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JP2004294208A - Water level - water temperature sensor - Google Patents

Water level - water temperature sensor Download PDF

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Publication number
JP2004294208A
JP2004294208A JP2003085613A JP2003085613A JP2004294208A JP 2004294208 A JP2004294208 A JP 2004294208A JP 2003085613 A JP2003085613 A JP 2003085613A JP 2003085613 A JP2003085613 A JP 2003085613A JP 2004294208 A JP2004294208 A JP 2004294208A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
water
sensing element
water level
temperature sensing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003085613A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Sato
勉 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OIZUMI SEISAKUSHO KK
Ohizumi Mfg Co Ltd
Original Assignee
OIZUMI SEISAKUSHO KK
Ohizumi Mfg Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OIZUMI SEISAKUSHO KK, Ohizumi Mfg Co Ltd filed Critical OIZUMI SEISAKUSHO KK
Priority to JP2003085613A priority Critical patent/JP2004294208A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the level and the temperature of water using the difference between heat generation in water of a thermosensitive device and heat generation in air. <P>SOLUTION: A sensor has a first thermosensitive device 1, a second thermosensitive device 2, and a determination circuit 3. The first and second devices 1 and 2 are immersed in water inside a tank, and incorportated in the tank. The first device 1 generates heat by itself and is used for detecting the difference in temperature by heat generation in the water and in the air, and the second device 2 is set in the same environment as the first thermosensitive device and is used for measuring an environmental temperature. The determination circuit 3 uses a temperature detected by the second device 2 as a reference temperature, compares a temperature detected by the first device 1 with the reference temperature, and determines from its higher or lower, or the coincidence of both temperatures whether the water level in the tank is a specified level, higher, or lower. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食器洗浄乾燥機、給湯器、洗濯、乾燥機、浴槽などの機器類の温水或いは水タンク内に設置してタンク内に充填された液体の水位と水温を検知する水位−水温検知センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
食器洗浄器乾燥機のように温水タンクが付設された機器類には、タンクの液体充填量を検知するため、あるいはタンク内の液体温度を検知するために水位−水温検知センサがタンク内に設置される。
【0003】
タンク内の水位−水温を検知するセンサとして、出願人は、先に特許文献1、特許文献2を提案し、水位センサとして特許文献3を提案し、実用化した。
【0004】
【特許文献1】特開2001−289695
【特許文献2】特開2002−148098
【特許文献3】特開2002−107203
【0005】
特許文献1に記載の水位−水温検知用複合センサは、対をなす電極の少なくとも一方に温度センサを内蔵したものであり、対をなす電極を上方からタンク内の水中に浸漬し、電極を通じて水温を検知すると同時に電極間の抵抗値の変化をもって水位を検知するものである。
【0006】
また、特許文献2に記載された水位−水温検知用センサは、タンク内の上限水位位置に設置する第1の電極棒と、水面下に設置する第2の電極棒との組合せからなり、両電極棒を個別にタンク内の水中に差し込み、両電極棒間の電気抵抗の変化をもって水位を検知し、第2の電極棒に組み込んだ温度センサによって水温を測定するものである。
【0007】
また、特許文献3に記載された水位検知用センサは、対をなす棒状電極を有し、対をなす棒状電極を特許文献1に記載されたセンサと同様に上方からタンク内の水中に浸漬し、棒状電極間の抵抗値の変化をもって水位を検知するものであるが、特許文献3に記載のセンサは、センサの一部に残存する水滴によって抵抗値に影響を受けることが無いように棒状電極間を遮蔽部によって互いに隔離したものである。
【0008】
以上、特許文献1、2、3に記載されたセンサは、2本の電極を水中に浸して電極間の抵抗を測り、電極間に水が満たされているときの抵抗値と、電極間に水がなくなったときの抵抗値を検知し、電極間に水がなくなったときの抵抗値を示したときに、水位が電極の位置を下回ったと判断する要領において共通するものである。
【0009】
特許文献1,3に記載されたセンサでは、2本の電極は、上方からタンク内の水中に同じ高さに差し込まれ、水位が2本の電極位置を同時に下回ったときに水位低下が判断され、引用文献2では、第2の電極棒が水中に浸されているときでも、タンク内の上限水位位置に設置された第1の電極棒の位置を下回ったときに水位が低下したと判断される。なお、特許文献1,3に記載されたセンサでは、2本の電極をタンクの底から上向きに差し込むこともでき、このときには、両電極の上端部分が水面に露出したときに水位低下が検知される。
【0010】
特許文献2に記載したセンサは電極間の距離は問題にはならないが、特許文献1のように電極を平行に並べたときに、電極間の距離が短いと、特許文献3に指摘したような問題が生じてその対策が必要となる。
本発明の目的は、感温素子の水中での発熱と、空気中での発熱との違いを利用して水位と水温を測定する水位−水温センサを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による水位−水温センサによるときには、第1の感温素子と、第2の感温素子と、判定回路とを有する水位−水温センサであって、
第1の感温素子と、第2の感温素子とは、タンク内の水中に浸漬されるものであり、ケースに内蔵され、
第1の感温素子は、自己発熱させて水中と空気中での発熱温度の違いを検出するものであり、
第2の感温素子は、第1の感温素子と同じ環境に設置して環境温度を測定するものであり、
判定回路は、第2の感温素子の検出温度を基準温度とし、第1の感温素子による検出温度を基準温度と比較し、その高低、或いは両温度の一致からタンク内の水位が規定以上か以下かを判定する回路である。
【0012】
また、第1の感温素子と、第2の感温素子とは、機器類のタンク内に、互いに熱干渉を生じない一定以上の間隔を置いて規定の水位の高さ位置に設置されているものである。
【0013】
また、自己発熱させた前記第1の感温素子は、その発熱温度の高低によりタンク内に充填された液体の水位が第1の感温素子の設置位置より「高い」のか、或いは「低い」のかを判断するとともに、規定の水位以上であったと判断されたときに、その測定温度から水温を検知するものである。
【0014】
また、前記第2の感温素子は、水中、空気中の如何にかかわらず、第2の感温素子が設置された環境の温度を検知するものであり、
第2の感温素子の検知温度は、第1の感温素子の発熱温度の高低の判断の基準となる温度を決定するものである。
【0015】
また、判定回路は、第1の出力回路の出力と、第2の出力回路の出力とを比較するものであり、
第1の出力回路は、第1の感温素子の検知温度に対する電圧を出力する回路であり、
第2の出力回路は、第2の感温素子の検知温度に対する電圧を基準電圧として出力する回路である。
【0016】
また、前記基準電圧は、第1の感温素子の出力電圧が水中での相対的に高い電圧を示しているのか、あるいは空気中での相対的に低い電圧を示しているのかの判断の基準を示すものである。
【0017】
また、前記基準電圧は、第1の感温素子の水中での出力電圧と、空気中での出力電圧の中間の電圧値として設定されているものである。
【0018】
また、前記基準電圧は、第1の感温素子の水中での出力電圧または空気中での出力電圧に近い電圧値に設定されているものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明による実施の形態を図によって説明する。図1において、本発明による水位センサは、第1の感温素子1と、第2の感温素子2と、判定回路3との組み合わせからなるものである。
【0020】
第1の感温素子1と、第2の感温素子2とは、具体的にはサーミスタである。図2(a)に示すように第1の感温素子1(第2の感温素子2についても同じ)は、金属ケース4に内蔵されており、金属ケース4からは、それぞれの素子の対のリード線5が引き出され、リード線5の端部にはコネクタ6が取り付けられている。この実施形態において、第1の感温素子1と、第2の感温素子2とは、図2(b)に示すように、互いに熱干渉が生じないように一定間隔(少なくとも10mm以上)を置いてホルダー7に平行姿勢で保持されている。
【0021】
ホルダー7は、図2(c)に示すような円形のフランジ8を一体に有し、第1の感温素子1と、第2の感温素子2とはフランジ8から上向きに突出されている。第1の感温素子1と、第2の感温素子2を食器洗浄乾燥機などの機器類のタンク9内に設置するときには、図2(b)に示すようにタンク9の底に開口された孔内にホルダー7を上方から差し込み、タンク9の開口縁にフランジ8を支持させると共に、ホルダー7にパッキング10を外装してこれをタンク9の下底面にあてがい、さらにホルダー7の外周に刻まれたねじ11にナット12をねじ込んでパッキング10を緊締してホルダー7をタンク9に固定し、第1の感温素子1と、第2の感温素子2とをタンク9内の規定の高さ位置に設置する。
【0022】
第1の感温素子1は、自己発熱させて水中と空気中での発熱温度の違いを検出するものである。水中で自己発熱させたサーミスタは、空気中で自己発熱させたときに比べてその熱放散定数ははるかに大きい。
【0023】
そのため、サーミスタの自己発熱温度は水中での発熱温度に比べて空気中での発熱温度が高い。したがって、自己発熱させた第1の感温素子1の発熱温度を測定すれば、その温度の大小により第1の感温素子1が空気中にあるのか、或いは水中にあるのか、言い換えれば、タンク9内に充填された液体の水位が第1の感温素子1の設置位置より「高い」のか、或いは「低い」のかを判断することができる。すなわち、第1の感温素子1が水中に浸されている限り発熱温度が低いが、第1の感温素子1が空気中に露出するような位置にまでタンク9内の水位が下がるとその発熱温度が急激に上昇するのである。
【0024】
また、タンク9内の水が規定の水位以上であって、第1の感温素子1が水中に浸漬されているときに、その測定温度からタンク9内の水温を検知することができる。第2の感温素子2は、第1の感温素子1の発熱温度が「高い」のか、或いは「低い」の判断の基準となる温度を決定するものである。第2の感温素子2は、水中、空気中の如何にかかわらず、第2の感温素子が設置された環境の温度を正確に検知する。
【0025】
判定回路3は、第2の感温素子の検出温度を基準温度とし、第1の感温素子による検出温度を基準温度と比較し、その高低、或いは両温度の一致からタンク9内の水位が規定以上あるいは規定以下かどうかを判定する回路であり、後述するように判定回路3は、第1の出力回路13の出力と、第2の出力回路14の出力とを直接比較する回路として構成される。
【0026】
図3に第1の感温素子1の出力回路(第1の出力回路という)13の例を示す。第1の出力回路13は、第1の感温素子1の検知温度に対する電圧を出力する回路であり、第1の感温素子1には、熱放散定数が小さいサーミスタを用いる、この例では、25℃での抵抗値2kΩ、B25/50=3500Kのガラス封入型サーミスタを用いた。また、その電源には、DC20Vを接続した。また、第1の感温素子1は自己発熱により抵抗が小さくなることから、熱暴走による破損を防止するため、第1の感温素子1と直列に電流制限抵抗R(=500Ω)を接続し、この抵抗Rによる電圧降下によって、第1の感温素子1への通電電流を制限している。電流制限抵抗Rとして抵抗値500Ωを選定したが、その抵抗値は、動作温度を定めたときに、そのときのサーミスタの出力電圧、電流及び電源電圧から決定される。
【0027】
図4は、第1の感温素子1が水中に浸漬されているとき(タンク9内に規定以上の水位が保たれているとき)と、空気中に晒されているとき(タンク9内の水位が規定以下にさがったとき)との出力電圧Vaの比較を示したものである。この実施形態において、第1の感温素子1に用いたサーミスタの空気中の熱放散定数は、2.3W/℃であるのに対し、水中では5.7W/℃で、約2.5倍の違いがある。
【0028】
図4中、Va−wは水中での出力電圧、Va−aが空気中での出力電圧を示している。この例では、タンク9内の水温が約50℃では、出力端子電圧Vaは約7.5Vである。水位の低下によりタンク9内に加水されて水温が20℃に下がった時の出力端子電圧Vaは、12Vに上昇するが、水位が低下して第1の感温素子が空気中に晒されると、自己発熱温度は80〜90℃のレベルに上昇し、出力端子電圧Vaは6Vになる様子を示している。
【0029】
図4に明らかなように、第1の感温素子1が水中に浸漬されているときと、空気中に晒されていときのいずれも出力電圧は、水中あるいは空気中にかかわらず、タンク内の環境温度が上がるにしたがって低下の傾向をたどるが、水中に浸漬されているときの出力電圧Va−wは、空気中に晒されていときの出力電圧Va−aに比べて高いが、その出力電圧は、環境温度によっても変化する。したがって広い温度範囲で使用する場合には、温度補償をする必要がある。第2の感温素子2は、その温度補償のために使用するものである。
【0030】
図5に第2感温素子2の出力回路(第2の出力回路という)14の例を示す。第2の出力回路14は、第2の感温素子2の検知温度に対する電圧を基準電圧として出力する回路であり、第2の感温素子2には、少なくとも0℃〜100℃の広範囲にわたって正確に温度の変化を検知できるサーミスタであることが必要である。この実施形態では、チップ型サーミスタ(25℃でのRth=20kΩ、B25/50=3930K)を用い、自己発熱させないように、第2の出力回路14には、抵抗Ra、Rb、Rcを用い、抵抗Rcを第2の感温素子と並列に、さらに抵抗Ra、Rbを直列に接続して抵抗ネットワークを構成している。
【0031】
第2の出力回路14から出力される出力電圧Vcは、図4に示す第1の感温素子1の水中での出力電圧Va−wと、空気中での出力電圧Va−aとを区別する基準の電圧を設定するものである。第2の感温素子2は、常に第1の感温素子1と同じ環境に置かれ、その環境の温度を測定するが、環境が水中であろうと、空気中であろうと、その測定温度には差が生じない。
【0032】
各抵抗Ra、Rb、Rc値によって決定された環境温度での出力電圧(基準電圧Vc1、基準電圧Vc2)を図6に示す。図6に明らかなように、基準電圧Vc1は、第1の感温素子1の水中での出力電圧Va−wと、空気中での出力電圧Va−aの中間の電圧値となり、基準電圧Vc2は、空気中での出力電圧Va−aに近い電圧値を示す。例示はしないが、基準電圧を、水中での出力電圧Va−wに近い電圧値に設定することもできる。
【0033】
基準電圧Vc1を選定したときには、第1の感温素子1の出力電圧が基準電圧Vc1より高い時にはタンク9内は規定以上の水位が保たれていると判断され、基準電圧1より低い時にはタンク9内の水位は規定以下であると判断される。また、基準電圧Vc2が選定されたときには、第1の感温素子の出力電圧が基準電圧Vc1より高い時にはタンク9内は規定以上の水位が保たれていると判断される点は、基準電圧Vc1が選定されたときと同じであるが、タンク9内の水位が規定以下に低下したときには、第1の感温素子1の出力電圧は基準電圧Vc2に近い電圧を示す。
【0034】
いずれにしても、基準電圧は、第1の感温素子1の出力電圧が水中での相対的に高い電圧を示しているのか、あるいは空気中での相対的に低い電圧を示しているのかの判断の基準を示すものであり、その基準をどこに置くかは、任意に選ぶことができる。
【0035】
本発明において、第1の感温素子1の測定温度は、第1の出力回路13の出力電圧として示され、その測定温度が水温か空気の温度であるかどうかは、第2の出力回路14の出力電圧によって示される。
【0036】
第1の出力回路13の出力Vaと、第2の出力回路14の出力Vcとは、判定回路3によって直接比較される。図7において、判定回路3は、第1の出力回路13と、第2の出力回路14とを直流電源16に並列に接続し、第1の出力回路13の出力端子Vaと、第2の出力回路14の出力端子Vcに電圧計15を接続したものである。なお、第2の出力回路の抵抗ネットワークには、図6に示す基準電圧Vc1を選定した。
【0037】
この例では、図8の概念図に示すように、第1の感温素子1による温度の測定値が基準値Vc1より大きければ、判定回路3の電圧計15は、プラス側に振れて水位が規定以上であることを示し、基準値Vc1より小さければマイナス側に振れて水位が規定以下であることを示す。電圧計15は勿論針の振れの方向によって水位の変化を読み取る場合に限るものではなく、デジタル信号として出力することも勿論できる。また、水温は、第1の感温素子1が水中であることを検知した状況のもとで環境温度を検知する第2の感温素子2の検知温度によって示される。
【0038】
以上、実施形態においては、第1の感温素子1と、第2の感温素子2とをタンク9内に下方から差し込んでタンク9内の水位を検知する場合に適用した例を示した。これによって、水位が第1の感温素子1と、第2の感温素子2の設置高さ以下に低下したときには、タンクが空になったと判断され、判定回路3から出力される信号をもって、例えばタンク9内への給水指令を発し、あるいはタンク9を加熱するヒータ(図示略)の電源を切って、タンク9の空焚きを防止することができる。感温素子1,2をタンク9内に上方から差し込んで水位を測定する場合も、その測定要領は全く同じである。
【0039】
【発明の効果】
以上のように本発明は、自己発熱させた第1の感温素子の発熱温度が水中と、空気中とでは違うことを利用してタンク内の水位の変化を検知するものであり、水中での発熱温度と、空気中での発熱温度との違いは、基準となる環境温度と比較することによって容易に判定することができ、同時にタンク内に充填された水温を検知できる。
【0040】
本発明によれば、自己発熱させて水中と空気中での発熱温度の違いを検出する第1の感温素子と、環境温度を測定する第2の感温素子と、第2の感温素子の検出温度を基準温度とし、第1の感温素子による検出温度を基準温度と比較し、その高低、或いは両温度の一致からタンク内の水位が規定以上かどうかを判定してタンク内の水位あるいはタンク内の水の有無を正確に検知することができる。
【0041】
また、本発明によれば、2個の感温素子がタンク内に差し込まれるが、先行例として引用した特許文献1〜3のように電極棒ではないため、第1と第2の感温素子間にブリッジとして付着する水滴の影響や液体の抵抗値の影響を受けることが無く、第1と第2の感温素子を同一の環境のもとに置いてその環境温度を基準として水中か空気中かの判定を正確に行うことができる。本発明は、食器洗浄乾燥機、給湯器、洗濯、乾燥機、浴槽などの機器類の温水或いは水タンク内に設置して優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水位センサの設置例を示す略示図である。
【図2】(a)は、ケースに内蔵された第1感温素子を示す図、(b)は、水位センサの正面図、(c)は、同平面図である。
【図3】第1の出力回路図である。
【図4】第1の出力回路から出力される水中及び空気中での電圧波形図である。
【図5】第2の出力回路図である。
【図6】第2の出力回路から出力される基準波形図である。
【図7】判定回路図である。
【図8】判定回路の電圧計の振れの方向と、水中、空気中の判定要領を示す図である。
【符号の説明】
1 第1の感温素子
2 第2の感温素子
3 判定回路
4 金属ケース
5 リード線
6 コネクタ
7 ホルダ
8 フランジ
9 タンク
10 パッキング
11 ねじ
12 ナット
13 第1の出力回路
14 第2の出力回路
15 電圧計
16 直流電源
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention is directed to a water level-water temperature detection system for installing in a hot water or water tank of equipment such as a dishwasher, a water heater, a washing machine, a dryer, and a bathtub to detect a water level and a water temperature of a liquid filled in the tank. Related to sensors.
[0002]
[Prior art]
For equipment with a hot water tank attached, such as a dishwasher dryer, a water level-water temperature detection sensor is installed in the tank to detect the liquid filling amount of the tank or to detect the liquid temperature in the tank. Is done.
[0003]
As a sensor for detecting the water level-water temperature in the tank, the applicant has previously proposed Patent Documents 1 and 2 and proposed Patent Document 3 as a water level sensor and put it into practical use.
[0004]
[Patent Document 1] JP-A-2001-289699
[Patent Document 2] JP-A-2002-148098
[Patent Document 3] JP-A-2002-107203
[0005]
The water level-water temperature detection composite sensor described in Patent Document 1 has a built-in temperature sensor in at least one of the paired electrodes. The paired electrodes are immersed in water in a tank from above, and the water temperature is passed through the electrodes. At the same time as detecting the water level based on the change in the resistance value between the electrodes.
[0006]
Further, the water level-water temperature detection sensor described in Patent Document 2 comprises a combination of a first electrode rod installed at an upper limit water level position in a tank and a second electrode rod installed below the water surface. The electrode rods are individually inserted into water in a tank, the water level is detected based on a change in electric resistance between the two electrode rods, and the water temperature is measured by a temperature sensor incorporated in the second electrode rod.
[0007]
Further, the water level detection sensor described in Patent Document 3 has a pair of rod-shaped electrodes, and the paired rod-shaped electrodes are immersed in water in a tank from above similarly to the sensor described in Patent Document 1. Although the water level is detected based on a change in the resistance between the rod-shaped electrodes, the sensor described in Patent Document 3 uses a rod-shaped electrode so that the resistance is not affected by water droplets remaining on a part of the sensor. The spaces are separated from each other by a shielding portion.
[0008]
As described above, the sensors described in Patent Documents 1, 2, and 3 measure the resistance between electrodes by immersing two electrodes in water, and measure the resistance between the electrodes when water is filled between the electrodes and the resistance between the electrodes. When the resistance value when the water runs out is detected and the resistance value when the water runs out between the electrodes is indicated, it is common that the water level falls below the position of the electrode.
[0009]
In the sensors described in Patent Literatures 1 and 3, the two electrodes are inserted at the same height into the water in the tank from above, and when the water level falls below the positions of the two electrodes at the same time, it is determined that the water level has dropped. However, in the cited document 2, even when the second electrode rod is immersed in water, it is determined that the water level has dropped when the position is lower than the position of the first electrode rod installed at the upper limit water level position in the tank. You. In the sensors described in Patent Documents 1 and 3, two electrodes can be inserted upward from the bottom of the tank. At this time, when the upper ends of both electrodes are exposed to the water surface, a decrease in the water level is detected. You.
[0010]
In the sensor described in Patent Literature 2, the distance between the electrodes does not matter, but when the electrodes are arranged in parallel as in Patent Literature 1, the distance between the electrodes is short, as pointed out in Patent Literature 3. A problem arises and measures need to be taken.
An object of the present invention is to provide a water level-water temperature sensor that measures a water level and a water temperature by utilizing a difference between heat generation of a thermosensitive element in water and heat generation in air.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, when using the water level-water temperature sensor according to the present invention, a water level-water temperature sensor having a first temperature-sensitive element, a second temperature-sensitive element, and a determination circuit,
The first temperature sensing element and the second temperature sensing element are immersed in water in a tank, and are built in a case,
The first temperature-sensitive element is for causing a self-heating to detect a difference in a heating temperature between water and air.
The second temperature sensing element is installed in the same environment as the first temperature sensing element and measures the environmental temperature.
The determination circuit sets the temperature detected by the second temperature-sensitive element as a reference temperature, compares the temperature detected by the first temperature-sensitive element with the reference temperature, and determines whether the water level in the tank is equal to or greater than a specified level based on the level of the temperature or a match between the two temperatures. It is a circuit that determines whether the value is less than or equal to.
[0012]
Further, the first temperature-sensitive element and the second temperature-sensitive element are installed in a tank of equipment at a predetermined water level at a certain distance or more so as not to cause thermal interference with each other. Is what it is.
[0013]
In addition, the first thermosensitive element that has self-heated generates a “high” or “low” water level of the liquid filled in the tank from the installation position of the first thermosensitive element depending on the level of the heat generation temperature. The water temperature is detected from the measured temperature when it is determined that the water level is equal to or higher than a specified water level.
[0014]
Further, the second temperature sensing element is for detecting the temperature of the environment in which the second temperature sensing element is installed, regardless of whether it is in water or in the air,
The temperature detected by the second temperature-sensitive element determines a temperature that is used as a criterion for determining whether the heat generation temperature of the first temperature-sensitive element is high or low.
[0015]
The determination circuit compares the output of the first output circuit with the output of the second output circuit,
The first output circuit is a circuit that outputs a voltage corresponding to a detected temperature of the first thermosensitive element,
The second output circuit is a circuit that outputs a voltage corresponding to a detected temperature of the second temperature sensing element as a reference voltage.
[0016]
The reference voltage is a criterion for determining whether the output voltage of the first thermosensitive element indicates a relatively high voltage in water or a relatively low voltage in air. It is shown.
[0017]
Further, the reference voltage is set as an intermediate voltage value between the output voltage of the first thermosensitive element in water and the output voltage in air.
[0018]
Further, the reference voltage is set to a voltage value close to the output voltage of the first thermosensitive element in water or the output voltage in air.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the water level sensor according to the present invention includes a combination of a first temperature sensing element 1, a second temperature sensing element 2, and a determination circuit 3.
[0020]
The first temperature sensing element 1 and the second temperature sensing element 2 are specifically thermistors. As shown in FIG. 2A, the first temperature-sensitive element 1 (the same applies to the second temperature-sensitive element 2) is built in a metal case 4, and from the metal case 4, a pair of respective elements is provided. , And a connector 6 is attached to an end of the lead wire 5. In this embodiment, the first temperature sensing element 1 and the second temperature sensing element 2 are spaced at a certain interval (at least 10 mm or more) so that thermal interference does not occur as shown in FIG. It is held by the holder 7 in a parallel posture.
[0021]
The holder 7 integrally has a circular flange 8 as shown in FIG. 2C, and the first temperature-sensitive element 1 and the second temperature-sensitive element 2 project upward from the flange 8. . When the first temperature-sensitive element 1 and the second temperature-sensitive element 2 are installed in the tank 9 of equipment such as a dishwasher, they are opened at the bottom of the tank 9 as shown in FIG. The holder 7 is inserted from above into the hole, the flange 8 is supported on the opening edge of the tank 9, the packing 10 is provided on the holder 7, the packing 10 is applied to the lower bottom surface of the tank 9, and the outer periphery of the holder 7 is further engraved. A nut 12 is screwed into the screw 11 and the packing 10 is tightened to fix the holder 7 to the tank 9. The first temperature-sensitive element 1 and the second temperature-sensitive element 2 are fixed to a predetermined height in the tank 9. It is installed in the position.
[0022]
The first temperature sensing element 1 is configured to generate heat by itself and detect a difference in heat generation temperature between water and air. The thermistor self-heated in water has a much larger heat dissipation constant than self-heated in air.
[0023]
Therefore, the self-heating temperature of the thermistor is higher in air than in water. Therefore, if the heat generation temperature of the first temperature-sensitive element 1 that has caused self-heating is measured, whether the first temperature-sensitive element 1 is in the air or in the water, in other words, depending on the magnitude of the temperature, It can be determined whether the water level of the liquid filled in 9 is “higher” or “lower” than the installation position of the first temperature sensing element 1. That is, the heat generation temperature is low as long as the first temperature sensing element 1 is immersed in water, but when the water level in the tank 9 drops to a position where the first temperature sensing element 1 is exposed to the air, The exothermic temperature rises sharply.
[0024]
Further, when the water in the tank 9 is at or above a prescribed water level and the first temperature-sensitive element 1 is immersed in the water, the temperature of the water in the tank 9 can be detected from the measured temperature. The second temperature sensing element 2 determines the temperature that is used as a reference for determining whether the heat generation temperature of the first temperature sensing element 1 is “high” or “low”. The second temperature sensing element 2 accurately detects the temperature of the environment in which the second temperature sensing element is installed, regardless of whether it is in water or in the air.
[0025]
The determination circuit 3 uses the temperature detected by the second temperature-sensitive element as a reference temperature, compares the temperature detected by the first temperature-sensitive element with the reference temperature, and determines whether the water level in the tank 9 is high or low or based on a match between the two temperatures. The determination circuit 3 determines whether the output is equal to or more than the specified value or less than the specified value. As will be described later, the determination circuit 3 is configured as a circuit that directly compares the output of the first output circuit 13 and the output of the second output circuit 14. You.
[0026]
FIG. 3 shows an example of an output circuit (referred to as a first output circuit) 13 of the first temperature sensing element 1. The first output circuit 13 is a circuit that outputs a voltage corresponding to a temperature detected by the first temperature-sensitive element 1, and a thermistor having a small heat dissipation constant is used as the first temperature-sensitive element 1. In this example, A glass-filled thermistor having a resistance value of 2 kΩ at 25 ° C. and B25 / 50 = 3500 K was used. The power supply was connected to DC 20V. In addition, since the resistance of the first temperature sensing element 1 decreases due to self-heating, a current limiting resistor R S (= 500Ω) is connected in series with the first temperature sensing element 1 to prevent damage due to thermal runaway. However, the current flowing through the first temperature sensing element 1 is limited by the voltage drop caused by the resistor RS . Although a resistance value of 500Ω was selected as the current limiting resistor RS , the resistance value is determined from the output voltage, current, and power supply voltage of the thermistor at that time when the operating temperature is determined.
[0027]
FIG. 4 shows a case where the first temperature sensing element 1 is immersed in water (when a water level higher than a specified level is maintained in the tank 9) and a case where the first temperature sensing element 1 is exposed to air (in the tank 9). (When the water level falls below a specified level). In this embodiment, the heat dissipation constant in the air of the thermistor used for the first temperature sensing element 1 is 2.3 W / ° C., while in the water it is 5.7 W / ° C., which is about 2.5 times. There is a difference.
[0028]
In FIG. 4, Va-w indicates an output voltage in water, and Va-a indicates an output voltage in air. In this example, when the water temperature in the tank 9 is about 50 ° C., the output terminal voltage Va is about 7.5V. The output terminal voltage Va when the water temperature drops to 20 ° C. due to the addition of water into the tank 9 due to the drop in the water level rises to 12 V, but when the water level drops and the first temperature sensing element is exposed to the air. The self-heating temperature rises to a level of 80 to 90 ° C., and the output terminal voltage Va becomes 6V.
[0029]
As is clear from FIG. 4, the output voltage of the first temperature sensing element 1 is either immersed in water or exposed to air, regardless of whether it is in water or air. The output voltage Va-w when immersed in water is higher than the output voltage Va-a when immersed in air. Varies depending on the environmental temperature. Therefore, when used in a wide temperature range, it is necessary to perform temperature compensation. The second temperature sensing element 2 is used for temperature compensation.
[0030]
FIG. 5 shows an example of the output circuit (second output circuit) 14 of the second temperature sensing element 2. The second output circuit 14 is a circuit that outputs a voltage corresponding to a temperature detected by the second temperature-sensitive element 2 as a reference voltage, and the second temperature-sensitive element 2 accurately outputs a voltage over a wide range of at least 0 ° C. to 100 ° C. It is necessary that the thermistor be capable of detecting a change in temperature. In this embodiment, a chip type thermistor (Rth = 20 kΩ at 25 ° C., B25 / 50 = 3930 K) is used, and resistors Ra, Rb, and Rc are used in the second output circuit 14 so as not to generate heat. The resistor Rc is connected in parallel with the second temperature sensing element, and the resistors Ra and Rb are connected in series to form a resistor network.
[0031]
The output voltage Vc output from the second output circuit 14 distinguishes between the output voltage Va-w of the first thermosensitive element 1 shown in FIG. 4 in water and the output voltage Va-a in air. This is for setting a reference voltage. The second temperature-sensitive element 2 is always placed in the same environment as the first temperature-sensitive element 1, and measures the temperature of the environment. Does not make a difference.
[0032]
FIG. 6 shows output voltages (reference voltage Vc1, reference voltage Vc2) at an environmental temperature determined by the values of the resistors Ra, Rb, and Rc. As is clear from FIG. 6, the reference voltage Vc1 is an intermediate voltage value between the output voltage Va-w of the first temperature sensing element 1 in water and the output voltage Va-a in air, and the reference voltage Vc2 Indicates a voltage value close to the output voltage Va-a in the air. Although not illustrated, the reference voltage may be set to a voltage value close to the underwater output voltage Va-w.
[0033]
When the reference voltage Vc1 is selected, when the output voltage of the first temperature sensing element 1 is higher than the reference voltage Vc1, it is determined that the water level in the tank 9 is higher than the specified level. It is judged that the water level inside is below the regulation. Further, when the reference voltage Vc2 is selected, when the output voltage of the first temperature sensing element is higher than the reference voltage Vc1, it is determined that the water level in the tank 9 is higher than the specified level. Is the same as the case where is selected, but when the water level in the tank 9 falls below the specified value, the output voltage of the first thermosensitive element 1 indicates a voltage close to the reference voltage Vc2.
[0034]
In any case, the reference voltage indicates whether the output voltage of the first temperature sensing element 1 indicates a relatively high voltage in water or a relatively low voltage in air. It shows a criterion for judgment, and where to put the criterion can be arbitrarily selected.
[0035]
In the present invention, the measured temperature of the first temperature sensing element 1 is indicated as an output voltage of the first output circuit 13, and whether the measured temperature is the temperature of water or the temperature of the air is determined by the second output circuit 14. Of the output voltage.
[0036]
The output Va of the first output circuit 13 and the output Vc of the second output circuit 14 are directly compared by the determination circuit 3. 7, the determination circuit 3 connects a first output circuit 13 and a second output circuit 14 to a DC power supply 16 in parallel, and outputs an output terminal Va of the first output circuit 13 and a second output A voltmeter 15 is connected to the output terminal Vc of the circuit 14. Note that the reference voltage Vc1 shown in FIG. 6 was selected for the resistance network of the second output circuit.
[0037]
In this example, as shown in the conceptual diagram of FIG. 8, if the measured value of the temperature by the first thermosensitive element 1 is larger than the reference value Vc1, the voltmeter 15 of the determination circuit 3 swings to the plus side and the water level rises. It indicates that the water level is equal to or higher than the specified value, and if it is smaller than the reference value Vc1, it indicates that the water level is below the specified value by swinging to the negative side. The voltmeter 15 is, of course, not limited to reading the change in the water level according to the direction of the movement of the needle, but can also output a digital signal. The water temperature is indicated by the detected temperature of the second temperature-sensitive element 2 that detects the environmental temperature under the condition that the first temperature-sensitive element 1 detects that the element is in water.
[0038]
As described above, in the embodiment, the example in which the first temperature sensing element 1 and the second temperature sensing element 2 are inserted into the tank 9 from below to detect the water level in the tank 9 has been described. Thereby, when the water level falls below the installation height of the first temperature sensing element 1 and the second temperature sensing element 2, it is determined that the tank is empty, and a signal output from the determination circuit 3 For example, a water supply command to the inside of the tank 9 is issued, or the power of a heater (not shown) for heating the tank 9 is turned off to prevent the tank 9 from being idle. When measuring the water level by inserting the temperature sensing elements 1 and 2 into the tank 9 from above, the measuring procedure is exactly the same.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, the present invention detects the change in the water level in the tank by utilizing the fact that the heat generation temperature of the self-generated first temperature sensing element is different between water and air. Can be easily determined by comparing with the reference ambient temperature, and at the same time, the temperature of the water filled in the tank can be detected.
[0040]
According to the present invention, a first temperature-sensitive element for detecting a difference between heat generation temperatures in water and air by causing self-heating, a second temperature-sensitive element for measuring an environmental temperature, and a second temperature-sensitive element The temperature detected by the first temperature sensing element is compared with the reference temperature, and it is determined whether the water level in the tank is equal to or higher than a specified level based on the level of the detected temperature or the coincidence of the two temperatures. Alternatively, the presence or absence of water in the tank can be accurately detected.
[0041]
Further, according to the present invention, two temperature sensing elements are inserted into the tank, but are not electrode rods as in Patent Documents 1 to 3 cited as prior examples, so that the first and second temperature sensing elements are used. The first and second temperature sensing elements are placed in the same environment without being affected by the water droplets attached to the bridge between them and the resistance value of the liquid. It is possible to accurately judge whether it is in the middle. The present invention can provide excellent effects when installed in warm water or a water tank of equipment such as a dishwasher, a water heater, a washing machine, a dryer, and a bathtub.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an installation example of a water level sensor according to the present invention.
2A is a view showing a first temperature sensing element built in a case, FIG. 2B is a front view of a water level sensor, and FIG. 2C is a plan view of the same.
FIG. 3 is a first output circuit diagram.
FIG. 4 is a diagram showing voltage waveforms in water and in air output from a first output circuit.
FIG. 5 is a second output circuit diagram.
FIG. 6 is a reference waveform diagram output from a second output circuit.
FIG. 7 is a diagram of a determination circuit.
FIG. 8 is a diagram illustrating a direction of a swing of a voltmeter of a determination circuit and a determination procedure in water and in air.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st temperature sensing element 2 2nd temperature sensing element 3 Judgment circuit 4 Metal case 5 Lead wire 6 Connector 7 Holder 8 Flange 9 Tank 10 Packing 11 Screw 12 Nut 13 First output circuit 14 Second output circuit 15 Voltmeter 16 DC power supply

Claims (8)

第1の感温素子と、第2の感温素子と、判定回路とを有する水位−水温センサであって、
第1の感温素子と、第2の感温素子とは、タンク内の水中に浸漬されるものであり、ケースに内蔵され、
第1の感温素子は、自己発熱させて水中と空気中での発熱温度の違いを検出するものであり、
第2の感温素子は、第1の感温素子と同じ環境に設置して環境温度を測定するものであり、
判定回路は、第2の感温素子の検出温度を基準温度とし、第1の感温素子による検出温度を基準温度と比較し、その高低、或いは両温度の一致からタンク内の水位が規定以上か以下かを判定する回路であることを特徴とする水位センサ。
A water level-water temperature sensor having a first temperature sensing element, a second temperature sensing element, and a determination circuit,
The first temperature sensing element and the second temperature sensing element are immersed in water in a tank, and are built in a case,
The first temperature-sensitive element is for causing a self-heating to detect a difference in a heating temperature between water and air.
The second temperature sensing element is installed in the same environment as the first temperature sensing element and measures the environmental temperature.
The determination circuit sets the temperature detected by the second temperature-sensitive element as a reference temperature, compares the temperature detected by the first temperature-sensitive element with the reference temperature, and determines whether the water level in the tank is equal to or greater than a specified level based on the level of the temperature or a match between the two temperatures. A water level sensor, which is a circuit for determining whether the water level is below or not.
第1の感温素子と、第2の感温素子とは、機器類のタンク内に、互いに熱干渉を生じない一定以上の間隔を置いて規定の水位の高さ位置に設置されているものであることを特徴とする請求項1に記載の水位センサ。The first temperature sensing element and the second temperature sensing element are installed in a tank of equipment at a specified water level at a certain interval that does not cause thermal interference with each other. The water level sensor according to claim 1, wherein 自己発熱させた前記第1の感温素子は、その発熱温度の高低によりタンク内に充填された液体の水位が第1の感温素子の設置位置より「高い」のか、或いは「低い」のかを判断するとともに、規定の水位以上であったと判断されたときに、その測定温度から水温を検知するものであることを特徴とする請求項1に記載の水位センサ。The first temperature-sensing element that has caused self-heating determines whether the level of the liquid filled in the tank is “high” or “low” from the installation position of the first temperature-sensing element depending on the level of the heat generation temperature. The water level sensor according to claim 1, wherein the water temperature is detected from the measured temperature when the water temperature is determined to be equal to or higher than a specified water level. 前記第2の感温素子は、水中、空気中の如何にかかわらず、第2の感温素子が設置された環境の温度を検知するものであり、
第2の感温素子の検知温度は、第1の感温素子の発熱温度の高低の判断の基準となる温度を決定するものであることを特徴とする請求項1に記載の水位センサ。
The second temperature sensing element detects the temperature of the environment in which the second temperature sensing element is installed, regardless of whether it is in water or in the air.
2. The water level sensor according to claim 1, wherein the detection temperature of the second temperature sensing element determines a temperature that is used as a reference for determining whether the heat generation temperature of the first temperature sensing element is high or low. 3.
前記判定回路は、第1の出力回路の出力と、第2の出力回路の出力とを比較するものであり、
第1の出力回路は、第1の感温素子の検知温度に対する電圧を出力する回路であり、
第2の出力回路は、第2の感温素子の検知温度に対する電圧を基準電圧として出力する回路であることを特徴とする請求項1に記載の水位センサ。
The determination circuit compares an output of the first output circuit with an output of the second output circuit,
The first output circuit is a circuit that outputs a voltage corresponding to a detected temperature of the first thermosensitive element,
The water level sensor according to claim 1, wherein the second output circuit is a circuit that outputs a voltage corresponding to a temperature detected by the second temperature sensing element as a reference voltage.
前記基準電圧は、第1の感温素子の出力電圧が水中での相対的に高い電圧を示しているのか、あるいは空気中での相対的に低い電圧を示しているのかの判断の基準を示すものであることを特徴とする請求項5に記載の水位センサ。The reference voltage indicates a criterion for determining whether the output voltage of the first temperature sensing element indicates a relatively high voltage in water or a relatively low voltage in air. The water level sensor according to claim 5, wherein 前記基準電圧は、第1の感温素子の水中での出力電圧と、空気中での出力電圧の中間の電圧値として設定されていることを特徴とする請求項5に記載の水位センサ。The water level sensor according to claim 5, wherein the reference voltage is set as an intermediate voltage value between an output voltage of the first temperature sensing element in water and an output voltage in air. 前記基準電圧は、第1の感温素子の水中での出力電圧または空気中での出力電圧に近い電圧値に設定されていることを特徴とする請求項5に記載の水位センサ。The water level sensor according to claim 5, wherein the reference voltage is set to a voltage value close to an output voltage of the first temperature sensing element in water or an output voltage in air.
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