KR102225059B1 - 액면계, 그것을 구비한 기화기, 및 액면 검지 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 관한 액면계(20)는 측온 저항체(R11)와, 그 상방에 위치하는 온도 측정체(R12)와, 측온 저항체 및 온도 측정체의 온도를 검출하는 온도 검출부(27)와, 측온 저항체 및 온도 측정체가 미리 정해진 온도차가 되도록 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 결정하는 전류 제어부(28)와, 결정된 전류값의 전류를 측온 저항체에 흘려보내지는 전원부(22)와, 액면의 위치를 검지하는 액면 검지부(29)를 구비하고, 액면 검지부는 측온 저항체에 흐르는 전류값의 미리 정해진 일정 기간에 있어서의 변화폭의 양음, 및 변화폭이 미리 정해진 값 이상인지의 여부에 따라, 측온 저항체에 대한 액면의 상대 위치의 변화를 검지한다. 이것에 의해, 측온 저항체의 특성의 변동의 영향을 받지 않고, 액면의 위치를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.
Description
본 발명은 액면 레벨을 검지하는 액면계, 상기 액면계에 의해 검지되는 액면 레벨에 근거하여 수용하는 액체량을 적정하게 관리할 수 있는 기화기, 및 액면 검지 방법에 관한 것이다. 또한, 기화기에는 액체 저장용 탱크 등도 포함되고, 액체 공급계(액체 공급 장치)의 탱크이면 상온에서 사용되는 것이어도, 고온에서 사용되는 것이어도 좋다.
종래, 예를 들면 유기금속 기상 성장법(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)이 사용되는 반도체 제조 장치에 원료 유체를 공급하는 액체 원료 기화 공급 장치(이하, 기화기라고도 함)이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1∼3).
이 종류의 액체 원료 기화 공급 장치는 TEOS(Tetraethyl orthosilicate) 등의 액체 원료를 기화 쳄버 내에서 가열해서 기화시키고, 기화시킨 가스를 유량 제어 장치에 의해 미리 정해진 유량으로 제어해서 반도체 제조 장치에 공급한다. 그리고, 원료 액체를 기화시키는 것에 의한 원료 액체의 감소를 보충하기 위해서, 원료 액체의 액면을 검출하고 감소분을 공급함으로써, 액면을 제어하는 것이 필요하게 된다.
원료 액체의 액면을 검출하는 방법으로서, 예를 들면 액상과 기상에서 열방산 정수가 다른 것을 이용한 열식 액면 검출 장치(특허문헌 4∼6)가 알려져 있다.
이 종류의 열식 액면 검출 장치에서는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각각에 백금 등의 측온 저항체(Resistive Temperature Detector)(R1, R2)를 봉입한 2개의 보호관(P)을 용기(C) 내에 연직 방향으로 삽입하고, 일방의 측온 저항체(R1)에는 측온 저항체(R1)를 자기 발열에 의해 주위 온도보다 고온으로 유지하기 위해서 비교적 큰 정전류(I1)(가열 전류)를 흘려보내고, 타방의 측온 저항체(R2)에는 주위 온도를 측정할 수 있을 정도이고 발열을 무시할 수 있는 크기의 미소한 정전류(I2)(주위 온도 측정용 전류)를 흘려보낸다.
그러자, 큰 전류(I1)를 흘려보낸 측온 저항체(R1)는 발열한다. 이때, 측온 저항체가 액상(L) 중에 있을 경우의 열방산 정수는 기상(G) 중에 있을 경우의 열방산 정수보다 크기 때문에, 기상(G) 중에 있을 경우의 측온 저항체의 온도는 액상(L) 중에 있을 경우와 비교하면 높아진다.
그리고, 이것은 기상 중의 측온 저항체는 액상 중의 측온 저항체보다 저항값이 높은 것을 의미하기 때문에, 큰 전류를 흘려보낸 측온 저항체(R1)의 전압 출력과, 미소한 전류를 흘려보낸 측온 저항체(R2)의 전압 출력의 차분(절대값)을 관측함으로써, 측온 저항체가 액면의 상방에 위치하는지 하방에 위치하는지를 판별하는 것이 가능해진다. 즉, 차분이 작을 경우에는 측온 저항체는 액면보다 하방에 있고, 차분이 클 경우에는 측온 저항체는 액면보다 상방에 있다고 판단할 수 있다.
상기 종래의 액면 검지에 있어서는, 측온 저항체(R1 및 R2)의 전압차의 거의 순간값을 미리 정해진 기준값(역치)과 비교함으로써 액상 중 또는 기상 중을 판단하므로, 노이즈 등의 영향에 의한 오검지 이외에도, 사용하는 측온 저항체의 개체차, 즉 특성값의 변동에 의한 영향을 받아서 오검지하는 문제가 있었다. 예를 들면 측온 저항체(R1)에 높은 값을 출력하는 것이 사용되고, 또한 측온 저항체(R2)에 낮은 값을 출력하는 것이 사용되는 경우, 또는 측온 저항체(R1)에 낮은 값을 출력하는 것이 사용되고, 또한 측온 저항체(R2)에 높은 값을 출력하는 것이 사용되는 경우가 고려된다. 전자의 경우와 후자의 경우에 있어서, 측온 저항체(R1 및 R2)와 액면의 위치 관계가 같은 상태이어도, 전자의 경우의 측온 저항체(R1 및 R2)의 전압차는 후자의 경우의 그것보다는 커진다. 사용하는 측온 저항체마다 적절한 기준값을 설정함으로써, 검지 정밀도를 향상시킬 수는 있지만, 조정에 수고가 들어서 양산에는 적합하지 않다.
또한, 동일 높이에 배치한 2개의 측온 저항체를 사용하므로, 복수 n(n은 정의 정수값)의 레벨에서 액면 위치를 검지하기 위해서는 2n의 측온 저항체를 설치할 필요가 있고, n이 클 경우에는 측온 저항체가 용기 중의 큰 공간을 차지하는 문제가 있다.
측온 저항체의 수를 감소시키기 위해서, 다른 높이에 복수의 측온 저항체를 배치하는 것도 고려된다. 1개의 측온 저항체를 기준 온도의 측정에 사용하고(미약 전류를 흘려보냄), 그 외의 측온 저항체에 관해서 기준 온도와 일정한 온도차가 생기도록 전류값을 변화시킨다. 변화시키는 각 전류값의 순간값을 미리 정해진 기준값(역치)과 비교함으로써, 액면 위치를 검지할 수 있다. 그러나, 그 경우에도 상기 한 바와 같이 측온 저항체의 특성값의 변동에 의한 영향을 받아서, 오검지하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하고, 정밀도 좋게 액면을 검지할 수 있는 액면계, 그것을 구비한 기화기, 및 액면 검지 방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 국면에 관환 액면계는 제 1 측온 저항체와, 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 배치된 온도 측정체와, 상기 온도 측정체 및 상기 제 1 측온 저항체를 사용해서 액면의 위치를 검지하는 제어부를 구비한 액면계로서, 상기 제어부는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값이 미리 정해진 일정 시간 내에 미리 정해진 일정값 이상 변화했을 때에, 상기 액면의 위치가 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하거나, 또는 상기 액면의 위치가 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지한다.
상기 제어부는 온도 검출부, 액면 검지부 및 전류 제어부를 포함하고, 상기 온도 검출부는 상기 온도 측정체 및 상기 제 1 측온 저항체의 온도를 검출하고, 상기 전류 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 상기 제 1 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 미리 정해진 제 1 값이 되도록, 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값을 결정하고, 상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값의 변화로부터 상기 액면의 위치를 검지해도 좋다.
상기 액면계는 상기 전류 제어부에 의해 결정된 상기 전류값의 전류를 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내는 전원부를 더 구비할 수 있다.
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 상기 전류값의 상기 일정 시간 내의 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 양의 미리 정해진 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하고, 상기 변화폭이 양의 값이고 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지해도 좋다.
상기 제 1 측온 저항체 및 상기 온도 측정체는 지지 부재에 의해 수평 방향으로 고정되어 있어도 좋다.
상기 온도 측정체는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값보다 작은 값의 전류가 흐르는 측온 저항체이어도 좋다.
상기 전류 제어부는 상기 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값이 미리 정해진 상한값보다 클 경우에는, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 상한값으로 유지하고, 상기 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값이 미리 정해진 하한값보다 작을 경우에는, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 하한값으로 유지할 수 있다.
상기 액면계는 상기 제 1 측온 저항체의 양단의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 구비하고, 상기 온도 검출부는 상기 전압 측정부에 의해 측정된 상기 제 1 측온 저항체의 양단의 전압으로부터 상기 제 1 측온 저항체의 온도를 결정하고, 상기 전류 제어부는 상기 온도차가 미리 정해진 기준값보다 클 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값보다 작은 값으로 결정하고, 상기 온도차가 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값보다 큰 값으로 결정하고, 상기 온도차가 상기 기준값과 같은 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값과 동일한 값으로 결정할 수 있다.
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면을 상승시켜야 할 신호를 출력하고, 상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면의 상승을 정지시켜야 할 신호를 출력할 수 있다.
상기 액면계는 임의의 크기의 전류가 인가되는 제 2 측온 저항체를 더 구비하고, 상기 제 2 측온 저항체는 상기 온도 측정체가 배치된 위치보다 낮은 위치이고, 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치와 다른 높이의 위치에 배치되고, 상기 온도 검출부는 상기 제 2 측온 저항체의 온도를 검출하고, 상기 전류 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 상기 제 2 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 결정하고, 상기 전원부는 상기 전류 제어부에 의해 결정된 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 전류를 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내고, 상기 액면 검지부는 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하고, 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 변화폭이 양의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하고, 상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체를 사용한 상기 액면의 위치의 검지 결과와, 상기 제 2 측온 저항체를 사용한 상기 액면의 위치의 검지 결과로부터 상기 액면의 위치를 검지할 수 있다.
상기 제 2 측온 저항체는 연직방향에 관해서 상기 제 1 측온 저항체와 상기 온도 측정체 사이에 배치되고, 상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면을 상승시켜야 할 신호를 출력하고, 상기 액면 검지부는 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면의 상승을 정지시켜야 할 신호를 출력해도 좋다.
상기 제 1 측온 저항체, 상기 제 2 측온 저항체, 및 상기 온도 측정체는 백금 측온 저항체일 수 있다.
본 발명의 제 2 국면에 관한 기화기는 상기 중 어느 하나의 액면계가 부착되고, 수용하는 액체의 액면이 상기 액면계에 의해 검지되는 용기를 구비하고, 기화시키는 액체가 상기 용기에 수용된다.
본 발명의 제 3 국면에 관한 액면 검지 방법은 측온 저항체와, 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 배치된 온도 측정체를 사용해서 액면을 검지하는 방법으로서, 상기 측온 저항체에 전류를 흘려보낸 상태에서, 상기 측온 저항체 및 상기 온도 측정체의 온도를 검출하는 스텝과, 검출된 상기 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 미리 정해진 제 1 값이 되도록, 상기 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 조정하는 스텝과, 상기 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값의 미리 정해진 일정 시간 내의 변화폭으로부터 상기 액면의 위치를 검지하는 검지 스텝을 포함하고, 상기 검지 스텝은 상기 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 양의 미리 정해진 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하는 스텝과, 상기 변화폭이 양의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하는 스텝을 포함한다.
본 발명에 관한 액면계, 그것을 구비한 기화기 및 액면 검지 방법에 의하면, 사용하는 측온 저항체의 특성값의 변동의 영향을 받지 않고, 정밀도 좋게 액면 위치를 검지할 수 있다.
측온 저항체에 흘려보내는 전류값에 상한을 형성함으로써, 액상 중에 있음에도 불구하고 변동폭이 기준값을 초과해버리는 것에 의한 오검지를 억제할 수 있다. 또한, 측온 저항체에 흘려보내는 전류값에 하한을 형성함으로써, 기상 중에 있음에도 불구하고 변동폭이 기준값을 초과해버리는 것에 의한 오검지를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 액면계를 구비한 기화기를 나타내는 부분 단면 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 액면계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 액면계에 있어서의 제 1 및 제 2 측온 저항체의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 제어부의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5는 액상/기상 판정의 원리를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 2의 액면계의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 액면계를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 액면계를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 액면계에 있어서의 제 1 및 제 2 측온 저항체의 배치를 나타내는 모식도이다.
도 4는 제어부의 기능을 나타내는 블록도이다.
도 5는 액상/기상 판정의 원리를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
도 6은 도 2의 액면계의 동작을 나타내는 플로우 차트이다.
도 7은 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 액면계를 나타내는 개략 구성도이다.
본 발명에 관한 액면계, 기화기 및 액면 검지 방법의 실시형태에 대해서 이하에 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 전체 도면 및 전체 실시형태를 통해서, 동일 또는 유사한 구성 부분에는 동부호를 붙였다.
도 1에, 본 발명의 실시형태에 관한 액면계를 구비한 기화기의 개략 구조를 나타낸다. 기화기는 액체를 수용하는 용기(1)와, 용기(1)를 지지하는 지지부(2)와, 액체 공급 장치(도시 생략)로부터 용기(1)로 액체(L)를 공급하기 위한 액체 공급관(3)과, 용기(1)의 벽면의 다른 높이에 배치된 제 1 보호관(4) 및 제 2 보호관(5)과, 용기(1) 내의 액체(L)를 기화시키기 위한 히터(도시 생략)를 구비하고 있다. 기화 가스는 유량 제어 장치(도시 생략)에 공급된다. 제 1 보호관(4) 및 제 2 보호관(5)에는 후술하는 측온 저항체가 봉입되어 온도를 측정하기 위해서 사용된다. 도 1에서는, 액체(L)의 액면(S)은 제 1 보호관(4) 및 제 2 보호관(5) 사이에 위치하고 있다. 액면(S)은 액체(L)의 기화에 따라 강하하고, 액체 공급 장치에 의한 액체(L)의 공급에 의해 상승한다. 액면(S)의 상방의 공간은 기화 가스를 포함하는 기상(G)이다.
도 2에, 본 발명의 실시형태에 관한 액면계의 개략 구성을 나타낸다. 본 실시형태에 관한 액면계(20)는 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12), 제어부(21), 전원부(22), 전압 측정부(23), 기억부(24), 타이머(25), 및 클록 발생부(26)를 구비하고 있다. 도 2에는 도시하고 있지 않지만, 액면계(20)는 각 부에 필요한 전력을 공급하기 위한 전원 등, 액면계로서 기능하기 위해서 필요한 구성 요소도 구비하고 있다.
제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)는 모두 일본 공업 규격(JIS) 또는 IEC 규격에서 규정된 Pt100에 상당하는 백금 측온 저항체가 사용되고, 공칭 저항값(0℃일 때)은 100Ω이다. 백금 측온 저항체는 저항값과 온도의 관계가 리니어하게 변화되고, 그 변화율이 크고, 재현성도 우수하기 때문에, 측온 저항체에 적합하다. 백금 측온 저항체는 일반적으로 백금 저항 소자, 내부 도선, 절연물, 보호관, 단자 등으로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하여, 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)는 각각 제 1 보호관(4) 및 제 2 보호관(5)에 봉입되고, 액상(액체)(L)이 수용된 용기(1)에 배치된다. 제 2 측온 저항체(R12)는 항상 기상(기체)(G) 중에 배치되도록 제 1 측온 저항체(R11)가 배치되는 위치보다 높은 위치에 배치된다. 도 3에서는, 초기 액면(S0)은 제 1 측온 저항체(R11)와 제 2 측온 저항체(R12) 사이에 위치하고 있다. 액체(L)가 기화한 기체가 용기(1)로부터 배출되어, 외부 장치(유량 제어 장치 등)에 공급됨으로써, 액체(L)의 액면은 초기 액면(S0)으로부터 강하한다(강하한 액면 위치를 S로 나타낸다).
제어부(21)는 액면계(20) 전체를 제어한다. 제어부(21)는, 예를 들면 공지의 반도체 연산 소자(CPU) 및 반도체 기억 소자(RAM 등)에 의해 구성된다. 제어부(21)가 실행하는 미리 정해진 프로그램은 기억부(24)에 기억되어 있다. 액면계(20)의 전원이 투입되면, 제어부(21)는 미리 정해진 프로그램을 기억부(24)로부터 판독하고 실행한다. 후술하는 바와 같이, 제어부(21)는 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)에 의해 액면의 변화를 검출하고, 액면의 위치에 따라서 외부 장치인 액체 공급 장치가 용기(1) 내로의 액체의 공급 또는 공급의 정지를 행할 수 있도록, 액체 공급 장치에 액 공급 신호(SG)를 출력한다.
전원부(22)는 제어부(21)로부터 전류 설정 데이터를 입력하고, 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각에, 입력된 전류 설정 데이터에 따른 전류(I11 및 I12)를 흘려보낸다. 전원부(22)는 D/A 변환기를 구비하고, 제어부(21)로부터 수신한 디지털의 전류 설정 데이터에 따른 아날로그의 전류(I11 및 I12)를 생성한다. 전원부(22)는 2조의 공지의 D/A 컨버터 및 앰프를 사용해서 구성할 수 있다.
전압 측정부(23)는 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각의 양단의 전압(V11 및 V12)을 측정하고, 측정값(V11 및 V12)을 제어부(21)에 출력한다. 전압 측정부(23)는 A/D 변환기를 구비하고, 측정값(V11 및 V12)은 아날로그의 전압으로부터 생성된 디지털 데이터이다. 전압 측정부(23)는 공지의 디지털 전압계(IC)를 사용해서, 또는 2조의 공지의 앰프 및 A/D 컨버터를 사용해서 구성할 수도 있다.
기억부(24)는 제어부(21)가 액면계(20) 전체를 제어하기 위해서 필요한 파라미터의 초기값도 기억하고 있다. 제어부(21)는 상기 프로그램의 실행 직후에 기억부(24)로부터 초기 파라미터를 판독한다.
타이머(25)는 입력되는 클록으로부터 시각 데이터를 생성하고, 제어부(21)에 출력한다. 클록 발생부(26)는 각 부의 동작에 필요한 클록을 생성하고, 각 부에 공급한다.
액면계(20)의 동작 원리를 이하에 나타낸다. 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)는 통전되면 온도가 상승한다. 백금 측온 저항체의 저항값의 온도 직선성에 의해, 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 양단의 전압(V11 및 V12)으로부터 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각의 온도(T1 및 T2)를 산출할 수 있다. 구체적으로는, R1j(j=1 또는 2)의 온도(Tj)(℃)는 0℃에 있어서의 저항값(R1j(0)) 및 현재의 전류값(I1j)을 사용하고,
Tj= {(V1j/I1j)-R1j(0)}/(α×R1j(0)) ···(식 1)
에 의해 산출할 수 있다. 여기에서, α는 저항값을 온도의 1차 함수로 한 경우의 온도 계수(1/℃)이다.
백금 측온 저항체 Pt100이면, α=0.003851이다. 또한, Pt100의 0℃에 있어서의 저항값(R1j(0))은 100Ω이므로, V1j/I1j=Rj라고 표기하면, 상기 식 1은,
Tj=(Rj-100)/0.3851···(식 2)
라고 기재할 수도 있다.
제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12) 중, 제 2 측온 저항체(R12)에는 미소한 일정 전류(예를 들면 2mA)를 흘려보낸다. 한편, 제 1 측온 저항체(R11)에는 제 2 측온 저항체(R12)보다 큰 전류(가열 전류)를 흘려보내고, 자기발열에 의해 제 1 측온 저항체(R11)를 주위 온도보다 고온으로 유지하고, T1-T2(T1>T2)가 미리 정해진 값(예를 들면, T1-T2=10(℃))이 되도록 제 1 측온 저항체(R11)에 흘려보내는 전류값을 조정한다(피드백 제어). 제 2 측온 저항체(R12)는 기상 중에 배치되는 것에 대해서, 제 1 측온 저항체(R11)은 액면의 상하에 따라서 주위 환경(열전도성)의 변화에 의한 영향을 받는다. 즉, 일정한 전류를 흘려보낸 상태에서는 T1은 제 1 측온 저항체(R11)가 액상(L) 중에 있으면 작고(방열 효과가 높음), 제 1 측온 저항체(R11)가 기상(G) 중에 있으면 크다(방열 효과가 낮음). T1-T2가 미리 정해진 값이 되도록 하기 위해서는, 제 1 측온 저항체(R11)가 액상(L) 중에 있으면 전류값을 크게 하고, 제 1 측온 저항체(R11)가 기상(G) 중에 있으면 전류값을 작게 조정하는 것이 필요하다. 따라서, T1-T2를 미리 정해진 값으로 유지하기 위해서 제 1 측온 저항체(R11)에 통전해야 할 전류값에 의해 액면(S)을 특정할 수 있다.
구체적으로는, 도 4에 나타내는 제어부(21)의 기능 블록도를 참조하여, 온도 검출부(27)는 전압(V1j)(j= 1 또는 2) 및 상기 식 1 또는 식 2로부터 현재의 온도(Tj)(j= 1 또는 2)를 산출하고, 산출 결과를 받아서 전류 제어부(28)는 T1-T2=ΔT가 충족되도록 전류(I11)의 값을 변화시킨다. 즉, 전류 제어부(28)는 T1-T2>ΔT이면 전류(I11)를 감소하고, T1-T2<ΔT이면 전류(I11)를 증대하고, T1-T2=ΔT이면 현재의 전류값을 유지하도록, 전원부(22)를 제어한다. 그리고, 온도 검출부(27), 전류 제어부(28) 및 전원부(22)는 상기 피드백 제어를 반복하고, 액면 검지부(29)는 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값의 변동을 미리 정해진 기간 기억하고, 기억된 데이터를 사용해서 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 있는지 기상 중에 있는지를 특정하고, 현재의 액면(S)을 특정한다. 즉, 액면 검지부(29)는 제 1 측온 저항체(R11)가 배치된 위치보다 높은 위치에 있는 액면, 또는 제 1 측온 저항체(R11)가 배치된 위치보다 낮은 위치에 있는 액면을 검지한다. 액면 검지부(29)는 특정된 액면의 위치에 따라서 액체 공급 장치를 제어한다.
도 5에, 용기(1) 내의 액체의 액면 위치의 변화와, 그것에 따르는 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값(I11)의 변화를 모식적으로 나타낸다. 도 5는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 액면(S0)이 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12) 사이에 위치하는 상태로부터 액체가 기화함으로써 액면이 강하하여, 일단 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 위치하게 되고, 그 후 액체 공급 장치로부터 액체가 공급되어 재차 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 위치하게 되는 경우의 제 1 측온 저항체(R11)의 전류 변화를 나타내고 있다. 도 5의 최하의 기재는 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경을 나타낸다. 기상 중에 배치된 제 2 측온 저항체(R12)의 전류값(I12)은 시간 경과에 의하지 않고 일정한 미약 전류(I0)(예를 들면 2mA)로 유지되고 있다.
최초, 제 1 측온 저항체(R11)는 액상 중에 있고, 제 2 측온 저항체(R12)에 대하여 미리 정해진 온도차의 고온으로 유지하기 위해서, 제 1 측온 저항체(R11)의 전류(I11)의 값은 크다. 도 5에서는 상한값(Imax)에 제한되어 있다. 즉, 제 1 측온 저항체(R11)에는 상한값(Imax)을 초과하는 전류는 흘려보내지 않는다. 그 후, 잠시동안 일정한 전류값(Imax)이 유지되지만(이 사이, 제 1 측온 저항체(R11)는 액상 중에 있음), 시각(t1)이 되면 전류(I11)의 값이 감소하기 시작한다. 이것은 액체가 기화해서 액면이 강하하여, 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 위치하게 되기 때문이다. 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 위치하게 되면, 제 1 측온 저항체(R11)를 제 2 측온 저항체(R12)에 대하여 미리 정해진 온도차의 고온으로 유지하기 위해서, 제 1 측온 저항체(R11)의 전류(I11)는 작은 전류값에서 충분해진다. 도 5에서는 하한값(Imin)에 제한되어 있다. 즉, 제 1 측온 저항체(R11)에는 하한값(Imin)보다 작은 전류는 흘려보내지 않는다.
제 1 측온 저항체(R11)는 안정 상태(예를 들면 액상 중에 있고 비교적 대전류가 통전되고 있는 상태)로부터 다른 안정 상태(예를 들면 기상 중에 있고 비교적 소전류가 통전되고 있는 상태)로 변이하는 사이, 전류값이 과도적으로 변화된다. 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경의 변화(액상 중으로부터 기상 중으로의 변화, 또는 그 반대의 변화)에 의한 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값의 변화를 과도 전류값 변화라고 한다.
종래는 미리 정해진 역치를 설정하고, 측온 저항체의 전류값(순간값)이 역치(Ith)보다 크면, 액상 중에 있다고 판단하고 있었다. 측온 저항체의 전류값(순간값)이 역치(Ith)보다 작으면, 기상 중에 있다고 판단하고, 액면이 측온 저항체보다 저하했다고 판단하고 있었다.
이것에 대하여, 본 실시형태에서는 미리 정해진 기간(Δt), 전류값(I11)을 기억하고, 기간(Δt) 내의 I11의 과도 전류값 변화의 폭(ΔI)을 산출하고, 그 폭을 미리 정해진 역치(ΔA)와 비교한다. 구체적으로는, 과도 전류값 변화가 감소하고, 그 폭(ΔI)(ΔI<0)이 ΔI≤－ΔA를 만족시키면, 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경은 액상으로부터 기상으로 변화했다고 판단한다.
도 5에서는 시각(t1)으로부터 전류(I11)가 감소하기 시작하지만, 시각(t2)이 될 때까지는 변화폭이 작고, ΔI>-ΔA이고, 시각(t2)으로 되면, ΔI≤－ΔA가 되어, 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 있다고 판단된다. 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 있다고 판단된 것을 받고, 액체 공급 장치로부터 액체를 기화기 내에 공급할 수 있다.
액체가 기화기 내에 공급되면, 액면이 상승하고, 제 1 측온 저항체(R11)는 다시 액상 중에 위치하게 된다. 이것은 도 5에 있어서 시각(t3) 이후의 전류값(I11)의 증대로서 나타내어져 있다. 시각(t3)으로부터 전류값(I11)이 증대하기 시작하지만, 시각(t4)이 될 때까지는 변화폭이 작고, ΔI<+ΔA이고, 시각(t4)이 되면, ΔI≥＋ΔA가 되고, 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경은 기상으로부터 액상으로 변화되었다고 판단된다. 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 있다고 판단된 것을 받고, 액체의 공급을 정지할 수 있다.
따라서, 미리 정해진 역치(ΔA)를 적절히 설정하면, 과도 전류값 변화의 폭(ΔI)과 미리 정해진 역치(ΔA)를 그들의 부호를 포함시켜서 비교함으로써, 제 1 측온 저항체(R11)의 현재의 주위 환경(액상 중 또는 기상 중)을 특정할 수 있다.
측온 저항체가 미리 정해진 온도차를 유지하기 위해서 통전해야 할 전류량은 같은 주위 환경이어도 측온 저항체에 따라 다르다. 따라서, 전류값의 순간값을 역치와 비교하는 방법에서는, 과제로서 상기한 것과 마찬가지로, 측온 저항체의 특성의 변동(예를 들면, 높은 값을 출력하는 것이 사용되는 경우 또는 낮은 값을 출력하는 것이 사용되는 경우)의 영향을 받는다. 본 발명에서는 전류값의 순간값을 사용하는 것이 아니고, 미리 정해진 기간 중의 1개의 측온 저항체(상기에서는 제 1 측온 저항체(R11))의 측정 데이터(전류값)의 변화폭을 사용하므로, 측온 저항체의 특성의 변동의 영향을 받을 일이 없어서, 정밀도 좋게 액상/기상을 판단할 수 있다.
또한, 제 1 측온 저항체(R11)의 전류(I11)를 상한값(Imax)보다 큰 값으로 설정하지 않는 것은 제 1 측온 저항체(R11)에 대전류가 흐르는 것을 방지하기 위해서와, 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 있음에도 불구하고 변동폭이 기준값을 초과해버리는 것에 의한 오검지를 방지하기 위해서이다. 또한, 제 1 측온 저항체(R11)의 전류(I11)를 하한값(Imin)보다 작은 값으로 설정하지 않는 것은 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 있음에도 불구하고 변동폭이 기준값을 초과해버리는 것에 의한 오검지를 방지하기 위해서이다. 따라서, 상한값(Imax) 및 하한값(Imin)을 형성하는 것이 바람직하지만, 액면의 검지에 불가결하지는 않다.
도 6에 제어부(21)가 행하는 처리의 플로우 차트를 나타낸다. 이하, 도 6을 참조하여, 액면계(20) 전체의 동작을 보다 구체적으로 설명한다. 여기에서는, 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)가 도 3에 나타낸 바와 같이 배치되고, 초기 액면(S0)이 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12) 사이에 있는 것으로 한다.
스텝 30에 있어서, 제어부(21)는 기억부(24)로부터 제어 파라미터(초기값 등)를 판독하고, 제어 파라미터 중 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 초기 전류값을 특정하기 위한 데이터를 전류 설정 데이터로서 전원부(22)에 출력한다.
또한, 제어부(21)는 기억부(24)에 변수 영역을 확보한다. 변수로서는 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경을 나타내는 변수가 있다. 여기에서는, 액상이면 "0", 기상이면 "1"이 세트되는 것으로 한다.
제어 파라미터에는, 예를 들면 다음과 같은 것이 포함된다.
· 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경을 나타내는 변수의 초기값: 여기에서는 "0"이 설정되어 있는 것으로 한다.
·온도차의 기준값(ΔT): ΔT는 양의 값이고, 예를 들면 10℃이다.
·전류 변화폭의 기준값(ΔA): ΔA는 양의 값이고, 예를 들면 6mA이다.
· 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 전류(I11 및 I12)의 초기값: 예를 들면 I11=25(mA), I12=2(mA)이다.
·전류(I11)의 상한값(Imax) 및 하한값(Imin): 예를 들면 Imax=30(mA), Imin=16(mA)이다.
· 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 0℃에 있어서의 저항값 R11(0) 및 R12(0): Pt100이면 모두 100Ω이다.
제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 초기 전류값의 데이터가 입력된 전원부(22)는 내부의 D/A 변환기에 의해 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)에 대응하는 전류(아날로그)(I11 및 I12)를 흘려보낸다. 여기에서, 전류(I12)는 상기한 바와 같이 미소한 일정 전류(예를 들면 2mA)이고, 그 값이 유지된다.
스텝 31에 있어서, 제어부(21)는 전압 측정부(23)로부터 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각의 양단의 전압(V11 및 V12)(아날로그)이 A/D 변환된 디지털 데이터를 취득한다. 전압 측정부(23)는 미리 정해진 타이밍(예를 들면 50밀리초 간격)에서, 상기한 바와 같이 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각의 양단의 전압(V11 및 V12)(아날로그)을 측정하고, A/D 변환기에 의해 디지털 데이터로 변환하고, 제어부(21)에 출력한다.
스텝 32에 있어서, 제어부(21)는 스텝 31에서 취득한 전압(V11 및 V12)으로부터, 제 1 측온 저항체(R11) 및 제 2 측온 저항체(R12)의 각각의 온도(T1 및 T2)를 상기 식 1 또는식 2에 의해 산출한다.
스텝 33에 있어서, 제어부(21)는 스텝 32에서 구한 온도(T1 및 T2)로부터 제 1 측온 저항체(R11)에 흘려보내야 할 전류값을 결정한다. 구체적으로는, 제어부(21)는 T1-T2=ΔT가 되도록 피드백 제어하기 위해서, 제 1 측온 저항체(R11)에 흘려보내는 전류값을 결정한다. 예를 들면, T1-T2<ΔT이면, 제어부(21)는 현재의 전류값(I11)보다 큰 값이고, 상한값(Imax) 이하의 값을 다음에 흘려보내야 할 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값으로서 결정한다. T1-T2>ΔT이면, 제어부(21)는 현재의 전류값(I11)보다 작은 값이고, 하한값(Imin) 이상의 값을 다음에 흘려보내야 할 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값으로서 결정한다. T1-T2=ΔT이면, 제어부(21)는 현재의 전류값(I11)과 같은 값을 다음에 흘려보내야 할 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값으로서 결정한다.
스텝 34에 있어서, 제어부(21)는 스텝 33에서 결정된 전류값을 기억부(24)에 기억하고, 그 전류값에 대응하는 전류 설정 데이터를 전원부(22)에 출력한다. 이것에 의해, 전원부(22)는 상기한 바와 같이 입력된 전류 설정 데이터에 따른 전류를 제 1 측온 저항체(R11)에 흘려보낸다. 이때, 제 2 측온 저항체(R12)의 전류값은 초기값이 유지된다. 후술하는 바와 같이, 스텝 34가 반복됨으로써, 미리 정해진 기간(Δt), 전류값(I11)이 기억된다.
스텝 35에 있어서, 제어부(21)는 액면 위치를 판정하는 시간(판정 시간)이 되었는지의 여부를 판단한다. 구체적으로는, 측정 개시 시각부터 또는 전회의 액면 위치를 판정한 시각부터 미리 정해진 시간이 경과했는지의 여부를 판단한다. 미리 정해진 시간은, 예를 들면 500밀리초이다. 미리 정해진 시간이 경과했다(판정 시간이 되었다)고 판단되었을 경우, 제어는 스텝 36으로 이행한다. 미리 정해진 시간이 경과하지 않았다(판정 시간이 되지 않았다)고 판단되었을 경우, 제어는 스텝 31로 되돌아가서 상기 스텝 31∼34가 반복되고, 50밀리초 간격의 제 1 측온 저항체(R11)의 전류값이 기억부(24)에 기억된다. 여기에서는, 기억부(24)의 용량 중 일정 기간의 측정값(전류값)을 기억할 수 있는 용량이 사용된다고 하고, 측정 데이터가 그 용량을 초과할 경우, 새로운 측정 데이터는 가장 오래된 데이터에 오버라이트 기억된다. 예를 들면, 측정 데이터를 기억하는 일정 기간은 30초이다. 기억되어 있는 측정 데이터는 모두 후술하는 스텝 36에 있어서의 전류값의 변화의 산출에 사용된다. 즉, Δt=30(초)이다.
미리 정해진 시간의 경과는 미리 타이머(25)로부터 현재 시각을 취득해서 기준 시각으로서 기억해 두고, 그 후 타이머(25)로부터 취득한 시간을 기준 시각과 비교함으로써 행할 수 있다. 미리 정해진 시각이 경과했다고 판정되었을 경우에는 기억하고 있는 기준 시각을 그때의 시각으로 갱신함으로써, 반복해서 미리 정해진 시간의 경과를 판정할 수 있다.
스텝 36에 있어서, 제어부(21)는 기억부(24)에 기억되어 있는 전류값을 판독하고, 전류값의 변화(과도 전류값 변화)의 최대 변화폭(ΔI)을 부호를 포함시켜서 산출한다. 부호는 최대 변화폭이 되는 2개의 전류값의 대소와 그들을 측정한 시간의 전후 관계로부터 결정한다. 최대 변화폭이 되는 2개의 전류값 중, 측정 시간이 후인 값이 크면 부호는 「양」으로 하고, 측정 시간이 후인 값이 작으면 부호는 「음」으로 한다.
스텝 37에 있어서, 제어부(21)는 스텝 36에서 결정된 전류값의 최대 변화폭(ΔI)을 사용하고, 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 있는지 기상 중에 있는지를 판정한다. 구체적으로는, 제어부(21)는 ΔI> 0이고, ΔI≥＋ΔA이면, 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경이 기상으로부터 액상으로 변화되었다고 판단하고, ΔI<0이고, ΔI≤－ΔA이면, 제 1 측온 저항체(R11)의 주위 환경이 액상으로부터 기상으로 변화되었다고 판단한다. 변화 후의 주위 환경이 액상이면, 주위 환경을 나타내는 변수로 "0"이 세트되고, 기상이면 주위 환경을 나타내는 변수에 "1"이 세트된다. 제어부(21)는 ΔI가 상기 어느 쪽의 조건도 충족시키지 않을 경우에는 아무것도 하지 않고, 주위 환경을 나타내는 변수에 기억되어 있는 값이 유지된다.
스텝 38에 있어서, 제어부(21)는 주위 환경을 나타내는 변수를 판독하고, 그 값에 따른 액 공급 신호(SG)를 출력한다. 구체적으로는, 주위 환경을 나타내는 변수가 "1"이면, 제 1 측온 저항체(R11)가 기상 중에 있으므로, 제어부(21)는 액체 공급 장치에 용기(1)에 액체(L)를 공급시키는 레벨(예를 들면, 하이 레벨)의 액 공급 신호(SG)를 출력한다. 주위 환경을 나타내는 변수가 "0"이면, 제 1 측온 저항체(R11)가 액상 중에 있으므로, 제어부(21)는 액체 공급 장치에 용기(1)에의 액체(L)의 공급을 정지시키는 레벨(예를 들면, 로우 레벨)의 액 공급 신호(SG)를 출력한다.
스텝 38의 후, 제어는 스텝 31으로 되돌아간다. 스텝 31∼38의 일련의 처리는 액면계(20)의 전원이 오프됨으로써 종료된다.
이상, 스텝 30∼38에 의해, 액면계(20)는 500밀리초마다 그 전의 30초간 50밀리초 간격으로 측정된 데이터를 사용하여, 제 1 측온 저항체(R11)의 위치를 기준으로 해서 액면 위치를 검지할 수 있다. 따라서, 액면계(20)는 500밀리초마다 반복해서 액면의 위치를 감시하고, 액면(S)이 제 1 측온 저항체(R11)가 배치된 위치보다 저하하면, 외부의 액체 공급 장치로부터 용기(1) 내로 액체를 공급시키고, 액면(S)이 제 1 측온 저항체(R11)가 배치된 위치를 초과하면, 외부의 액체 공급 장치로부터 용기(1) 내로의 액체 공급을 정지시키는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 용기(1) 내의 액체(L)의 액면을 적절한 범위로 유지할 수 있다.
상기에서는, 2개의 측온 저항체를 사용하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 용도에 따라서 3개 이상의 측온 저항체를 사용해도 좋다. 예를 들면, 4개의 측온 저항체를 사용하고, 그 중의 1개를 기준 온도를 측정하기 위해서 기상 중에 배치하고, 나머지의 3개를 각각 다른 높이에 배치하면, 액면의 하한, 상한, 및 오버플로우를 검지할 수 있다. 그러한 사용예의 실험 결과를 도 7에 나타낸다.
실험에서는 기상 중에 배치되고, 기준 온도를 측정하기 위한 측온 저항체와, 그것이 배치된 위치보다 낮은 위치에서 다른 높이에 배치된 3개의 측온 저항체를 용기 내에 배치했다. 3개의 측온 저항체 중, 가장 높은 위치에 배치된 측온 저항체는 액면의 오버플로우를 검지하기 위한 것이다. 가장 낮은 위치에 배치된 측온 저항체는 액면이 하한 위치에 도달한 것을 검지하기 위한 것이다. 그들의 중간에 배치된 측온 저항체는 액면이 상한 위치에 도달한 것을 검지하기 위한 것이다.
용기가 빈 상태에서, 용기 내의 온도를 약 200℃로 설정한 상태에서, 액체의 공급을 개시하고, 액면이 오버플로우 검지용 측온 저항체 상에 위치할 때까지 액체를 공급한 후, 액체의 공급을 정지하고, 액체의 기화 가스를 외부로 배출했다. 그사이, 3개의 측온 저항체의 각 전류값을, 도 6과 마찬가지로, 상한값 및 하한값 사이에서 제어했다.
도 7에 있어서, 「기준 온도」라고 부기한 그래프는 기준 온도를 측정하기 위한 측온 저항체의 검출 온도이다(좌측의 스케일). 「하한 검지용」, 「상한 검지용」 및 「오버플로우 검지용」이라고 부기한 그래프는 각각에 대응하는 측온 저항체의 전류값이다(우측의 스케일).
액체가 공급되면, 액면은 상승하고, 순차 3개의 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치가 되고, 기준 온도에 대하여 미리 정해진 온도차를 유지하기 위해서, 3개의 측온 저항체의 전류값은 순차 증대한다(약 2분 경과 후). 따라서, 3개의 측온 저항체의 각각의 전류값의 최대 변화폭(ΔI)(ΔI>0)은 전류 변화량의 기준값(ΔA)보다 커지고(ΔI≥＋ΔA), 기상 중으로부터 액상 중으로 변화된 것이 검지되어, 액면이 오버플로우 검지용 측온 저항체가 배치된 위치보다 위에 위치했다고 판단된다. 이때, 기준 온도가 저하하여 있는 것은 비교적 저온의 액체가 공급된 것에 의한 것이다.
그 후, 시간 경과와 함께 기화에 의해 액면이 강하하고 약 4분 경과했을 때, 오버플로우 검지용 측온 저항체의 전류값이 급격히 저하하고, 그 최대 변화폭(ΔI)(ΔI<0)은 ΔI≤－ΔA가 되고, 오버플로우 검지용 측온 저항체가 액상 중으로부터 기상 중으로 나온(액면 위치가 오버플로우 검지용 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮아졌다) 것이 검지된다. 이 사이, 상한 검지용 측온 저항체 및 하한 검지용 측온 저항체의 전류값도 변동하지만, 변동폭의 절대값은 ΔA보다 작고, 그들의 주위 환경은 변화되어 있지 않다(모두 액상 중에 있다)고 판단할 수 있다.
시간 경과와 함께, 기화에 의해 액면이 더욱 강하하고, 약 5분 반 경과했을 때, 상한 검지용 측온 저항체의 전류값이 급격히 저하하고, 그 최대 변화폭(ΔI)(ΔI<0)은 ΔI≤－ΔA가 되고, 상한 검지용 측온 저항체가 액상 중으로부터 기상 중으로 나온(액면 위치가 상한 검지용 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮아진) 것이 검지된다. 이 사이, 하한 검지용 측온 저항체 및 오버플로우 검지용 측온 저항체의 전류값도 변동하지만, 변동폭의 절대값은 ΔA보다 작고, 그들의 주위 환경은 변화되어 있지 않다(오버플로우 검지용 측온 저항체는 기상 중에 있고, 하한 검지용 측온 저항체는 액상 중에 있다)고 판단할 수 있다.
그 후, 시간 경과와 함께 기화에 의해 액면이 더욱 강하하고 약 8분 반 경과했을 때, 하한 검지용 측온 저항체의 전류값이 급격히 저하하고, 그 최대 변화폭(ΔI)(ΔI<0)은 ΔI≤－ΔA가 되고, 하한 검지용 측온 저항체가 액상 중으로부터 기상 중으로 나온(액면 위치가 하한 검지용 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮아진) 것이 검지된다. 이 사이, 상한 검지용 측온 저항체 및 오버플로우 검지용 측온 저항체의 전류값도 변동하지만, 변동폭의 절대값은 ΔA보다 작고, 그들의 주위 환경은 변화되어 있지 않다(모두 기상 중에 있다)고 판단할 수 있다.
이렇게, 3개 이상의 측온 저항체를 다른 높이에 배치함으로써, 액체의 기화 및 공급에 의한 액면의 변화를 보다 세밀하게 검지할 수 있어서, 보다 정확하게 액면 위치를 제어할 수 있다.
상기에 열거한 수치는 일례에 지나치지 않고, 그것에 한정하는 의도가 아니다. 판단에 사용되는 제어 파라미터(ΔA, ΔT, Imax, Imin)는 사용하는 액체의 종류, 기화기 중의 기상 온도 및 액상 온도 등을 고려해서 적당히 결정하면 좋다. 샘플링 시간, 판정 시간, Δt, 및 그 사이의 데이터 기억 용량 등도 마찬가지로 결정하면 좋다.
도 2에 나타낸 구성은 일례이고, 상기의 동작 원리(측온 저항체의 과도 전류값 변화폭에 의한 판단)에 따라서, 측온 저항체의 주위 환경(액상 또는 기상)을 판단하여 액면 위치를 검지할 수 있는 구성이면 좋다.
또한, 제어부(21)가 기억부(24)로부터 판독한 프로그램을 실행할 경우를 설명했지만, 제어부(21)를 ASIC, FPGA 등의 전용 IC에 의해 실현해도 좋다. 그 경우, 제어부(21)를 1개의 IC에 의해 실현해도, 복수의 IC에 의해 실현해도 좋다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 기능 블록의 각각을 IC에 의해 실현해도 좋다.
상기에서는 제어의 개시 시에 액상에 위치한다(주위 환경을 나타내는 변수의 초기값이 "0")고 가정하고, 액면을 검지하고 액체의 공급을 제어하는 경우를 설명했다. 초기의 주위 환경을 액상으로 하는 것은 액체의 과잉 공급을 방지하기 위해서는 바람직하지만, 이것에 한정되지 않는다. 제어 개시 시에 기상에 위치한다(주위 환경을 나타내는 변수의 초기값이 "1")고 가정해도 좋다.
상기한 도 6의 플로우 차트는 일례이고, 각종으로 변경될 수 있다. 예를 들면, 멀티태스크가 가능한 환경이면, 데이터를 측정해서 기억하는 처리(스텝 31∼34)와, 액상/기상을 판단하는 처리(스텝 36∼38)를 다른 프로그램으로 해서 실현해도 좋다. 복수의 프로그램은 인터럽트 처리 등에 의해 서로 타이밍을 조정하면서, 병렬해서 실행할 수 있다.
상기에서는 타이머(25)로부터 현재 시각을 취득하고, 경과 시간을 판단하는 경우를 설명했지만, 이것에 한정되지 않는다. 제어부(21)는 클록 발생부(26)로부터 공급되는 클록(CLK)의 수를 카운트함으로써, 경과 시간을 판단해도 좋다.
또한, 일정한 온도차(ΔT)가 되도록 측온 저항체의 전류값을 피드백 제어하는 방법으로는 임의의 방법을 채용할 수 있다.
또한, 온도차(ΔT)는 미리 정해진 폭을 가진 값이어도 좋다. 즉, T1-T2가 ΔT와 동일한지의 여부는 미리 정해진 오차의 범위 내에서 판단되어도 좋다. 예를 들면, δ를 미소한 값으로 하고, T1-T2=ΔT는 ΔT-δ<T1-T2<ΔT+δ를 의미한다고 해도 좋다.
기준 온도 측정용의 제 2 측온 저항체(R12)는 측온 저항체에 한정되지 않고, 온도를 측정 가능한 것(온도 측정체)이면 좋다. 예를 들면, 공지의 열전쌍이어도 좋다. 열전쌍을 사용해서 온도를 측정할 경우에는 냉접점 보상이 필요하지만, 그것에는 주지의 기술(예를 들면, 나카무라 코지, 「수 mV의 직류 신호를 1만분의 1까지 고정밀도로 분해」, 트랜지스터 기술 SPECIAL, CQ Publishing Co., Ltd. 2015년 7월 1일 발행, No. 131, pp. 47-62)을 사용하면 좋다. 냉접점 보상 회로를 내장한 A/D 컨버터 IC(예를 들면, MAXIM Corporation제의 MAX 6675 또는 MAX 31855)를 사용해도 좋다.
또한, 기준 온도는 기화기(용기) 내이면, 어느 장소에서 측정되어도 좋고, 센서(예를 들면, 측온 저항체가 봉입된 막대 형상의 보호관)를 수평으로 고정하고, 용기의 중앙으로부터 벗어난 위치의 온도를 측정해도 좋다. 또한, 센서의 도중의 장소, 또는 기화기 내부의 내면 상부 또는 측면 등의 온도를 측정해도 좋다.
기화기에는 액체 저장용 탱크 등도 포함된다. 액체 공급계(액체 공급 장치)의 탱크이면, 상온에서 사용되는 것이어도, 고온에서 사용되는 것이어도 좋다. 그것들에도 본원발명을 적용 가능하다.
이번 개시된 실시형태는 예시이고, 본 발명은 상기한 실시형태에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위는 발명의 상세한 설명의 기재를 참작하여, 특허청구의 범위의 각 청구항에 의해 특정되고, 각 청구항에 기재된 문언의 균등한 범위 내의 모든 변경을 포함한다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 의하면, 측온 저항체와 그것보다 높은 위치에 배치된 온도 측정체를 구비한 액면계에 있어서, 측온 저항체에 흐르는 전류값이 미리 정해진 시간 내에 일정값 이상으로 변화했을 때에, 액면의 위치가 측온 저항체가 배치된 위치를 초과해서 변화되었다고 판정함으로써, 사용하는 측온 저항체의 변동의 영향을 받지 않고 정밀도 좋게 액면 위치를 검지할 수 있다.
1: 용기
2: 지지부
3: 액체 공급관
4: 제 1 보호관
5: 제 2 보호관
L: 액상(액체)
G: 기상(기체)
S: 액면
20: 액면계
21: 제어부
22: 전원부
23: 전압 측정부
24: 기억부
25: 타이머
26: 클록 발생부
27: 온도 검출부
28: 전류 제어부
29: 액면 검지부
R11: 제 1 측온 저항체(액면 검지용)
R12: 제 2 측온 저항체(기준 온도)
2: 지지부
3: 액체 공급관
4: 제 1 보호관
5: 제 2 보호관
L: 액상(액체)
G: 기상(기체)
S: 액면
20: 액면계
21: 제어부
22: 전원부
23: 전압 측정부
24: 기억부
25: 타이머
26: 클록 발생부
27: 온도 검출부
28: 전류 제어부
29: 액면 검지부
R11: 제 1 측온 저항체(액면 검지용)
R12: 제 2 측온 저항체(기준 온도)
Claims (14)
- 제 1 측온 저항체와,
상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 배치된 온도 측정체와,
상기 온도 측정체 및 상기 제 1 측온 저항체를 사용해서 액면의 위치를 검지하는 제어부를 구비한 액면계로서,
상기 제어부는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값이 미리 정해진 일정 시간 내에 미리 정해진 일정값 이상 변화했을 때에,
상기 액면의 위치가 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하거나, 또는
상기 액면의 위치가 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하고,
상기 제어부는 온도 검출부, 액면 검지부 및 전류 제어부를 포함하고,
상기 온도 검출부는 상기 온도 측정체 및 상기 제 1 측온 저항체의 온도를 검출하고,
상기 전류 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 상기 제 1 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 미리 정해진 제 1 값이 되도록, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 결정하고,
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값의 변화로부터 상기 액면의 위치를 검지하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어부에 의해 결정된 상기 전류값의 전류를 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내는 전원부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 액면 검지부는,
상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 상기 전류값의 상기 일정 시간 내의 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 양의 미리 정해진 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하고,
상기 변화폭이 양의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 측온 저항체 및 상기 온도 측정체는 지지 부재에 의해 수평 방향으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 온도 측정체는 상기 제 1 측온 저항체에 흐르는 전류값보다 작은 값의 전류가 흐르는 측온 저항체인 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 전류 제어부는,
상기 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값이 미리 정해진 상한값보다 클 경우에는, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 상한값으로 유지하고,
상기 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값이 미리 정해진 하한값보다 작을 경우에는, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 하한값으로 유지하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 측온 저항체의 양단의 전압을 측정하는 전압 측정부를 더 구비하고,
상기 온도 검출부는 상기 전압 측정부에 의해 측정된 상기 제 1 측온 저항체의 양단의 전압으로부터 상기 제 1 측온 저항체의 온도를 결정하고,
상기 전류 제어부는,
상기 온도차가 미리 정해진 기준값보다 클 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값보다 작은 값으로 결정하고,
상기 온도차가 상기 기준값보다 작을 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값보다 큰 값으로 결정하고,
상기 온도차가 상기 기준값과 같을 경우, 상기 제 1 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값을 상기 제 1 측온 저항체에 흐르고 있는 전류값과 동일한 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 있어서,
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면을 상승시켜야 할 신호를 출력하고,
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면의 상승을 정지시켜야 할 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 2 항에 있어서,
임의의 크기의 전류가 인가되는 제 2 측온 저항체를 더 구비하고,
상기 제 2 측온 저항체는 상기 온도 측정체가 배치된 위치보다 낮은 위치이고, 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치와 다른 높이의 위치에 배치되고,
상기 온도 검출부는 상기 제 2 측온 저항체의 온도를 검출하고,
상기 전류 제어부는 상기 온도 검출부에 의해 검출된 상기 제 2 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 상기 제 1 값이 되도록 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 결정하고,
상기 전원부는 상기 전류 제어부에 의해 결정된 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 전류를 상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내고,
상기 액면 검지부는,
상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 양의 미리 정해진 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하고,
상기 제 2 측온 저항체에 흘려보내지는 상기 전류값의 변화폭이 양의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 제 2 측온 저항체가 배치되어 있었던 위치보다 낮은 위치로부터 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하고,
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체를 사용한 상기 액면의 위치의 검지 결과와 상기 제 2 측온 저항체를 사용한 상기 액면의 위치의 검지 결과로부터 상기 액면의 위치를 검지하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 2 측온 저항체는 연직방향에 관해서 상기 제 1 측온 저항체와 상기 온도 측정체 사이에 배치되고,
상기 액면 검지부는 상기 제 1 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면을 상승시켜야 할 신호를 출력하고,
상기 액면 검지부는 상기 제 2 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 상기 액면이 있다고 판단되었을 경우, 상기 액면의 상승을 정지시켜야 할 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 측온 저항체, 상기 제 2 측온 저항체, 및 상기 온도 측정체는 백금 측온 저항체인 것을 특징으로 하는 액면계. - 제 1 항에 기재된 액면계가 부착되고, 수용하는 액체의 액면이 상기 액면계에 의해 검지되는 용기를 구비하고,
기화시키는 액체가 상기 용기에 수용되는 기화기. - 측온 저항체와, 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치에 배치된 온도 측정체를 사용해서 액면을 검지하는 방법으로서,
상기 측온 저항체에 전류를 흘려보낸 상태에서, 상기 측온 저항체 및 상기 온도 측정체의 온도를 검출하는 스텝과,
검출된 상기 측온 저항체의 온도와 상기 온도 측정체의 온도의 온도차가 미리 정해진 제 1 값이 되도록, 상기 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값을 조정하는 스텝과,
상기 측온 저항체에 흘려보내지는 전류값의 미리 정해진 일정 시간 내의 변화폭으로부터 상기 액면의 위치를 검지하는 검지 스텝을 포함하고,
상기 검지 스텝은,
상기 변화폭이 음의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 양의 미리 정해진 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로부터 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로 변화한 것을 검지하는 스텝과,
상기 변화폭이 양의 값이고, 상기 변화폭의 절대값이 상기 제 2 값 이상이면, 상기 액면은 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 낮은 위치로부터 상기 측온 저항체가 배치된 위치보다 높은 위치로 변화한 것을 검지하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 액면 검지 방법. - 삭제
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|---|---|---|---|---|
| US11391492B2 (en) * | 2019-11-07 | 2022-07-19 | Haier Us Appliance Solutions, Inc. | Dry tank detection method for a water heater appliance |
| CN110793217A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-02-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 冷凝式壁挂炉及冷凝水堵塞故障检测方法 |
| JP7033622B2 (ja) * | 2020-03-19 | 2022-03-10 | 株式会社Kokusai Electric | 気化装置、基板処理装置、クリーニング方法および半導体装置の製造方法 |
| EP4053516A1 (en) | 2021-03-05 | 2022-09-07 | HORIBA STEC, Co., Ltd. | Material supply system, program for a material supply system and material supply method |
| CN114565848B (zh) * | 2022-02-25 | 2022-12-02 | 佛山读图科技有限公司 | 一种复杂场景的药液液位检测方法及系统 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016095212A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 株式会社フジキン | 液面計及び液体原料気化供給装置 |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2766406A (en) * | 1953-03-05 | 1956-10-09 | Bendix Aviat Corp | Liquid level control system |
| US3111031A (en) * | 1962-03-07 | 1963-11-19 | Motorola Inc | Fluid level indicator |
| US3181557A (en) * | 1962-11-02 | 1965-05-04 | Jr James E Lannan | Liquid interface sensor |
| US3132515A (en) * | 1962-11-14 | 1964-05-12 | Simmonds Precision Products | Fluid gauge system |
| US3281815A (en) * | 1963-07-29 | 1966-10-25 | Ford Motor Co | Liquid level sensing system |
| US3363466A (en) * | 1965-08-24 | 1968-01-16 | Aladdin Ind Inc | Fluid detection device |
| US3437107A (en) * | 1965-11-19 | 1969-04-08 | Texas Instruments Inc | Apparatus for controlling the level of a liquid |
| GB1271575A (en) | 1968-07-24 | 1972-04-19 | Galdonost Dynamics Nz Ltd | Improvements in or relating to fertilizer compositions |
| US3500687A (en) * | 1968-10-14 | 1970-03-17 | Gen Motors Corp | Liquid level detector |
| DE2201910C3 (de) * | 1972-01-15 | 1974-10-03 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Vorrichtung zur Niveau- und/oder Temperaturkontrolle von Flüssigkeiten |
| US3955416A (en) * | 1975-01-30 | 1976-05-11 | International Telephone And Telegraph Corporation | Thermal liquid level detector |
| US4135186A (en) * | 1977-02-23 | 1979-01-16 | Hitachi, Ltd. | Liquid level detecting apparatus |
| US4187723A (en) * | 1978-10-16 | 1980-02-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Liquid nitrogen level indicator |
| JPS5967421A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 液位計 |
| JPS59148826A (ja) * | 1983-02-14 | 1984-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液位センサ |
| FR2552876B1 (fr) * | 1983-09-29 | 1985-10-25 | Commissariat Energie Atomique | Systeme thermique de mesure de niveau de liquide |
| US4630477A (en) * | 1983-12-30 | 1986-12-23 | Murtland Jr James B | Thermistor liquid-level sensing probe |
| FR2562244B1 (fr) * | 1984-04-03 | 1988-10-07 | Renault | Procede et dispositif de controle de niveau de liquide dans un reservoir |
| US4720997A (en) * | 1986-12-01 | 1988-01-26 | Doak Roni K | Material level monitor |
| US5221916A (en) * | 1988-05-02 | 1993-06-22 | Fluid Components, Inc. | Heated extended resistance temperature sensor |
| JPH02234032A (ja) * | 1989-03-08 | 1990-09-17 | Snow Brand Milk Prod Co Ltd | 流体の状態を知るための計測用センサー及びそのセンサーを用いる測定方法 |
| US4967593A (en) * | 1989-07-20 | 1990-11-06 | Fluid Components, Inc. | Method and apparatus for distinguishing between different substances in a container |
| HUT68329A (en) * | 1990-11-22 | 1995-06-28 | Pyrozone Manufactoring Pty | A level sensing apparatus for sensing the level of a fluid |
| JP3009809B2 (ja) | 1993-08-26 | 2000-02-14 | 株式会社鷺宮製作所 | 半導体加工用液体原料収容容器における液面検出装置 |
| 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 |
| US5600528A (en) * | 1995-03-31 | 1997-02-04 | Fluid Components Intl | Heater cut off circuit and method |
| US5719556A (en) * | 1995-05-22 | 1998-02-17 | Albin; Robert | Liquid level sensor utilizing AC and resistance |
| FR2740537B1 (fr) * | 1995-10-31 | 1998-01-16 | Seb Sa | Generateur de vapeur a approvisionnement automatique et procede de mesure du niveau de liquide dans un tel generateur |
| JP3731990B2 (ja) * | 1997-11-07 | 2006-01-05 | 株式会社ハーマンプロ | 流体検知装置 |
| JP3869169B2 (ja) | 1999-09-29 | 2007-01-17 | 株式会社鷺宮製作所 | 液面検出装置 |
| AUPR689601A0 (en) * | 2001-08-08 | 2001-08-30 | Refrigerant Monitoring Systems Pty Ltd | Liquid level sensor |
| AU2003245146A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-19 | Genieo Solutions Design | Apparatus for external monitoring of the fluid level in a container |
| US6990861B2 (en) * | 2002-10-07 | 2006-01-31 | Ham Eric R | Stratified hot water heated depth display system |
| US7181965B2 (en) * | 2004-12-20 | 2007-02-27 | International Business Machines Corporation | Self-heated liquid level sensor |
| 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 |
| US8562091B2 (en) * | 2010-03-09 | 2013-10-22 | Xerox Corporation | Apparatus and method for detecting ink in a reservoir using an overdriven thermistor and an electrical conductor extending from the thermistor |
| JP2012154840A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-08-16 | Kinotech Solar Energy Corp | 液面計 |
| 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 |
| JP5913888B2 (ja) | 2011-09-30 | 2016-04-27 | 国立大学法人東北大学 | 気化器 |
| JP2016095121A (ja) * | 2014-11-17 | 2016-05-26 | 株式会社菊池エコアース | 水ガス供給装置および水ガス放出システム |
| JPWO2016088332A1 (ja) * | 2014-12-02 | 2017-09-14 | 株式会社フジキン | 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 |
| US9528868B2 (en) * | 2014-12-17 | 2016-12-27 | Fluid Components International Llc | Dual sensor head configuration in a fluid flow or liquid level switch |
| US10125768B2 (en) * | 2015-04-29 | 2018-11-13 | Emerson Climate Technologies, Inc. | Compressor having oil-level sensing system |
| CN204612780U (zh) * | 2015-05-04 | 2015-09-02 | 武汉中科波谱技术有限公司 | 一种低温液体液面测量系统 |
| US10760937B2 (en) * | 2017-09-08 | 2020-09-01 | RV Whisper LLC | System and method for measuring the level of fluid in a container |
-
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2016095212A (ja) * | 2014-11-13 | 2016-05-26 | 株式会社フジキン | 液面計及び液体原料気化供給装置 |
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