JPH0534009Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は貯水タンクに給水する場合の水位制御
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

現在、水位制御装置に使用されている水位検出
センサには、リードスイツチを使用したフロート
式、静電容量式、のほかセンサ着水時に於けるサ
ーミスタの抵抗変化を利用したサーミスタ式があ
る。以上のうち、フロート式は水位の低レベルで
の使用に制約を受け、また水質が悪いと水アカが
付着しやすく、振動、衝撃によるスイツチの誤動
作や動作特性が変化することもある。また、静電
容量式は貯水タンクの大きさに制約を受ける。

サーミスタ式は、NTC直熱形サーミスタ（以
下サーミスタと称する）の急峻な温度−抵抗特性
を利用したもので、貯水タンクの大きさや形状に
制約されない利点がある。

サーミスタに電流を流すとジユール熱によつて
自己加熱をおこし、電流の増加に比例してサーミ
スタ温度も上昇する。タンク内の水位が上昇し
て、サーミスタが液面に触れると、サーミスタの
熱放散が大きくなるので、サーミスタの温度が下
つて抵抗が高くなる。すなわち、電圧（Ｖ）−電
流（Ｉ）特性（以下Ｖ−Ｉ特性と称する。）が変
化する。このようにサーミスタの空気中と水中の
特性変化を利用して水位を検知することができ
る。また、サーミスタは環境温度によつてもＶ−
Ｉ特性が変化するので、空気中の最低温度と水中
の最高温度の各Ｖ−Ｉ特性が交叉する点より高い
温度にサーミスタの動作点を設定する必要があつ
た。（実願昭44−10798） 〔考案が解決しようとする問題点〕 以上のように、従来のサーミスタ式水位制御装
置の動作点の温度は、環境温度の変化に影響され
ないようにするため、サーミスタの温度を高温度
に保持する必要があり消費電力が大きくなり、ま
た、電源部分も大きくなる。また、サーミスタの
消費電力を制限すると環境温度の使用範囲が狭く
なつて検出機能が低下し信頼性に乏しく実用化が
困難であつた。

本考案は消費電力を小さくし、気体温度の影響
を受けない水位制御装置を提供することを目的と
している。

〔問題を解決するための手段〕

以上の問題点を解決するため、本考案の水位制
御装置は上記の目的を達成するため、サーミスタ
センサを含むブリツジ回路と、ブリツジ回路の入
出力間に接続される帰還回路と、ブリツジ回路の
出力電圧を入力信号とする比較回路と、比較回路
の出力信号により動作する駆動回路とを具えて構
成されている。

〔作用〕

サーミスタセンサを含むブリツジ回路に接続さ
れた帰還回路により、空気中ではサーミスタ温度
を低温度化して気体温度が変動しても比較回路の
入力部は平衡状態が保たれる。水中ではサーミス
タ電流が飽和してサーミスタの消費電流を制限す
る。サーミスタ電流が飽和すると比較回路の入力
部は不平衡状態となり駆動回路が動作する。〔実
施例〕 以下、本考案の実施例につき説明する。

第１図は本考案の実施例の回路図である。同図
に於いて１は水位制御装置の本体ケース、２はブ
リツジ回路、３は帰還回路、４は比較回路、５は
駆動回路、６は接続コード、７は直流24V電源端
子、８はセンサ接続端子、９はポンプ駆動用電源
接続端子である。また、R₁〜R₁₂は固定抵抗、A₁
は差動増巾器、A₂は比較器、Tr₁はパワートラン
ジスタ、Tr₂はスイツチングトランジスタ、Ｄは
ダイオード、Ｘはリレー、Xaはリレー接点であ
る。外部電源接続端子７はDC24Vが供給されて
いるが、１の本体ケースに組み込むことも可能で
ある。８のセンサ接続端子はコード６が接続さ
れ、コードの末端にサーミスタセンサが装着され
ている。実施例では６の接続コードに耐熱性４ふ
つ化エチレン電線を使用し、これにサーミスタ素
子を接続して先端部分を４ふつ化エチレン収縮チ
ユーブで被覆した構造となつている（実公昭52−
49720）。このセンサ部分の外径は約３ｍ／ｍであ
り、サーミスタ素子は０℃の抵抗値が、15KΩで
Ｂ＝3450Kのものを使用している。外部端子９は
リレーＸの接点Xaに接続されており、リレーＸ
が動作したときポンプＰに商業電源が供給され
る。

次に、V₁〜V₄はブリツジ各部の電位、V₅は電
源電圧である。ブリツジ回路２の抵抗R₁，R₂＋
R₃，R₄とサーミスタセンサThでブリツジ回路が
構成され、サーミスタセンサが液面に接触しない
状態、すなわち、空気中では、サーミスタは低温
度でブリツジ回路は平衡し、V₁＝V₂となる。空
気中でも環境温度が変化した場合には帰還回路３
の差動増巾器A₁とトランジスタTr₁により、電圧
V₄が制御されてブリツジ回路は平衡し、V₁＝V₂
となる。この場合、サーミスタの温度は常に一定
である。

この定温度方式を使用したブリツジ回路は古く
から使用されている。加熱サーミスタは水中では
空気中より熱放散が大きいので、サーミスタ温度
は下がり、抵抗が高くなる。サーミスタ抵抗が高
くなると、ブリツジ回路２のサーミスタ電圧V₁
はV₂より高くなるので帰還回路３の作用により
サーミスタに流れる電流が増加してサーミスタ温
度は上昇する。すなわち、ブリツジ回路２が平衡
してV₁＝V₂となり、空気中のサーミスタ温度と
同じ定温度になる。しかし、このように水中の場
合にも定温度方式とすると、電源電圧V₅はブリ
ツジ電圧V₄より常に高く設定する必要があり、
サーミスタ電流も空気中の場合よりも大きくなる
ため電源容量が大きくなり、装置の形状も大きく
なる。

本考案では、前述のようにサーミスタレベルセ
ンサThが液面に接触しない状態では、環境温度
の変化に対してもサーミスタ温度が一定温度で、
ブリツジ回路２の出力は平衡しているが、サーミ
スタレベルセンサThが液面に接触したときには、
ブリツジ電圧V₄を飽和させて電源電圧V₅とほゞ
等しくし、ブリツジ回路２の出力を不平衡状態に
する。このとき、サーミスタ温度は空気中のとき
よりも低温度となり、サーミスタレベルセンサ
Thの端子間の電位は、空気中のときよりも常に
高い方向に変化するので比較器４は確実に動作し
水位を正確に検知できる。

前述したように、水位制御装置では、比較器の
動作を確実にするためには空気中のサーミスタ温
度を高くする必要がある。しかし、必要以上に高
くすると電源容量が大きくなり装置は大形とな
る。このことは、空気中および水中の環境温度の
変動範囲の設定にもよるが、本考案のように空気
中では、サーミスタ温度を定温度化する定温度方
式とし、水中ではブリツジを不平衡にしてサーミ
スタ温度を低温度にした定電圧駆動方式にするこ
とにより、従来方式の帰還回路を有しない空中、
水中の両場合とも定電圧駆動方式の場合に比較し
て消費電力を節約して電源を小形にできる。

〔効果〕 以上述べてきたように、本考案によれば消費電
力が少なく小形で、環境温度の変化に対して安定
に精度良く水位制御ができ、実用的にはきわめて
有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の回路図、第２図は本考
案実施に使用したサーミスタの電圧（Ｖ）−電流
（Ｉ）特性である。 １……本体ケース、２……ブリツジ回路、３…
…帰還回路、４……比較回路、５……駆動回路、
６……コード、７……直流電源端子、８……サー
ミスタセンサ接続端子、９……ポンプ駆動用電源
接続端子、Th……サーミスタセンサ、R₁〜R₁₂
……固定抵抗、A₁……差動増巾器、A₂……比較
器、Tr₁……パワートランジスタ、Tr₂……スイ
ツチングトランジスタ、Ｄ……ダイオード、Ｘ…
…リレー、Xa……リレー接点、Ｐ……ポンプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 貯水タンク内に設置された直熱形サーミスタセ
   ンサと、該サーミスタセンサに接続された電子装
   置によつて構成される水位制御装置により貯水タ
   ンクの水位を制御する水位制御装置に於て、 該サーミスタセンサを含むブリツジ回路と、差
   動増幅器とトランジスタで構成され、該ブリツジ
   回路の入出力間に接続される帰還回路と、 該ブリツジ回路の出力電圧を入力信号とする比
   較回路と、該比較回路の出力信号により動作する
   駆動回路とで構成されることを特徴とする水位制
   御装置。