ、制御部31は、液供給装置に容器Tへの液体Lの供給を停止させるレベル(ローレベル)の液供給信号SGを出力する。制御部31は、RAMに開始時刻が記憶されていれば(後述するように、このことはON保持時間Tr_timerが経過していないことを意味する)、液供給信号SGのハイレベルを維持する。
S>Suの場合、制御部31は、液供給装置に容器Tへの液体Lの供給を停止させるレベル(ローレベル)の液供給信号SGを出力する。このとき、制御部31は、RAMに開始時刻が記憶されているか否かを判断せずに、即ち、ON保持時間Tr_timerの経過の有無を考慮せずに、液供給信号SGをローレベルにする。
ステップ47において、制御部31は、現在、ON保持時間Tr_timerの経過を監視中であるか否かを判断する。具体的には、制御部31は、RAMに開始時刻が記憶されているかを判断する。開始時刻が記憶されていなければ、時間経過を監視中ではないと判断し、制御はステップ41に戻り、上記のステップが繰り返される。開始時刻が記憶されていれば、時間経過を監視中であると判断し、制御はステップ48に移行する。
ステップ48において、制御部31は、ON保持時間Tr_timerが経過したか否を判断する。具体的には、制御部31は、タイマ35から現在時刻を取得し、RAMの開始時刻と比較して、ON保持時間Tr_timerが経過したか否を判断する。経過していなければ、制御はステップ41に戻り、上記のステップが繰り返される。経過していれば、制御はステップ49に移行する。
ステップ49において、制御部31は、時間経過の監視を終了するために、RAMに記憶されている開始時間を消去する。その後、制御はステップ41に戻り、上記のステップが繰返される。
なお、ステップ40〜49の一連の処理は、液面計30の電源がオフされることにより終了する。
以上、ステップ40〜49により、液面計30は、繰返し液面の位置を監視し、液面Sが第2レベルSdよりも低下すれば、外部の液体供給装置から容器T内に液体を供給させ、液面Sが第1レベルSuを超えると、外部の液体供給装置から容器T内への液体供給を停止させることが可能となる。これにより、容器T内の液体Lの液面を適切な範囲に維持することができる。
ステップ40〜49が繰り返されることにより、第1測温抵抗体R11の電流値I11は、T1−T2=ΔTdとなるように、しきい値Is1の近傍で制御され、第3測温抵抗体R13の電流値I13は、T3−T4=ΔTuとなるように、しきい値Is3の近傍で制御される。それらの様子を図6及び図7に示す。
図6において、I11>Is1(液面SはS>Sd)である状態で、気体Gの排出により液面が低下してS<Sdとなると、第1測温抵抗体R11の温度が上昇し、時刻t1でT1−T2>ΔTdとなり、電流I11は徐々に減少され(このとき液体の供給が開始される)、I11<Is1となり、やがて平衡状態(T1−T2=ΔTd)になる。その後、液体の供給により液面が上昇して第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12が液体中に没すると、第1測温抵抗体R11の温度は低下し、時刻t2でT1−T2<ΔTdとなり、電流I11は徐々に増大され、I11>Is1となり、やがて平衡状態(T1−T2=ΔTd)になる。このとき、液体の供給は、ON保持時間Tr_timerが経過する時刻t3まで維持される。電流I11は、液面Sが低下してS<Sdとなる度に、図6のように制御される。なお、電流I12は、一定の値に維持される。
図7において、I13<Is3(液面SはS<Su)である状態で、液体の供給により液面が上昇してS>Suとなり、第3測温抵抗体R13が液体に没すると、第3測温抵抗体R13の温度が低下し、時刻t4でT3−T4<ΔTuとなり、電流I13は徐々に増大され(このとき液体の供給は停止される)、I13>Is3となり、やがて平衡状態(T3−T4=ΔTu)になる。その後、気体Gの排出により液面Sが低下し、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14が液体から露出すると、第3測温抵抗体R13の温度は上昇し、時刻t5でT3−T4>ΔTuとなり、電流I13は徐々に減少され、I13<Is3となり、やがて平衡状態(T3−T4=ΔTu)になる。電流I13は、液面Sが上昇してS>Suとなる度に、図7のように制御される。なお、電流I14は、一定の値に維持される。
このように、液面計30は、第1の実施の形態と同様に、自己発熱用測温抵抗体(第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13)と周囲温度測定用測温抵抗体(第2測温抵抗体R12及び第4測温抵抗体R14)とを定温度差駆動する。即ち、第1測温抵抗体R11と第2測温抵抗体R12とを同じ高さに配置し、第3測温抵抗体R13と第4測温抵抗体R14とを同じ高さに配置し、1T1−T2及びT3−T4がそれぞれ一定になるように、第1測温抵抗体R11及び第3測温抵抗体R13の電流値を制御するため、周囲温度の影響を受けずに液面の検出を行うことができ、測温抵抗体に必要以上の電力が印加されず、長寿命化を図ることができる。また、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14に、汎用品である100Ωの白金測温抵抗体のような、同じ仕様の測温抵抗体を使用することができるので、低コスト化が可能である。
図2に示した構成は一例であり、上記の動作原理(複数の測温抵抗体の定温度差駆動)にしたがって、液面を検出することができる構成であればよい。第1の実施の形態と同様に、1対の測温抵抗体のみを同じ高さに配置し、測温抵抗体の位置を基準として、液面の位置を検出するようにしてもよい。
また、用途に応じて、3対以上の測温抵抗体を用いて、3種類以上の位置を基準として、液面の位置を検出するようにしてもよい。
また、周囲温度を測定するために微小電流を流す測温抵抗体の数は、電流値をフィードバック制御する測温抵抗体の数よりも少なくてもよい。例えば、図3において、第2測温抵抗体R12又は第4測温抵抗体R14を備えていなくてもよい。いずれを省くかは任意である。第2測温抵抗体R12を備えていない場合には、T1−T4が一定値(例えばΔTd)になるように、第1測温抵抗体R11の電流I11をフィードバック制御すればよい。なお、全ての測温抵抗体が容器T内の液体Lから露出した状態で、低温の液体が外部から注入されると容器T内の液体Lが急激に温度変化することが考えられるので、図3において、周囲温度を測定するために微小電流を流す測温抵抗体を1つにする場合には、第4測温抵抗体R14を残し、第2測温抵抗体R12を設けないようにすることが好ましい。
また、制御部31が、記憶部34から読出したプログラムを実行する場合を説明したが、制御部31をASIC、FPGA等の専用ICにより実現してもよい。その場合、制御部31を1つのICにより実現しても、複数のICにより実現してもよい。例えば、図4に示した機能ブロックのそれぞれをICにより実現してもよい。
上記した、図5のフローチャートは一例であり、種々変更され得る。例えば、次の電流値を決定する処理(ステップ41〜ステップ44)の前に、液面の位置を特定する処理(ステップ45〜ステップ46)が実行されるようにしてもよい。
また、定温度差になるように測温抵抗体の電流値をフィードバック制御する方法には任意の方法を採用することができる。例えば、温度差T1−T2が所定の値ΔTdとなるように、上記の式から第1測温抵抗体R11の電流値を算出し、その値を、第1測温抵抗体R11に流すべき次の電流値として決定してもよい。同様に、温度差T3−T4が所定の値ΔTuとなるように、上記の式から第3測温抵抗体R13の電流値を算出し、その値を、第3測温抵抗体R13に流すべき次の電流値として決定してもよい。
ON保持時間Tr_timerは、容器Tの容量、液体供給装置の能力(単位時間当たりの供給量)等の条件等を考慮した適切な値であればよい。ON保持時間Tr_timer=0、又は、初期パラメータがON保持時間Tr_timerを含まなくてもよい。その場合、時間経過の監視に関連する処理は実行されないようにすればよい。
ΔTd及びΔTuは、それぞれ所定の幅を持った値であってもよい。即ち、Δ1及びΔ2を微小な値として、T1−T2=ΔTdは、ΔTd−Δ1<T1−T2<ΔTd+Δ1を意味し、T3−T4=ΔTuは、ΔTu−Δ2<T3−T4<ΔTu+Δ2を意味するとしてもよい。
周囲温度測定用の第2測温抵抗体R12及び第4測温抵抗体R14は、測温抵抗体に限定されず、温度を測定可能なもの(温度測定体)であればよい。例えば、熱電対であってもよい。
また、測温抵抗体の温度は、その抵抗値と1対1に対応するので、第1測温抵抗体R11及び第2測温抵抗体R12の抵抗値の差、及び、第3測温抵抗体R13及び第4測温抵抗体R14の抵抗値の差がそれぞれ一定値となるように電流I11及びI13をフィードバック制御してもよい。その場合、図5のフローチャートにおいて、第1〜第4測温抵抗体R11〜R14の電圧値から温度を算出する代わりに、V1j/I1j(j=1〜4)により現在の抵抗値を算出すればよい。
上記では、本発明の液面計が液体原料気化供給装置に使用される適用される場合を説明したが、これに限定されない。本発明の液面計は、半導体向けのキャニスタ(ガス運搬用の容器)等にも用いることができる。即ち、本発明の液面計が取り付けられた容器、又は、その容器を用いた気化器を実現することができる。
今回開示された実施の形態は例示であり、本発明は上記した実施の形態に制限されない。本発明の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌して、特許請求の範囲の各請求項により特定され、各請求項に記載された文言の均等の範囲内の全ての変更を含む。
本発明によれば、自己発熱用測温抵抗体と周囲温度測定用測温抵抗体とを定温度差駆動することにより、周囲温度の影響を受けずに液面の検出を行うことが可能であり、且つ、定温度差で温度制御を行うことにより、測温抵抗体に必要以上の電力が印加されず、長寿命化を図ることが可能な液面検知回路及び液面計を提供することができる。
1 液面検知回路
2 第1抵抗
3 第1ライン
4 第2抵抗
5 第3抵抗
6 第2ライン
7 ブリッジ回路
8 トランジスタ
9 第4抵抗
10 第5抵抗
11 第3ライン
12 第6抵抗
13 第7抵抗
14 第4ラインと、
15 コンパレータ
16 第5ライン
17、18 バッファ回路
R1 自己発熱用測温抵抗体
R2 周囲温度測定用測温抵抗体
V 電源
30 液面計
31 制御部
32 電源部
33 電圧測定部
34 記憶部
35 タイマ
36 クロック発生部
37 温度検出部
38 電流制御部
39 液面検知部
R11 第1測温抵抗体
R12 第2測温抵抗体
R13 第3測温抵抗体
R14 第4測温抵抗体

Claims (20)

  1. 任意の大きさの電流が印加される第1測温抵抗体と、
    前記第1測温抵抗体の近傍に配置された第1温度測定体と、
    前記第1測温抵抗体の温度及び前記第1温度測定体の温度から液面の位置を検知する液面検知部を備えた液面計であって、
    前記第1測温抵抗体の温度及び前記第1温度測定体の温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部により検出された前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が第1の一定値となるように、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を決定する電流制御部と、
    前記電流制御部により決定された電流値の電流を前記第1測温抵抗体に印加する電源部とをさらに備え、
    前記液面検知部は、前記第1測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第1測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することを特徴とする液面計。
  2. 前記第1温度測定体は、前記第1測温抵抗体に印加される電流よりも小さい電流が印加される測温抵抗体であることを特徴とする、請求項1に記載の液面計。
  3. 前記液面検知部は、前記電流制御部により前記第1測温抵抗体に印加されている電流値が、所定の第1しきい値よりも大きいか否かを判定することにより、前記第1測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することを特徴とする、請求項1に記載の液面計。
  4. 前記第1測温抵抗体の両端の電圧を測定する電圧測定部をさらに備え、
    前記温度検出部は、前記電圧測定部により測定された前記第1測温抵抗体の両端の電圧から、前記第1測温抵抗体の温度を決定し、
    前記電流制御部は、
    前記差が所定の基準値よりも大きい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値よりも小さい値に決定し、
    前記差が前記基準値よりも小さい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値よりも大きい値に決定し、
    前記差が前記基準値に等しい場合、前記第1測温抵抗体に印加する電流値を、前記第1測温抵抗体に印加中の電流値と同じ値に決定することを特徴とする、請求項1に記載の液面計。
  5. 任意の大きさの電流が印加される第2測温抵抗体をさらに備え、
    前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体と異なる高さに配置され、
    前記温度検出部は、前記第2測温抵抗体の温度を検出し、
    前記電流制御部は、前記温度検出部により検出された前記第2測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が第2の一定値となるように、前記第2測温抵抗体に印加する電流値を決定し、
    前記電源部は、前記電流制御部により決定された前記第2測温抵抗体に印加する電流値の電流を、前記第2測温抵抗体に印加し、
    前記液面検知部は、前記第2測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第2測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することを特徴とする、請求項1に記載の液面計。
  6. 前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体及び前記第1温度測定体よりも低い位置に配置されることを特徴とする、請求項5に記載の液面計。
  7. 任意の大きさの電流が印加される第2測温抵抗体と、
    前記第2測温抵抗体の近傍に配置された第2温度測定体とをさらに備え、
    前記第2測温抵抗体は、前記第1測温抵抗体と異なる高さに配置され、
    前記温度検出部は、前記第2測温抵抗体の温度及び前記第2温度測定体の温度を検出し、
    前記電流制御部は、前記温度検出部により検出された前記第2測温抵抗体の温度と前記第2温度測定体の温度との差が第2の一定値となるように、前記第2測温抵抗体に印加する電流値を決定し、
    前記電源部は、前記電流制御部により決定された前記第2測温抵抗体に印加する電流値の電流を、前記第2測温抵抗体に印加し、
    前記液面検知部は、前記第2測温抵抗体に印加される電流値を用いて、前記第2測温抵抗体が液体中に存在するか、液体外に存在するかを判定することを特徴とする、請求項1に記載の液面計。
  8. 前記第2測温抵抗体及び前記第2温度測定体は、前記第1測温抵抗体及び前記第1温度測定体よりも高い位置に配置され、
    前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも大きくなれば、前記液面検知部は、液面を上昇させるべき信号を出力し、
    前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも小さくなれば、前記液面検知部は、液面の上昇を停止させるべき信号を出力することを特徴とする、請求項7に記載の液面計。
  9. 前記液面検知部は、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも大きくなった後、所定時間以内に、前記第1測温抵抗体の温度と前記第1温度測定体の温度との差が前記第1の一定値よりも小さくなった場合には、液面の上昇を停止させるべき信号を出力せず、液面を上昇させるべき信号の出力を維持することを特徴とする、請求項8に記載の液面計。
  10. 前記第2測温抵抗体の温度と前記第2温度測定体の温度との差が前記第2の一定値よりも小さくなれば、前記液面検知部は、液面の上昇を停止させるべき信号を出力することを特徴とする、請求項9に記載の液面計。
  11. 前記第1測温抵抗体、前記第2測温抵抗体、前記第1温度測定体、及び前記第2温度測定体は、白金測温抵抗体である、ことを特徴とする、請求項7に記載の液面計。
  12. 請求項1に記載の液面計が取り付けられ、収容する液体の液面が前記液面計により検知される容器。
  13. 請求項12に記載の容器を備え、気化させる液体が前記容器に収容される気化器。
  14. 自己発熱用測温抵抗体と第1抵抗とが直列接続された第1ラインと、前記第1ラインと並列接続され前記第1ラインより小さい電流が流れるような第2抵抗及び第3抵抗が直列接続された第2ラインと、を含むブリッジ回路と、
    電源からの電流を前記ブリッジ回路に供給すべく、前記ブリッジ回路に対して直列接続されたトランジスタと、
    前記第2抵抗と第3抵抗との間に接続され、前記第1抵抗と同抵抗値の第4抵抗、第5抵抗、及び、前記自己発熱用抵抗体と同じ測温抵抗体を用いた周囲温度測定用測温抵抗体が直列接続された第3ラインと、
    前記自己発熱用測温抵抗体と前記第1抵抗体との間に接続され、前記第2抵抗と前記第3抵抗の抵抗値の比と同じ抵抗値の比をもつ第6抵抗及び第7抵抗が直列接続された第4ラインと、
    前記第4抵抗と第5抵抗との間の第1電位が非反転入力端子に入力され、前記第6抵抗と前記第7抵抗との間の第2電位が反転入力端子に入力されるコンパレータと、
    前記コンパレータの出力電位を前記トランジスタのベース電圧として印加する第5ラインと、を備え、
    前記コンパレータの出力電位が検知出力とされることを特徴とする液面検知回路。
  15. 前記第3ラインに、バッファ回路が接続されていることを特徴とする請求項14に記載の液面検知回路。
  16. 前記第4ラインに、バッファ回路が接続されていることを特徴とする請求項14に記載の液面検知回路。
  17. 前記自己発熱用測温抵抗体と前記周囲温度測定用測温抵抗体とが、白金測温抵抗体であることを特徴とする請求項14に記載の液面検知回路。
  18. 前記第5抵抗が可変抵抗器であることを特徴とする請求項14に記載の液面検知回路。
  19. 前記第2抵抗と前記第6抵抗とが同じ抵抗値であり、前記第3抵抗と前記第7抵抗とが同じ抵抗値であることを特徴とする請求項14に記載の液面検知回路。
  20. 請求項14に記載の液面検知回路を用いた液面計。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6830265B2 (ja) * 2016-12-27 2021-02-17 株式会社フジキン 液面計、それを備えた気化器、及び液面検知方法
DE102017210153A1 (de) 2017-06-19 2018-12-20 Ab Elektronik Sachsen Gmbh Einrichtung zur Füllstandserkennung von Medien in Behältern
CN109687695B (zh) * 2017-10-19 2020-06-26 华硕电脑股份有限公司 电源系统
CN107747990A (zh) * 2017-11-20 2018-03-02 深圳市叮咚互联科技有限公司 液位测量装置及带容器的设备
CN108387291A (zh) * 2018-03-18 2018-08-10 李晨天 同步采样热导式液位传感器
TWI811403B (zh) * 2018-07-24 2023-08-11 美商伊凡聖斯股份有限公司 在感測器環境中用於液體檢測的電子裝置及其補救措施
JP2021089198A (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 株式会社堀場エステック 液体材料気化装置
US20220283012A1 (en) * 2021-03-05 2022-09-08 Horiba Stec, Co., Ltd. Material supply system, a storage medium storing a program for a material supply system and material supply method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61189161U (ja) * 1985-05-15 1986-11-26
JPH02216421A (ja) * 1988-11-24 1990-08-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 熱式センサ
JPH0763592A (ja) * 1993-08-26 1995-03-10 Saginomiya Seisakusho Inc 液面検出装置
JP2001047642A (ja) * 1999-08-03 2001-02-20 Domino Printing Sci Plc 液面センサ

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1271575A (en) 1968-07-24 1972-04-19 Galdonost Dynamics Nz Ltd Improvements in or relating to fertilizer compositions
US5031126A (en) * 1988-06-30 1991-07-09 Delta M Corporation Constant power thermal sensor
US5137370A (en) * 1991-03-25 1992-08-11 Delta M Corporation Thermoresistive sensor system
JP3009809U (ja) 1994-10-03 1995-04-11 タックメディカル株式会社 趾間部保護シート
US5685194A (en) * 1995-07-27 1997-11-11 Delta M Corporation Differential twin sensor system
JP3869169B2 (ja) 1999-09-29 2007-01-17 株式会社鷺宮製作所 液面検出装置
US6634229B1 (en) * 1999-11-16 2003-10-21 Illinois Tool Works Inc. Resistive fluid level sensing and control system
AUPR689601A0 (en) * 2001-08-08 2001-08-30 Refrigerant Monitoring Systems Pty Ltd Liquid level sensor
US6758084B2 (en) * 2002-10-24 2004-07-06 Simmonds Precision Products, Inc. Method and apparatus for detecting a dry/wet state of a thermistor bead
US6644103B1 (en) * 2002-10-24 2003-11-11 Simmonds Precision Products, Inc. Method and apparatus for detecting a dry/wet state of a thermistor bead
US6822460B2 (en) * 2002-12-09 2004-11-23 Simmonds Precision Products, Inc. Method and apparatus for detecting a dry/wet state of a thermistor bead using temperature compensation
JP5461786B2 (ja) 2008-04-01 2014-04-02 株式会社フジキン 気化器を備えたガス供給装置
DE102008022363B4 (de) * 2008-05-06 2012-01-19 Areva Np Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Füllstands einer Flüssigkeit in einem Flüssigkeitsbehälter
JP5350824B2 (ja) 2009-02-03 2013-11-27 株式会社フジキン 液体材料の気化供給システム
CN201449282U (zh) * 2009-05-14 2010-05-05 江苏鼎达建材有限公司 一种储料罐的液位检测装置
TWM394139U (en) * 2010-07-28 2010-12-11 qing-fu Zou Drip fluid level detection apparatus
JP5400816B2 (ja) 2011-01-31 2014-01-29 株式会社トリケミカル研究所 液面レベルセンサー
CN202221329U (zh) * 2011-09-20 2012-05-16 成都盛杰低温设备有限公司 低温液位传感器组件
JP5913888B2 (ja) 2011-09-30 2016-04-27 国立大学法人東北大学 気化器
CN202329743U (zh) * 2011-11-30 2012-07-11 天津市盛丹电子技术发展有限公司 一种点式液位报警电路
CN102538902A (zh) * 2011-12-23 2012-07-04 昆山市超声仪器有限公司 一种数字式液位传感装置
CN203337218U (zh) * 2013-06-18 2013-12-11 重庆材料研究院有限公司 用于全封闭压力环境的液位测量计

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61189161U (ja) * 1985-05-15 1986-11-26
JPH02216421A (ja) * 1988-11-24 1990-08-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 熱式センサ
JPH0763592A (ja) * 1993-08-26 1995-03-10 Saginomiya Seisakusho Inc 液面検出装置
JP2001047642A (ja) * 1999-08-03 2001-02-20 Domino Printing Sci Plc 液面センサ

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