JP5045205B2 - Liquid level and thermistor ambient temperature detection device - Google Patents

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Description

本発明は、サーミスタの自己発熱による気体中及び液体中での熱放散係数が異なることを利用して液体の有無を検出するとともにサーミスタの周囲温度を検出する装置に関するものである。   The present invention relates to an apparatus for detecting the presence or absence of liquid and detecting the ambient temperature of the thermistor by utilizing the fact that the heat dissipation coefficients in gas and liquid due to self-heating of the thermistor are different.

この種の検出装置として使用するサーミスタは、気体中と液体中での熱放散係数の差が大きく、かつ使用温度範囲内で、自己発熱によって熱暴走を生じさせない必要がある。この点を解消するために、例えば特許文献１に示される液位計が開示されている。この特許文献１に示された液位計では、液位検出用サーミスタ及び温度補償用サーミスタのそれぞれに直列に抵抗体が接続され、これらの直列回路が電源に接続されるとともに、それぞれの直列回路の中点が第１オペアンプのプラス入力端子及びマイナス入力端子に接続され、液位検出用サーミスタが液中にあるときと空中にあるときに、オペアンプがオフ、オン動作するように構成される。このように構成された液位計では、周囲温度が一定以下のときにその温度を検出し自動的に液位検出用サーミスタの負荷抵抗値を小さくするようにし、更に温度補償用サーミスタの抵抗値を液位検出用サーミスタの抵抗値に比べ極めて大きくする。この結果、基準電圧のオペアンプのオンオフによる変動がなくなる。またトランジスタのようなベース−エミッタ間電圧の温度変動による基準電圧の変動もなくなる。更に動作温度範囲も素子温度を抑えながら低温まで拡大できるとともに、温度補償用素子が自己発熱し難いため、より小型の素子にすることができるようになっている。
特開平１０−１７６９４４号公報（請求項１、段落［００１８］） A thermistor used as this type of detection device has a large difference in heat dissipation coefficient between gas and liquid, and must not cause thermal runaway due to self-heating within the operating temperature range. In order to eliminate this point, for example, a liquid level meter disclosed in Patent Document 1 is disclosed. In the liquid level meter disclosed in Patent Document 1, a resistor is connected in series to each of the liquid level detection thermistor and the temperature compensation thermistor, and these series circuits are connected to a power source, and each series circuit is connected. Is connected to the positive input terminal and the negative input terminal of the first operational amplifier, and the operational amplifier is configured to turn off and on when the liquid level detection thermistor is in the liquid and in the air. In the liquid level meter constructed in this way, when the ambient temperature is below a certain level, the temperature is detected and the load resistance value of the thermistor for detecting the liquid level is automatically reduced, and the resistance value of the temperature compensating thermistor is further reduced. Is made extremely larger than the resistance value of the thermistor for detecting the liquid level. As a result, the fluctuation of the reference voltage due to ON / OFF of the operational amplifier is eliminated. Further, the reference voltage does not fluctuate due to the temperature fluctuation of the base-emitter voltage such as a transistor. Further, the operating temperature range can be expanded to a low temperature while suppressing the element temperature, and the temperature compensating element is difficult to self-heat, so that a smaller element can be achieved.
JP-A-10-176944 (Claim 1, paragraph [0018])

しかし、上記従来の特許文献１に示された液位計では、熱放散係数の小さいサーミスタを用いるため、応答時間が１８０〜４００秒と長く、あまり応答性の要求されないガソリンタンク等のエンプティ表示に用いることはできても、応答性が要求される湯沸し器等の空焚きの検出には不向きであった。サーミスタの応答性を高めるために、サーミスタを更に小型化すると、熱放散係数が大きくなり、熱暴走の観点から液位計として十分発熱させることが困難となり、加えて熱暴走を生じる電流値がセンサ周囲温度に依存し、周囲温度が低いほど、小電流で熱暴走に至ることが知られている。このため広範囲の温度領域で応答性の良い液位計を実現することは困難であった。   However, since the liquid level meter shown in the above-mentioned conventional patent document 1 uses a thermistor with a small heat dissipation coefficient, the response time is as long as 180 to 400 seconds, and an empty display such as a gasoline tank that does not require much responsiveness is displayed. Although it can be used, it has been unsuitable for detection of an empty water heater such as a water heater that requires responsiveness. If the thermistor is further downsized to increase the response of the thermistor, the heat dissipation coefficient will increase, making it difficult to generate enough heat as a liquid level gauge from the viewpoint of thermal runaway, and the current value that causes thermal runaway It is known that depending on the ambient temperature, the lower the ambient temperature, the more thermal runaway occurs with a small current. For this reason, it has been difficult to realize a liquid level gauge with good response in a wide temperature range.

一方、サーミスタには通常以上の電流を流し自己発熱させて使用する。ここでサーミスタに通常以上の電流を流すと、ある電流値以上で熱暴走を生じる問題があり、この電流値はサーミスタの周囲温度が低いほど、小さな電流値となるため、サーミスタに通電する電流値は、使用する温度領域の最低温度における気体中での熱暴走を生じさせない電流値とする必要がある。このため応答性の優れた小型で熱放散係数が大きなサーミスタを用いると、液位検出時に高温域において、十分な自己発熱が生じず、液位計として十分な感度が得られない問題点があった。   On the other hand, the thermistor is used by causing a current exceeding normal to generate heat. Here, if a current exceeding the normal value is passed through the thermistor, there is a problem that thermal runaway occurs above a certain current value. This current value becomes smaller as the ambient temperature of the thermistor is lower. Needs to have a current value that does not cause thermal runaway in the gas at the lowest temperature in the temperature range to be used. For this reason, if a thermistor with excellent response and small heat dissipation coefficient is used, there is a problem that sufficient self-heating does not occur in the high temperature range during liquid level detection, and sufficient sensitivity as a liquid level meter cannot be obtained. It was.

本発明の目的は、小型で熱放散係数の大きいサーミスタを用いても、広い温度範囲で熱暴走を生じずに、速やかにかつ精度良く液面を検出できる、液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置を提供することにある。また本発明の別の目的は、熱放散係数の大きい単一のサーミスタを用いることにより、広い温度範囲で熱暴走を生じずに速やかに液面を検出できるとともに、サーミスタの収容スペースを増大せずに済む、液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置を提供することにある。ここで、『熱暴走』について説明する。温度が上昇すると抵抗値が下がるＮＴＣ型サーミスタに電圧を印加すると、そのときの周囲温度に応じた抵抗値と熱放散係数で決まる温度上昇が生じる。通常、この温度上昇が無視できる程度（０．０１〜０．１℃）で温度を測定している。一方、液面の検出に用いるいわゆるパワーサーミスタでは、このサーミスタの発熱が４０〜１５０℃となるような条件で使用し、液体中と気体中での熱放散係数の違いによる発熱差、即ち到達温度の差によって検出している。ここで、サーミスタに所定の電圧を印加した際、自己発熱により抵抗値が低下して電流値が増加することにより発熱し、抵抗値が更に低下して電流値が更に増加することにより更に発熱することを繰返し、最終的に所定の温度に達する。しかし、サーミスタに印加する電圧が高すぎると、上記のループが収束する前に、サーミスタの温度がその耐熱温度以上に上昇して、サーミスタが破損（損傷）する。この現象を熱暴走という。   An object of the present invention is to detect the liquid level and thermistor ambient temperature quickly and accurately without causing thermal runaway in a wide temperature range even when using a small thermistor having a large heat dissipation coefficient. Is to provide. Another object of the present invention is to use a single thermistor having a large heat dissipation coefficient, so that the liquid level can be detected quickly without causing a thermal runaway in a wide temperature range and the storage space for the thermistor is not increased. An object of the present invention is to provide a device for detecting the liquid level and the thermistor ambient temperature. Here, “thermal runaway” will be described. When a voltage is applied to the NTC thermistor whose resistance value decreases as the temperature rises, a temperature rise determined by the resistance value and the heat dissipation coefficient according to the ambient temperature at that time occurs. Usually, the temperature is measured to such an extent that this temperature rise can be ignored (0.01 to 0.1 ° C.). On the other hand, in a so-called power thermistor used for detecting the liquid level, the thermistor is used under the condition that the heat generation of the thermistor is 40 to 150 ° C. The difference is detected. Here, when a predetermined voltage is applied to the thermistor, heat is generated when the resistance value decreases due to self-heating and the current value increases, and further heat generation occurs when the resistance value further decreases and the current value further increases. This is repeated until a predetermined temperature is finally reached. However, if the voltage applied to the thermistor is too high, the temperature of the thermistor rises above its heat resistance before the above loop converges, causing the thermistor to break (damage). This phenomenon is called thermal runaway.

請求項１に係る発明は、図１に示すように、電源１１に接続されたサーミスタ１２が自己発熱による気体中及び液体中での熱放散係数が異なることを利用して液体の液面を検出するとともにサーミスタ１２周囲温度を検出する装置の改良である。その特徴ある構成は、電源１１とサーミスタ１２との間に接続されサーミスタ１２の周囲温度に対応する出力電圧を検出する温度検出回路１３と、電源１１とサーミスタ１２との間に接続されサーミスタ１２の気体中及び液体中での温度に対する出力電圧差の特性を変更するために基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更する切換回路１４と、温度検出回路１３の検出出力に基づいて出力電圧差が大きくなる方に切換回路１４を制御するコントローラ１６と、コントローラ１６に内蔵され温度検出回路１３で検出されるサーミスタ１２の出力電圧に対応する温度と、切換回路１４による基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方の変更の境界となる温度と、基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更したときの気体中及び液体中での熱放散係数の差に基づく出力電圧差と、サーミスタ１２が気体中にあるか又は液体中にあるかの判断の境界となる出力電圧差の所定値とをマップとして記憶するメモリ１９とを備え、コントローラ１６は、温度検出回路１３により検出されたサーミスタ１２の出力電圧を、メモリ１９に記憶されたマップと比較してサーミスタ１２の周囲温度を求め、このサーミスタ１２の周囲温度に基づいて出力電圧差が大きくなる方に切換回路１３を制御し、このときのサーミスタ１２の出力電圧から、メモリ１９に記憶されたサーミスタ１２の出力電圧に対応する温度における出力電圧を引いて出力電圧差を算出し、この出力電圧差をメモリ１９に記憶された気体中であるか又は液体中であるかの判断境界となる出力電圧差の所定値と比較するように構成されたところにある。
As shown in FIG. 1, the invention according to claim 1 detects the liquid level by utilizing the fact that the thermistor 12 connected to the power source 11 has different heat dissipation coefficients in the gas and in the liquid due to self-heating. In addition , this is an improvement of a device for detecting the ambient temperature of the thermistor 12. The characteristic configuration includes a temperature detection circuit 13 that is connected between the power supply 11 and the thermistor 12 and detects an output voltage corresponding to the ambient temperature of the thermistor 12, and is connected between the power supply 11 and the thermistor 12. A switching circuit 14 that changes either or both of the reference voltage and the reference resistance in order to change the characteristics of the output voltage difference with respect to the temperature in the gas and the liquid, and the output voltage based on the detection output of the temperature detection circuit 13 The controller 16 that controls the switching circuit 14 so that the difference becomes larger, the temperature corresponding to the output voltage of the thermistor 12 built in the controller 16 and detected by the temperature detection circuit 13, and the reference voltage or reference resistance of the switching circuit 14 The temperature that is the boundary of the change of either or both, and the temperature when either or both of the reference voltage and reference resistance are changed An output voltage difference based on the difference in heat dissipation coefficient between the inside and the liquid and a predetermined value of the output voltage difference that is a boundary for determining whether the thermistor 12 is in the gas or in the liquid are stored as a map. The controller 16 includes a memory 19, and the controller 16 compares the output voltage of the thermistor 12 detected by the temperature detection circuit 13 with a map stored in the memory 19 to obtain the ambient temperature of the thermistor 12. The switching circuit 13 is controlled so that the output voltage difference becomes larger based on the output voltage, and the output voltage at the temperature corresponding to the output voltage of the thermistor 12 stored in the memory 19 is subtracted from the output voltage of the thermistor 12 at this time. The voltage difference is calculated, and this output voltage difference is a predetermined value of the output voltage difference which is a judgment boundary whether in the gas or in the liquid stored in the memory 19 There is to configured to compare.

この請求項１に記載された液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置では、温度検出回路１３がサーミスタ１２の周囲温度を検出すると、コントローラ１６はこの温度検出回路１３の検出出力に基づいて出力電圧差が大きくなる方に切換回路１４を制御する。即ち、コントローラ１６は、切換回路１４の基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更することにより、サーミスタ１２の周囲温度の変化に対してサーミスタ１２の気体中及び液体中での熱放散係数の差に基づく出力電圧差が変化するので、サーミスタ１２の周囲温度によって上記出力電圧差が大きくなる方に切換回路１４を制御する。例えば、コントローラ１６が切換回路１４を制御して第１の基準電圧及び基準抵抗に変更すると、所定の温度未満で出力電圧差が小さくなり、所定の温度以上で熱暴走を生じない範囲で出力電圧差が大きくなる。一方、コントローラ１６が第２の基準電圧及び基準抵抗に設定すると、所定の温度未満で熱暴走を生じない範囲で上記出力電圧差が大きくなり、所定の温度以上で上記出力電圧差が小さくなる。そしてサーミスタ１２の周囲温度が所定の温度以上であることを温度検出回路１３が検出すると、コントローラ１６は第１の基準電圧及び基準抵抗に変更するように切換回路１４を制御する。これにより熱暴走を生じない範囲で出力電圧差が大きくなるので、精度良く液面を検出できる。一方、サーミスタ１２の周囲温度が所定の温度未満であることを温度検出回路１３が検出すると、コントローラ１６は第２の基準電圧及び基準抵抗に変更するように切換回路１４を制御する。これにより熱暴走を生じない範囲で出力電圧差が大きくなるので、精度良く液面を検出できる。従って、小型で熱放散係数の大きいサーミスタ１２を用いても、広い温度範囲で熱暴走を生じずに精度良く液面を検出できる。   In the liquid level and thermistor ambient temperature detection device described in claim 1, when the temperature detection circuit 13 detects the ambient temperature of the thermistor 12, the controller 16 outputs an output voltage difference based on the detection output of the temperature detection circuit 13. The switching circuit 14 is controlled so that becomes larger. That is, the controller 16 changes one or both of the reference voltage and the reference resistance of the switching circuit 14 to change the heat dissipation coefficient in the gas and liquid of the thermistor 12 with respect to changes in the ambient temperature of the thermistor 12. Therefore, the switching circuit 14 is controlled so that the output voltage difference becomes larger depending on the ambient temperature of the thermistor 12. For example, when the controller 16 controls the switching circuit 14 to change to the first reference voltage and the reference resistance, the output voltage difference becomes smaller below a predetermined temperature, and the output voltage is within a range where thermal runaway does not occur above the predetermined temperature. The difference increases. On the other hand, when the controller 16 sets the second reference voltage and the reference resistance, the output voltage difference increases within a range where thermal runaway does not occur below a predetermined temperature, and the output voltage difference decreases above a predetermined temperature. When the temperature detection circuit 13 detects that the ambient temperature of the thermistor 12 is equal to or higher than a predetermined temperature, the controller 16 controls the switching circuit 14 to change to the first reference voltage and the reference resistance. As a result, the output voltage difference increases within a range where thermal runaway does not occur, so that the liquid level can be detected with high accuracy. On the other hand, when the temperature detection circuit 13 detects that the ambient temperature of the thermistor 12 is lower than a predetermined temperature, the controller 16 controls the switching circuit 14 to change to the second reference voltage and the reference resistance. As a result, the output voltage difference increases within a range where thermal runaway does not occur, so that the liquid level can be detected with high accuracy. Accordingly, even if the thermistor 12 having a small heat dissipation coefficient is used, the liquid level can be detected with high accuracy without causing thermal runaway in a wide temperature range.

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、更に図１に示すように、サーミスタ１２が気体中で０．１〜８ｍＷ／℃の熱放散係数を有しかつ液体中で０．２〜１０ｍＷ／℃の熱放散係数を有する単一の高速応答型サーミスタであることを特徴とする。この請求項２に記載された液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置では、熱放散係数の大きい単一のサーミスタ１２で広い温度範囲で熱暴走を生じずに速やかにかつ精度良く液面を検出できるとともに、サーミスタ１２の収容スペースを増大せずに済む。また従来の液位計では液面検出時間が１８０〜４００秒と長かったのに対し、本発明では液面検出時間を２０〜６０秒と大幅に短縮できる。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein, as shown in FIG. 1, the thermistor 12 has a heat dissipation coefficient of 0.1 to 8 mW / ° C. in a gas and in a liquid. It is a single fast response type thermistor having a heat dissipation coefficient of 0.2 to 10 mW / ° C. In the liquid level and thermistor ambient temperature detection device according to the second aspect, the single thermistor 12 having a large heat dissipation coefficient can detect the liquid level quickly and accurately without causing thermal runaway in a wide temperature range. In addition, the storage space for the thermistor 12 does not need to be increased. Further, in the conventional liquid level meter, the liquid level detection time is as long as 180 to 400 seconds, whereas in the present invention, the liquid level detection time can be greatly shortened to 20 to 60 seconds.

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、更に図１に示すように、サーミスタ１２に、このサーミスタ１２が熱暴走を開始する電流値の９０％以下の電流を流すように構成されたことを特徴とする。この請求項３に記載された液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置では、サーミスタ１２の特性にバラツキを生じても、サーミスタ１２が熱暴走を生じることを確実に防止することができる。   The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, and further, as shown in FIG. 1, the thermistor 12 has a current of 90% or less of the current value at which the thermistor 12 starts thermal runaway. It is configured to flow. In the liquid level and thermistor ambient temperature detection device according to the third aspect, even if the thermistor 12 has a variation in characteristics, it is possible to reliably prevent the thermistor 12 from causing a thermal runaway.

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、更に図１に示すように、サーミスタ１２の液体中及び気体中での出力電圧差がＡ／Ｄコンバータ１８の出力値として５ＬＳＢ（Least Significant Bit）以上となるようにコントローラ１６が切換回路１４を制御するように構成されることを特徴とする。この請求項４に記載された液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置では、サーミスタ１２の液体中及び気体中での出力電圧差が大きいので、液面を確実に検出できる。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, and further, as shown in FIG. 1, the difference in output voltage between the thermistor 12 in the liquid and in the gas is an A / D converter. The controller 16 is configured to control the switching circuit 14 so that the output value of 18 is 5 LSB (Least Significant Bit) or more. In the apparatus for detecting the liquid level and the thermistor ambient temperature described in claim 4, since the output voltage difference between the thermistor 12 in the liquid and in the gas is large, the liquid level can be detected reliably.

本発明によれば、サーミスタの周囲温度を検出する温度検出回路を電源とサーミスタとの間に接続し、サーミスタの気体中及び液体中での温度に対する出力電圧差の特性を変更するために基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更する切換回路を電源とサーミスタとの間に接続し、温度検出回路の検出出力に基づいてコントローラが出力電圧差が大きくなる方に切換回路を制御するように構成したので、温度検出回路がサーミスタの周囲温度を検出すると、コントローラはこの温度検出回路の検出出力に基づいて熱暴走を生じない範囲で出力電圧差が大きくなる方に切換回路を制御する。具体的には、サーミスタの周囲温度が所定の温度以上であることを温度検出回路が検出すると、コントローラは熱暴走を生じない範囲で出力電圧差の大きくなる基準電圧及び基準抵抗に切換回路を制御し、サーミスタの周囲温度が所定の温度未満であることを温度検出回路が検出すると、コントローラは熱暴走を生じない範囲で出力電圧差の大きくなる基準電圧及び基準抵抗に切換回路を制御する。この結果、小型で熱放散係数の大きいサーミスタを用いても、広い温度範囲で熱暴走を生じずに精度良く液面を検出できる。   According to the present invention, a temperature detection circuit for detecting the ambient temperature of the thermistor is connected between the power source and the thermistor, and the reference voltage is used to change the characteristics of the output voltage difference with respect to the temperature of the thermistor in the gas and in the liquid. Alternatively, a switching circuit that changes either or both of the reference resistors is connected between the power supply and the thermistor so that the controller controls the switching circuit so that the output voltage difference becomes larger based on the detection output of the temperature detection circuit. Thus, when the temperature detection circuit detects the ambient temperature of the thermistor, the controller controls the switching circuit based on the detection output of the temperature detection circuit so that the output voltage difference becomes larger within a range where thermal runaway does not occur. Specifically, when the temperature detection circuit detects that the ambient temperature of the thermistor is equal to or higher than a predetermined temperature, the controller controls the switching circuit to the reference voltage and reference resistance that increase the output voltage difference within a range that does not cause thermal runaway. When the temperature detection circuit detects that the ambient temperature of the thermistor is lower than a predetermined temperature, the controller controls the switching circuit to the reference voltage and the reference resistance that increase the output voltage difference within a range where thermal runaway does not occur. As a result, even if a small thermistor having a large heat dissipation coefficient is used, the liquid level can be detected accurately without causing thermal runaway in a wide temperature range.

またサーミスタが単一の高速応答型サーミスタであれば、熱放散係数の大きい単一のサーミスタで広い温度範囲で熱暴走を生じずに速やかに液面を検出できるとともに、サーミスタの収容スペースを増大せずに済む。またサーミスタに、このサーミスタが熱暴走を開始する電流値の９０％以下の電流を流すように構成すれば、サーミスタの特性にバラツキを生じても、サーミスタが熱暴走を生じることを確実に防止することができる。更にサーミスタの液体中及び気体中での出力電圧差がＡ／Ｄコンバータの出力値として５ＬＳＢ以上となるようにコントローラが切換回路を制御すれば、サーミスタの液体中及び気体中での出力電圧差が大きいので、液面を確実に検出できる。   If the thermistor is a single high-speed response type thermistor, a single thermistor with a large heat dissipation coefficient can quickly detect the liquid level without causing thermal runaway in a wide temperature range, and increase the storage space for the thermistor. You do n’t have to. Further, if the thermistor is configured so that a current of 90% or less of the current value at which the thermistor starts thermal runaway flows, the thermistor reliably prevents thermal runaway even if the thermistor characteristics vary. be able to. Furthermore, if the controller controls the switching circuit so that the output voltage difference between the thermistor in the liquid and the gas is 5 LSB or more as the output value of the A / D converter, the output voltage difference between the thermistor in the liquid and the gas Since it is large, the liquid level can be reliably detected.

次に本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置１０は、電源１１とサーミスタ１２との間に接続された温度検出回路１３と、電源１１とサーミスタ１２との間に接続された切換回路１４と、温度検出回路１３の検出出力に基づいて切換回路１４を制御するコントローラ１６とを備える。電源１１は、この実施の形態では直流電源である。またサーミスタ１２は、気体中で０．１〜８ｍＷ／℃、好ましくは１〜４ｍＷ／℃の熱放散係数を有し、かつ液体中で０．２〜１０ｍＷ／℃、好ましくは２〜８ｍＷ／℃の熱放散係数を有する単一の高速応答型サーミスタであり、サーミスタ１２には、このサーミスタ１２が熱暴走を開始する電流値の９０％以下、好ましくは５０％以下の電流を流すように構成される。上記気体としては、空気、水蒸気、酸素、窒素、二酸化炭素等が挙げられ、液体としては、水、アルコール、ガソリン、潤滑油等が挙げられる。ここで、サーミスタ１２の気体中での熱放散係数を０．１〜８ｍＷ／℃の範囲に限定したのは、０．１ｍＷ／℃未満では応答性が低く、８ｍＷ／℃以上では殆ど自己発熱しないからである。同様の理由によりサーミスタ１２の液体中での熱放散係数を０．２〜１０ｍＷ／℃の範囲に限定している。更にサーミスタ１２に流す電流値を、サーミスタ１２が熱暴走を開始する電流値の９０％以下に限定したのは、サーミスタ１２の特性のバラツキやサーミスタの劣化を考慮したためである。なお、サーミスタ１２の抵抗は１００Ω〜１０ｋΩ（２５℃）であることが好ましく、Ｂ定数は３０００〜４０００Ｋであることが好ましい。上記サーミスタ１２の抵抗値が上記範囲より高すぎると、自己発熱させるための電力を供給する基準電圧が高くなって実用的でなく、Ｂ定数の上記範囲は通常の周囲温度におけるサーミスタの値であり、低すぎると温度検出時の精度が低下する。   Next, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the liquid level and thermistor ambient temperature detection device 10 includes a temperature detection circuit 13 connected between a power source 11 and a thermistor 12, and a switching connected between the power source 11 and the thermistor 12. A circuit 14 and a controller 16 that controls the switching circuit 14 based on the detection output of the temperature detection circuit 13 are provided. The power source 11 is a DC power source in this embodiment. The thermistor 12 has a heat dissipation coefficient in the gas of 0.1 to 8 mW / ° C, preferably 1 to 4 mW / ° C, and in the liquid 0.2 to 10 mW / ° C, preferably 2 to 8 mW / ° C. The thermistor 12 is configured to flow a current of 90% or less, preferably 50% or less, of the current value at which the thermistor 12 starts thermal runaway. The Examples of the gas include air, water vapor, oxygen, nitrogen, and carbon dioxide, and examples of the liquid include water, alcohol, gasoline, and lubricating oil. Here, the heat dissipation coefficient in the gas of the thermistor 12 is limited to the range of 0.1 to 8 mW / ° C. The response is low at less than 0.1 mW / ° C., and hardly self-heats at 8 mW / ° C. or more. Because. For the same reason, the heat dissipation coefficient in the liquid of the thermistor 12 is limited to the range of 0.2 to 10 mW / ° C. Furthermore, the reason why the value of the current flowing through the thermistor 12 is limited to 90% or less of the current value at which the thermistor 12 starts thermal runaway is that the variation in the characteristics of the thermistor 12 and the deterioration of the thermistor are taken into consideration. The resistance of the thermistor 12 is preferably 100Ω to 10 kΩ (25 ° C.), and the B constant is preferably 3000 to 4000K. If the resistance value of the thermistor 12 is too higher than the above range, the reference voltage for supplying the power for self-heating becomes high and impractical, and the above range of the B constant is the value of the thermistor at normal ambient temperature. If it is too low, the accuracy during temperature detection is lowered.

上記電源１１はサーミスタ１２に接続された後に接地される。また電源１１とサーミスタ１２との間には、この実施の形態では電圧可変型の３端子レギュレータ１７が接続される。電源１１は３端子レギュレータ１７の入力端子１７ａに接続され、サーミスタ１２は３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂに接続される。また３端子レギュレータ１７のアジャスト端子１７ｃには、第１スイッチ２１及び第１抵抗器３１と、第２抵抗器３２とが互いに並列に接続された後に接地される。一方、サーミスタ１２と３端子レギュレータ１７との間には、第１基準抵抗器４１と、第２スイッチ２２及び第２基準抵抗器４２とが互いに並列に接続される。サーミスタ１２は、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１８の入力端子１８ａに接続され、Ａ／Ｄコンバータ１８の基準電圧端子１８ｂは３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂに接続され、このＡ／Ｄコンバータ１８の基準電圧はサーミスタ１２の基準電圧と同一に設定される。また３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂは第３抵抗器３３を介して上記第２抵抗器３２に接続され、第２抵抗器３２と第３抵抗器３３の接続部から分岐して第３スイッチ２３が接続された後に接地される。更にＡ／Ｄコンバータ１８の出力端子１８ｃはコントローラ１６の制御入力に接続され、コントローラ１６の制御出力は第１〜第３スイッチ２１〜２３に接続される。上記第１スイッチ２１は基準電圧を変更するためのスイッチであり、第２スイッチ２２は基準抵抗を変更するためのスイッチであり、第３スイッチ２３はサーミスタ１２の周囲温度を測定して基準電圧を設定するためのスイッチである。   The power supply 11 is grounded after being connected to the thermistor 12. In this embodiment, a variable voltage type three-terminal regulator 17 is connected between the power supply 11 and the thermistor 12. The power supply 11 is connected to the input terminal 17 a of the three-terminal regulator 17, and the thermistor 12 is connected to the output terminal 17 b of the three-terminal regulator 17. Further, the first switch 21, the first resistor 31, and the second resistor 32 are connected in parallel to each other and are grounded to the adjustment terminal 17c of the three-terminal regulator 17. On the other hand, between the thermistor 12 and the three-terminal regulator 17, the first reference resistor 41, the second switch 22, and the second reference resistor 42 are connected in parallel to each other. The thermistor 12 is connected to an input terminal 18a of an A / D converter 18 that converts an analog signal into a digital signal. A reference voltage terminal 18b of the A / D converter 18 is connected to an output terminal 17b of a three-terminal regulator 17, and this A The reference voltage of the / D converter 18 is set to be the same as the reference voltage of the thermistor 12. The output terminal 17b of the three-terminal regulator 17 is connected to the second resistor 32 through the third resistor 33, and branches from the connection portion between the second resistor 32 and the third resistor 33, and is connected to the third switch 23. Is connected to ground after being connected. Further, the output terminal 18 c of the A / D converter 18 is connected to the control input of the controller 16, and the control output of the controller 16 is connected to the first to third switches 21 to 23. The first switch 21 is a switch for changing the reference voltage, the second switch 22 is a switch for changing the reference resistance, and the third switch 23 measures the ambient temperature of the thermistor 12 and sets the reference voltage. This is a switch for setting.

上記温度検出回路１３は、３端子レギュレータ１７と第３スイッチ２３と第１基準抵抗器４１とサーミスタ１２とを有し、サーミスタ１２の周囲温度を検出するために設けられる。また切換回路１４は、３端子レギュレータ１７と、第１〜第３抵抗器３１〜３３と、第１及び第２スイッチ２１，２２と、第１及び第２基準抵抗器４１，４２とを有し、サーミスタ１２の気体中及び液体中での温度に対する出力電圧差の特性を変更するために基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更するように構成される。なお、コントローラ１６にはメモリ１９が内蔵される。このメモリ１９には、上記温度検出回路１３で検出されるサーミスタ１２の出力電圧に対応する温度と、切換回路１４による基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方の変更の境界となる温度と、基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更したときの気体中及び液体中での熱放散係数の差に基づく出力電圧差と、サーミスタ１２が気体中にあるか又は液体中にあるかの判断の境界となる出力電圧差の所定値とがマップとして記憶される。   The temperature detection circuit 13 includes a three-terminal regulator 17, a third switch 23, a first reference resistor 41, and the thermistor 12, and is provided for detecting the ambient temperature of the thermistor 12. The switching circuit 14 includes a three-terminal regulator 17, first to third resistors 31 to 33, first and second switches 21 and 22, and first and second reference resistors 41 and 42. In order to change the characteristic of the output voltage difference with respect to the temperature in the gas and liquid of the thermistor 12, either or both of the reference voltage and the reference resistance are changed. The controller 16 has a built-in memory 19. The memory 19 includes a temperature corresponding to the output voltage of the thermistor 12 detected by the temperature detection circuit 13, a temperature serving as a boundary for changing one or both of the reference voltage and the reference resistance by the switching circuit 14, and Output voltage difference based on difference in heat dissipation coefficient in gas and liquid when either or both of reference voltage and reference resistance is changed, and whether thermistor 12 is in gas or liquid A predetermined value of the output voltage difference serving as a determination boundary is stored as a map.

ここで、液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置の一例について説明する。この例では、サーミスタ１２として、液体中での熱放散係数が０．００３２Ｗ／℃であり、気体中での熱放散係数が０．００１７Ｗ／℃であり、２５℃での抵抗が２．１８６ｋΩであり、Ｂ定数が３３８６Ｋである高速応答型サーミスタを用いる。また電源１１をＤＣ１５Ｖの直流電源とし、第１〜第３抵抗器３１〜３３の抵抗をそれぞれ６８０Ω、７５０Ω及び１２０Ωとし、第１及び第２基準抵抗器４１，４２の抵抗をそれぞれ１ｋΩ及び４３０Ωとする。この場合、第１及び第２スイッチ２１，２２を開いた状態で、温度測定用基準電圧設定スイッチである第３スイッチ２３を閉じると、３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂでの電圧が１．２５Ｖとなり、第１基準抵抗器４１の抵抗が１ｋΩ（基準抵抗）となる。また第３スイッチ２３を開いた状態で、基準電圧変更スイッチである第１スイッチ２１を閉じると３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂでの電圧が約５Ｖとなり、第１スイッチ２１を開くと３端子レギュレータ１７の出力端子１７ｂでの電圧が約９Ｖとなる。また基準抵抗変更スイッチである第２スイッチ２２を閉じると第１及び第２基準抵抗器４１，４２の合成抵抗（基準抵抗）が約０．３ｋΩとなり、第２スイッチ２３を開くと基準抵抗は第１基準抵抗器４１の抵抗である１ｋΩとなる。   Here, an example of an apparatus for detecting the liquid level and the thermistor ambient temperature will be described. In this example, as the thermistor 12, the heat dissipation coefficient in the liquid is 0.0032 W / ° C., the heat dissipation coefficient in the gas is 0.0017 W / ° C., and the resistance at 25 ° C. is 2.186 kΩ. Yes, a high-speed response thermistor having a B constant of 3386K is used. The power source 11 is a DC power source of 15V, the resistances of the first to third resistors 31 to 33 are 680Ω, 750Ω and 120Ω, respectively, and the resistances of the first and second reference resistors 41 and 42 are 1 kΩ and 430Ω, respectively. To do. In this case, when the third switch 23, which is the reference voltage setting switch for temperature measurement, is closed with the first and second switches 21 and 22 open, the voltage at the output terminal 17b of the three-terminal regulator 17 is 1.25V. Thus, the resistance of the first reference resistor 41 becomes 1 kΩ (reference resistance). When the first switch 21 that is the reference voltage changing switch is closed with the third switch 23 open, the voltage at the output terminal 17b of the three-terminal regulator 17 becomes about 5V, and when the first switch 21 is opened, the three-terminal regulator is opened. The voltage at the 17 output terminals 17b is about 9V. When the second switch 22 which is a reference resistance change switch is closed, the combined resistance (reference resistance) of the first and second reference resistors 41 and 42 becomes about 0.3 kΩ, and when the second switch 23 is opened, the reference resistance is the first resistance. It becomes 1 kΩ which is the resistance of the 1 reference resistor 41.

上記第１及び第２スイッチ２１，２２を閉じるとともに、第３スイッチ２３を開いて、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約５Ｖ及び約０．３ｋΩに変更した状態で、サーミスタ１２を気体中及び液体中にそれぞれ入れて周囲温度の変化に対するサーミスタ１２の出力電圧の変化と、上記第１スイッチ２１、第２スイッチ２３及び第３スイッチ２３の全てを開いて、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約９Ｖ及び１ｋΩに変更した状態で、サーミスタ１２を気体中及び液体中にそれぞれ入れて周囲温度の変化に対するサーミスタ１２の出力電圧の変化とを、コンピュータを用いたシミュレーションにより計算すると、それぞれ図２に示す曲線となる。図２から明らかなように、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約５Ｖ及び約０．３ｋΩに変更した場合、周囲温度が低いとき気体中及び液体中の出力電圧差は小さいけれども、周囲温度が高くなると気体中及び液体中の出力電圧差は大きくなることが分かる。一方、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約９Ｖ及び１ｋΩに変更した場合、周囲温度が低いとき気体中及び液体中の出力電圧差は大きいけれども、周囲温度が高くなると気体中及び液体中の出力電圧差は小さくなることが分かる。このことは図３の出力電圧差を示すグラフより更に明確になる。また図３から明らかなように、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約５Ｖ及び約０．３ｋΩに変更した状態の電圧出力差を示す曲線と、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ約９Ｖ及び１ｋΩに変更した状態の電圧出力差を示す曲線とは、周囲温度が約５０℃で交差しているため、周囲温度が５０℃未満であるとき基準電圧及び基準抵抗がそれぞれ約５Ｖ及び約０．３ｋΩである電圧出力差の曲線に変更し、周囲温度５０℃以上のとき基準電圧及び基準抵抗がそれぞれ約９Ｖ及び１ｋΩである電圧出力差の曲線に変更すると、小型で熱放散係数の大きいサーミスタ１２を用いても、広い温度範囲で熱暴走を生じずに速やかに液面を検出できる。なお、サーミスタ１２の液体中及び気体中での出力電圧差はＡ／Ｄコンバータ１８のデジタル出力値として５ＬＳＢ以上、好ましくはＡ／Ｄコンバータ１８のデジタル出力値として１０ＬＳＢ以上となるようにコントローラ１６が切換回路１４を制御するように構成される。これによりサーミスタ１２の液体中及び気体中での出力電圧差が大きいので、液面を確実に検出できる。また本発明の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置１０は、給湯器や風呂等の空焚き防止用に用いられ、液面がサーミスタ１２の設置位置より低下した場合には、コントローラ１６が警報を発したり、或いは給湯器等の電源をオフにすることが好ましい。   While the first and second switches 21 and 22 are closed and the third switch 23 is opened and the reference voltage and the reference resistance are changed to about 5 V and about 0.3 kΩ, respectively, the thermistor 12 is in a gas and a liquid. And the change of the output voltage of the thermistor 12 with respect to the change of the ambient temperature, and the first switch 21, the second switch 23 and the third switch 23 are all opened, and the reference voltage and the reference resistance are set to about 9 V and 1 kΩ, respectively. When the thermistor 12 is put in a gas and a liquid in the state changed to, and the change in the output voltage of the thermistor 12 with respect to the change in the ambient temperature is calculated by simulation using a computer, the curves shown in FIG. 2 are obtained. . As is clear from FIG. 2, when the reference voltage and the reference resistance are changed to about 5 V and about 0.3 kΩ, respectively, when the ambient temperature is low, the difference in output voltage between the gas and the liquid is small, but the ambient temperature becomes high. It can be seen that the output voltage difference between the gas and the liquid increases. On the other hand, when the reference voltage and the reference resistance are changed to about 9 V and 1 kΩ, respectively, the output voltage difference between the gas and the liquid is large when the ambient temperature is low, but the output voltage difference between the gas and the liquid when the ambient temperature is high. It turns out that becomes small. This becomes clearer than the graph showing the output voltage difference in FIG. As is clear from FIG. 3, the curve indicating the voltage output difference when the reference voltage and the reference resistance are changed to about 5 V and about 0.3 kΩ, respectively, and the reference voltage and the reference resistance are changed to about 9 V and 1 kΩ, respectively. The curve indicating the voltage output difference between the states is a voltage at which the reference voltage and the reference resistance are about 5 V and about 0.3 kΩ when the ambient temperature is less than 50 ° C. because the ambient temperature intersects at about 50 ° C. Even if a thermistor 12 having a small size and a large heat dissipation coefficient is used, the curve is changed to an output difference curve, and when the ambient temperature is 50 ° C. or higher, the reference voltage and the reference resistance are changed to voltage output difference curves of about 9 V and 1 kΩ, respectively. The liquid level can be detected quickly without causing thermal runaway over a wide temperature range. Note that the controller 16 causes the output voltage difference between the thermistor 12 in the liquid and gas to be 5 LSB or more as the digital output value of the A / D converter 18, and preferably 10 LSB or more as the digital output value of the A / D converter 18. The switching circuit 14 is configured to be controlled. Thereby, since the output voltage difference in the liquid and gas of the thermistor 12 is large, the liquid level can be reliably detected. Further, the liquid level and thermistor ambient temperature detection device 10 of the present invention is used to prevent emptying of a water heater, a bath, etc., and when the liquid level falls below the installation position of the thermistor 12, the controller 16 gives an alarm. It is preferable to turn off or turn off the power source such as a water heater.

次の上記液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置１０の動作を図４に基づいて説明する。先ずコントローラ１６は第１及び第２スイッチ２１，２２を開いた状態で第３スイッチ２３を閉じる。これにより基準電圧及び基準抵抗がそれぞれ１．２５Ｖ及び１ｋΩとなり、温度検出回路１３によりサーミスタ１２の周囲温度が検出される。具体的には、サーミスタ１２の出力電圧がＡ／Ｄコンバータ１８を介してコントローラ１６に入力され、コントローラ１６はこの出力電圧をメモリ１９に記憶されたマップと比較して周囲温度を求める。次いでコントローラ１６は上記温度検出回路１３の検出出力に基づいて出力電圧差が大きくなる方に切換回路１４を制御する。例えば、サーミスタ１２の温度が５０℃以上、例えば６０℃である場合には、コントローラ１６は、第１及び第２スイッチ２１，２２を閉じて第３スイッチ２３を開き、基準電圧及び基準抵抗がそれぞれ５Ｖ及び０．３ｋΩとなる方に変更する。これによりサーミスタ１２の出力電圧がＡ／Ｄコンバータ１８を介してコントローラ１６に入力されるので、コントローラ１６はこの出力電圧から、メモリ１９に記憶された液体中であって６０℃における出力電圧を引いて出力電圧差を算出する。一方、サーミスタ１２の温度が５０℃未満、例えば４０℃である場合には、コントローラ１６は、第１〜第３スイッチ２１〜２３を開いて、基準電圧及び基準抵抗がそれぞれ９Ｖ及び１ｋΩとなる方に変更する。これによりサーミスタ１２の出力電圧がＡ／Ｄコンバータ１８を介してコントローラ１６に入力されるので、コントローラ１６はこの出力電圧から、メモリ１９に記憶された液体中であって４０℃における出力電圧を引いて出力電圧差を算出する。   Next, the operation of the liquid level and thermistor ambient temperature detection device 10 will be described with reference to FIG. First, the controller 16 closes the third switch 23 with the first and second switches 21 and 22 opened. As a result, the reference voltage and the reference resistance become 1.25 V and 1 kΩ, respectively, and the ambient temperature of the thermistor 12 is detected by the temperature detection circuit 13. Specifically, the output voltage of the thermistor 12 is input to the controller 16 via the A / D converter 18, and the controller 16 compares the output voltage with a map stored in the memory 19 to determine the ambient temperature. Next, the controller 16 controls the switching circuit 14 so that the output voltage difference becomes larger based on the detection output of the temperature detection circuit 13. For example, when the temperature of the thermistor 12 is 50 ° C. or higher, for example, 60 ° C., the controller 16 closes the first and second switches 21 and 22 and opens the third switch 23, and the reference voltage and the reference resistance are respectively Change to 5V and 0.3kΩ. As a result, the output voltage of the thermistor 12 is input to the controller 16 via the A / D converter 18, and the controller 16 subtracts the output voltage at 60 ° C. in the liquid stored in the memory 19 from the output voltage. To calculate the output voltage difference. On the other hand, when the temperature of the thermistor 12 is less than 50 ° C., for example, 40 ° C., the controller 16 opens the first to third switches 21 to 23 so that the reference voltage and the reference resistance become 9V and 1 kΩ, respectively. Change to As a result, the output voltage of the thermistor 12 is input to the controller 16 via the A / D converter 18, so that the controller 16 subtracts the output voltage at 40 ° C. in the liquid stored in the memory 19 from this output voltage. To calculate the output voltage difference.

次にコントローラ１６は上記出力電圧差をメモリ１９に記憶された所定の出力電圧差（例えば、Ａ／Ｄコンバータ１８のデジタル出力値として５ＬＳＢ以上）と比較してＡ／Ｄコンバータ１８のデジタル出力値として５ＬＳＢ未満であると、サーミスタ１２は液体中にあると判断し、所定時間経過後に再び上記動作を繰返す。一方、コントローラ１６は上記出力電圧差をメモリ１９に記憶された所定の出力電圧差と比較してＡ／Ｄコンバータ１８のデジタル出力値として５ＬＳＢ以上であると、サーミスタ１２は気体中にあると判断して警報を発する。このように熱暴走を生じない範囲で出力電圧差が大きくなるので、速やかに液面を検出できる。従って、小型で熱放散係数の大きいサーミスタ１２を用いても、広い温度範囲で熱暴走を生じずに速やかに液面を検出できる。また基準電圧及び基準抵抗が通常のサーミスタ１２の温度測定と同等であるので、単一のサーミスタ１２でこのサーミスタ１２の周囲温度を検出することができ、省スペースかつ同一箇所で複数の機能を発揮できる。更に従来の液面検出時間が１８０〜４００秒と長かったのに対し、本発明では、液面検出時間を２０〜６０秒と大幅に短縮できる。   Next, the controller 16 compares the output voltage difference with a predetermined output voltage difference stored in the memory 19 (for example, 5LSB or more as the digital output value of the A / D converter 18), and the digital output value of the A / D converter 18 is compared. If it is less than 5LSB, the thermistor 12 determines that it is in the liquid, and repeats the above operation again after a predetermined time. On the other hand, the controller 16 compares the output voltage difference with a predetermined output voltage difference stored in the memory 19, and determines that the thermistor 12 is in the gas if the digital output value of the A / D converter 18 is 5LSB or more. And issue an alarm. In this way, the output voltage difference increases within a range where thermal runaway does not occur, so that the liquid level can be detected quickly. Therefore, even if the thermistor 12 having a small heat dissipation coefficient is used, the liquid level can be detected quickly without causing thermal runaway in a wide temperature range. In addition, since the reference voltage and the reference resistance are equivalent to the temperature measurement of a normal thermistor 12, the ambient temperature of the thermistor 12 can be detected by a single thermistor 12, and a plurality of functions are exhibited in the same place with a small space. it can. Furthermore, while the conventional liquid level detection time is as long as 180 to 400 seconds, in the present invention, the liquid level detection time can be greatly shortened to 20 to 60 seconds.

なお、上記実施の形態では、図１に示す回路を用い、この回路中のそれぞれの素子に具体的に数値を入れてシミュレーションによりサーミスタの出力電圧差を計算したが、本発明は図１に示す回路や各素子の数値に限定されるものではない。また図５から明らかなように、基準電圧や基準抵抗を変更すると、サーミスタの出力電圧差のピークを変えられることが分かる。このことから周囲温度に応じて基準電圧を変化させることにより、より安定にかつ確実に液面を検出できる。図５において破線の円で囲んだポイントはサーミスタが熱暴走を生じる電流値の５０％を越えているポイントである。よって、破線の円で囲んだポイントを含まないように切換回路を制御することが好ましい。また、上記実施の形態では、切換回路によるサーミスタの周囲温度の切換温度を５０℃としたが、これに限定されるものではなく、４９℃未満でも或いは５１℃以上でもよく、また切換温度を５０℃の１ポイントではなく、例えば３０℃及び６０℃の２ポイントに設定してもよく、或いは３ポイント以上に設定してもよい。   In the above embodiment, the output voltage difference of the thermistor is calculated by simulation by using the circuit shown in FIG. 1 and entering a specific numerical value for each element in the circuit. The present invention is shown in FIG. It is not limited to the numerical value of a circuit or each element. Further, as apparent from FIG. 5, it is understood that the peak of the output voltage difference of the thermistor can be changed by changing the reference voltage or the reference resistance. Therefore, the liquid level can be detected more stably and reliably by changing the reference voltage according to the ambient temperature. In FIG. 5, the points surrounded by a broken-line circle are points where the thermistor exceeds 50% of the current value at which thermal runaway occurs. Therefore, it is preferable to control the switching circuit so as not to include a point surrounded by a broken-line circle. In the above embodiment, the switching temperature of the ambient temperature of the thermistor by the switching circuit is 50 ° C. However, the present invention is not limited to this, and may be less than 49 ° C. or 51 ° C. or more. For example, it may be set to 2 points of 30 ° C. and 60 ° C., or may be set to 3 points or more, instead of 1 point of ° C.

本発明実施形態の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置の回路構成図である。It is a circuit block diagram of the detection apparatus of the liquid level and thermistor ambient temperature of embodiment of this invention. 基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ９Ｖ及び１ｋΩとしたときと、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ５Ｖ及び０．３ｋΩとしたときとの、シミュレーションによるサーミスタの周囲温度の変化に対する気体中及び液体中でのサーミスタの出力電圧の変化と、をそれぞれ示す図である。Thermistors in gas and liquid with respect to changes in ambient temperature of the thermistor by simulation when the reference voltage and reference resistance are 9 V and 1 kΩ, respectively, and when the reference voltage and reference resistance are 5 V and 0.3 kΩ, respectively. It is a figure which shows the change of the output voltage of each. 基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ９Ｖ及び１ｋΩとしたときと、基準電圧及び基準抵抗をそれぞれ５Ｖ及び０．３ｋΩとしたときとの、シミュレーションによるサーミスタの周囲温度の変化に対する気体中及び液体中でのサーミスタの出力電圧差の変化を示す図である。Thermistors in gas and liquid with respect to changes in ambient temperature of the thermistor by simulation when the reference voltage and reference resistance are 9 V and 1 kΩ, respectively, and when the reference voltage and reference resistance are 5 V and 0.3 kΩ, respectively. It is a figure which shows the change of the output voltage difference. 本発明実施形態の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the detection apparatus of the liquid level and thermistor ambient temperature of embodiment of this invention. 基準電圧及び基準抵抗をいろいろ変更したときの、シミュレーションによるサーミスタの周囲温度の変化に対する気体中及び液体中でのサーミスタの出力電圧差の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the output voltage difference of the thermistor in the gas with respect to the change of the ambient temperature of the thermistor by simulation when a reference voltage and a reference resistance are changed variously.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置
１１ 電源
１２ サーミスタ
１３ 温度検出回路
１４ 切換回路
１６ コントローラ
１８ Ａ／Ｄコンバータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid level and thermistor ambient temperature detection device 11 Power supply 12 Thermistor 13 Temperature detection circuit 14 Switching circuit 16 Controller 18 A / D converter

Claims (4)

電源に接続されたサーミスタが自己発熱による気体中及び液体中での熱放散係数が異なることを利用して前記液体の液面を検出するとともに前記サーミスタの周囲温度を検出する装置において、
前記電源と前記サーミスタとの間に接続され前記サーミスタの周囲温度に対応する出力電圧を検出する温度検出回路と、
前記電源と前記サーミスタとの間に接続され前記サーミスタの気体中及び液体中での温度に対する出力電圧差の特性を変更するために基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更する切換回路と、
前記温度検出回路の検出出力に基づいて前記出力電圧差が大きくなる方に前記切換回路を制御するコントローラと、
前記コントローラに内蔵され前記温度検出回路で検出される前記サーミスタの出力電圧に対応する温度と、前記切換回路による基準電圧又は基準抵抗のいずれか一方又は双方の変更の境界となる温度と、前記基準電圧又は前記基準抵抗のいずれか一方又は双方を変更したときの気体中及び液体中での熱放散係数の差に基づく出力電圧差と、前記サーミスタが気体中にあるか又は液体中にあるかの判断の境界となる出力電圧差の所定値とをマップとして記憶するメモリと
を備え、
前記コントローラは、前記温度検出回路により検出された前記サーミスタの出力電圧を、前記メモリに記憶されたマップと比較して前記サーミスタの周囲温度を求め、このサーミスタの周囲温度に基づいて出力電圧差が大きくなる方に前記切換回路を制御し、このときの前記サーミスタの出力電圧から、前記メモリに記憶されたサーミスタの出力電圧に対応する温度における出力電圧を引いて出力電圧差を算出し、この出力電圧差を前記メモリに記憶された気体中であるか又は液体中であるかの判断境界となる出力電圧差の所定値と比較するように構成されたことを特徴とする液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置。 In the device for detecting the liquid surface of the thermistor and detecting the ambient temperature of the thermistor using the fact that the thermistor connected to the power source has different heat dissipation coefficients in gas and liquid due to self-heating,
A temperature detection circuit connected between the power supply and the thermistor for detecting an output voltage corresponding to an ambient temperature of the thermistor;
A switching circuit that is connected between the power source and the thermistor and changes either or both of a reference voltage and a reference resistance in order to change a characteristic of an output voltage difference with respect to temperature in the gas and liquid of the thermistor; ,
A controller for controlling the switching circuit so that the output voltage difference becomes larger based on the detection output of the temperature detection circuit ;
A temperature corresponding to an output voltage of the thermistor that is built in the controller and detected by the temperature detection circuit, a temperature that is a boundary for changing one or both of a reference voltage and a reference resistance by the switching circuit, and the reference Output voltage difference based on difference in heat dissipation coefficient in gas and liquid when either or both of voltage and reference resistance are changed, and whether the thermistor is in gas or liquid A memory for storing a predetermined value of the output voltage difference as a boundary of determination as a map ;
The controller compares the output voltage of the thermistor detected by the temperature detection circuit with a map stored in the memory to obtain an ambient temperature of the thermistor, and an output voltage difference is determined based on the ambient temperature of the thermistor. The switching circuit is controlled to be larger, and the output voltage difference is calculated by subtracting the output voltage at the temperature corresponding to the output voltage of the thermistor stored in the memory from the output voltage of the thermistor at this time. Liquid level and thermistor ambient temperature, characterized in that the voltage difference is configured to be compared with a predetermined value of the output voltage difference which is a judgment boundary whether in the gas or in the liquid stored in the memory. Detection device. サーミスタとして、気体中で０．１〜８ｍＷ／℃の熱放散係数を有しかつ液体中で０．２〜１０ｍＷ／℃の熱放散係数を有する単一の高速応答型サーミスタを用いる請求項１記載の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置。   The single thermistor having a heat dissipation coefficient of 0.1 to 8 mW / ° C in a gas and a heat dissipation coefficient of 0.2 to 10 mW / ° C in a liquid is used as the thermistor. For detecting the liquid level and thermistor ambient temperature. サーミスタに、このサーミスタが熱暴走を開始する電流値の９０％以下の電流を流すように構成された請求項１又は２記載の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置。   3. The liquid level and thermistor ambient temperature detection device according to claim 1 or 2, wherein a current of 90% or less of a current value at which the thermistor starts thermal runaway flows through the thermistor. サーミスタの液体中及び気体中での出力電圧差がＡ／Ｄコンバータの出力値として５ＬＳＢ以上となるようにコントローラが切換回路を制御するように構成された請求項１ないし３いずれか１項に記載の液面及びサーミスタ周囲温度の検出装置。   4. The controller according to claim 1, wherein the controller controls the switching circuit so that an output voltage difference between the thermistor in the liquid and in the gas becomes 5 LSB or more as an output value of the A / D converter. 5. For detecting the liquid level and thermistor ambient temperature.
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