JPS6326855B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6326855B2 JPS6326855B2 JP54090760A JP9076079A JPS6326855B2 JP S6326855 B2 JPS6326855 B2 JP S6326855B2 JP 54090760 A JP54090760 A JP 54090760A JP 9076079 A JP9076079 A JP 9076079A JP S6326855 B2 JPS6326855 B2 JP S6326855B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ice
- semiconductor element
- radiator
- contact
- junction
- 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.)
- Expired
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、物体に接触することに依つて熱容量
が変化し、その変化を検出することに依つて物体
の有無を検出する物体検出素子に関する。
が変化し、その変化を検出することに依つて物体
の有無を検出する物体検出素子に関する。
一般に物体の有無を検出する必要がある場合、
例えば製氷機等に於いて貯氷室の氷を一定量に保
つ場合、氷があるベルにあるか否かを光電素子あ
るいは機械的手段に依つて検出するが、光電素子
を用いた場合には霜等が付着して誤動作を行なう
ことがあり、また機械的手段はサーモスタツトあ
るいはリードスイツチ等の機械的接点を用いたも
のであり、低温度で氷と直接接触する部分の機械
的強度に特別の注意をしなければならないし、ま
た接点が湿気や霜に依り凍りつくことがある。
例えば製氷機等に於いて貯氷室の氷を一定量に保
つ場合、氷があるベルにあるか否かを光電素子あ
るいは機械的手段に依つて検出するが、光電素子
を用いた場合には霜等が付着して誤動作を行なう
ことがあり、また機械的手段はサーモスタツトあ
るいはリードスイツチ等の機械的接点を用いたも
のであり、低温度で氷と直接接触する部分の機械
的強度に特別の注意をしなければならないし、ま
た接点が湿気や霜に依り凍りつくことがある。
本発明は上述した点に鑑みて為されたものであ
り、従来の検出素子とは全く異なる新規な物体検
出装置を提供するものである。以下図面を参照し
て本発明を詳細に説明する。
り、従来の検出素子とは全く異なる新規な物体検
出装置を提供するものである。以下図面を参照し
て本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の実施例を示す断面図であり、
１は放熱器、２は半導体素子、３はリード線、４
は封止部である。
１は放熱器、２は半導体素子、３はリード線、４
は封止部である。
前記放熱器１は熱良導性の金属、例えばアルミ
ニウムから成るパイプで一端が閉じている。放熱
器１の内部には半導体素子２が放熱器１と熱的に
結合して固着され、半導体素子２のリード線３は
放熱器１の他端の開口した部分から外部に導出さ
れ、更に放熱器１の開口した部分及びリード線３
は封止部４に依つてハーメチツクシールされる。
ハーメチツクシールする際に内部に水分が残こる
のを防ぐために窒素等を封入しても良い。また半
導体素子２はPNP型あるいはNPN型のトランジ
スタを用い、コレクタ電流を流した時にPNジヤ
ンクシヨンに発生する熱が放熱器１に伝わるもの
である。この様に形成された物体検出素子は例え
ば製氷機の貯氷室の任意位置に設置され、氷が一
定レベルに達すると第１図の破線で示される様に
氷５が放熱器１の一部に接触する。
ニウムから成るパイプで一端が閉じている。放熱
器１の内部には半導体素子２が放熱器１と熱的に
結合して固着され、半導体素子２のリード線３は
放熱器１の他端の開口した部分から外部に導出さ
れ、更に放熱器１の開口した部分及びリード線３
は封止部４に依つてハーメチツクシールされる。
ハーメチツクシールする際に内部に水分が残こる
のを防ぐために窒素等を封入しても良い。また半
導体素子２はPNP型あるいはNPN型のトランジ
スタを用い、コレクタ電流を流した時にPNジヤ
ンクシヨンに発生する熱が放熱器１に伝わるもの
である。この様に形成された物体検出素子は例え
ば製氷機の貯氷室の任意位置に設置され、氷が一
定レベルに達すると第１図の破線で示される様に
氷５が放熱器１の一部に接触する。
次に物体の有無の検出原理を説明する。第２図
は第１図に示された物体検出素子の熱的な等価回
路であり、６は半導体素子２のジヤンクシヨンを
示す熱源であり、R1はジヤンクシヨンと半導体
素子２全体の熱抵抗、C1は半導体素子２全体の
熱容量、R2は半導体素子２と放熱器１との間の
熱抵抗、Cnは放熱器１及び放熱器１と接触する
空気及び物体検出素子を支持するものの熱容量成
分、Rnは放熱器１及び放熱器１と接触する空気
及び物体検出素子を支持するものの熱抵抗成分を
示すものであり、物体検出素子の等価回路は熱源
６と熱抵抗R1，R2，Rnが直列接続され、熱容量
C1，Cnが並列に接続された回路となり、熱抵抗
R1，R2，Rnと熱容量C1，Cnに依つてそれぞれ熱
的な時定数が形成される。第１図の破線で示され
る如く氷５が物体検出素子の放熱器１に接触する
と、その接触する部分は氷５を溶すために熱が吸
収され、その部分の温度は０℃に固定される。こ
れを等価回路で示すと熱抵抗R1，R2，Rnと熱容
量C1，Cnで形成される時定数の回路の途中に熱
ツエナー７を挿入した回路となり、熱ツエナー７
により熱的にシヨートされ、それより先に熱が伝
わらなくなる。従つて放熱器１に氷５が接触して
いるときと、いないときでは物体検出素子全体と
しての熱的な時定数が異なり、半導体素子２のジ
ヤンクシヨンの温度上昇率及び飽和状態になるま
での時間及び温度が異なる。
は第１図に示された物体検出素子の熱的な等価回
路であり、６は半導体素子２のジヤンクシヨンを
示す熱源であり、R1はジヤンクシヨンと半導体
素子２全体の熱抵抗、C1は半導体素子２全体の
熱容量、R2は半導体素子２と放熱器１との間の
熱抵抗、Cnは放熱器１及び放熱器１と接触する
空気及び物体検出素子を支持するものの熱容量成
分、Rnは放熱器１及び放熱器１と接触する空気
及び物体検出素子を支持するものの熱抵抗成分を
示すものであり、物体検出素子の等価回路は熱源
６と熱抵抗R1，R2，Rnが直列接続され、熱容量
C1，Cnが並列に接続された回路となり、熱抵抗
R1，R2，Rnと熱容量C1，Cnに依つてそれぞれ熱
的な時定数が形成される。第１図の破線で示され
る如く氷５が物体検出素子の放熱器１に接触する
と、その接触する部分は氷５を溶すために熱が吸
収され、その部分の温度は０℃に固定される。こ
れを等価回路で示すと熱抵抗R1，R2，Rnと熱容
量C1，Cnで形成される時定数の回路の途中に熱
ツエナー７を挿入した回路となり、熱ツエナー７
により熱的にシヨートされ、それより先に熱が伝
わらなくなる。従つて放熱器１に氷５が接触して
いるときと、いないときでは物体検出素子全体と
しての熱的な時定数が異なり、半導体素子２のジ
ヤンクシヨンの温度上昇率及び飽和状態になるま
での時間及び温度が異なる。
第３図は半導体素子２のジヤンクシヨンの温度
と時間の関係を示す。ａで示される曲線は氷５が
放熱器１に接触していない場合、ｂで示される曲
線は氷５が放熱器１に接触している場合を示す。
半導体素子２に電流を流し始めてからT0の間は
半導体素子２全体の熱抵抗R1及び熱容量C1とで
決定される時定数に依つてジヤンクシヨンの温度
がａ，ｂ共に同じ様に上昇するが、それ以後は、
氷５が放熱器１に接触していない場合には全ての
熱抵抗R1，R2，Rnと熱容量C1，Cnに依つて決定
される時定数に依つて、ａに示される如く上昇す
る。一方氷５が放熱器１に接触していると熱ツエ
ナー７に依つて全体としての時定数が大幅に小さ
くなるために、ジヤンクシヨンの温度が飽和状態
に達する時間が短かくなり、またその温度も低く
なるためｂで示される曲線となる。従つてT0及
びT1に於けるジヤンクシヨンの温度を測定し、
その差があるレベル以上であればａで示される曲
線即ち氷５が無いと判断でき、あるレベル以下で
あればｂで示される曲線即ち氷５が有ると判断で
きるのであるが、ジヤンクシヨンの温度を直接測
定することは不可能であるので半導体素子２から
出力される電気信号を用いる。
と時間の関係を示す。ａで示される曲線は氷５が
放熱器１に接触していない場合、ｂで示される曲
線は氷５が放熱器１に接触している場合を示す。
半導体素子２に電流を流し始めてからT0の間は
半導体素子２全体の熱抵抗R1及び熱容量C1とで
決定される時定数に依つてジヤンクシヨンの温度
がａ，ｂ共に同じ様に上昇するが、それ以後は、
氷５が放熱器１に接触していない場合には全ての
熱抵抗R1，R2，Rnと熱容量C1，Cnに依つて決定
される時定数に依つて、ａに示される如く上昇す
る。一方氷５が放熱器１に接触していると熱ツエ
ナー７に依つて全体としての時定数が大幅に小さ
くなるために、ジヤンクシヨンの温度が飽和状態
に達する時間が短かくなり、またその温度も低く
なるためｂで示される曲線となる。従つてT0及
びT1に於けるジヤンクシヨンの温度を測定し、
その差があるレベル以上であればａで示される曲
線即ち氷５が無いと判断でき、あるレベル以下で
あればｂで示される曲線即ち氷５が有ると判断で
きるのであるが、ジヤンクシヨンの温度を直接測
定することは不可能であるので半導体素子２から
出力される電気信号を用いる。
第４図は半導体素子２にNPN型トランジスタ
Trを用いた場合の回路図であり、トランジスタ
Trのコレクタには負荷抵抗R0が電源電圧Vccと
の間に接続され、またベース−コレクタ間及びベ
ース−エミツタ間には分割抵抗RB1及びRB2が
各々接続されている。今電源電圧Vccを印加する
と、分割抵抗RB1及びRB2に依つて決定されるコ
レクタ電流Icが負荷抵抗R0を介して流れ、コレ
クタ電圧即ち出力電圧outにはVcc―IcR0の電圧
が生じる。コレクタ電流Icが温度依存性を有する
ことは周知の如くであり、従つてコレクタ電流Ic
に依つて発生するジヤンクシヨンの熱に依り、温
度が上昇するとコレクタ電流Icは増し、コレクタ
電圧即ち出力電圧outは低くなる。第５図に出力
電圧outと時間の関係を示す。時間T0まではジヤ
ンクシヨンの温度は氷５が放熱器１に接触してい
るか否かにかかわらず同様に上昇するので、出力
電圧outも同様に小さくなる。その後は、氷５が
放熱器１に接触してない場合は第３図ａで示され
る如くジヤンクシヨン温度が上昇するため出力電
圧outは第５図ｃで示される如く減少して行く。
一方氷５が放熱器１に接触している場合には第３
図ｂに示される如くジヤンクシヨン温度が短かい
間に一定となるため、出力電圧outは第５図ｄで
示される如く、短時間に一定電圧となるのであ
る。従つて時間T0及びT1に於ける出力電圧を測
定し、その差が一定レベル以上であれば氷５が無
いと判断でき一定レベル以下であれば氷５が有る
と判断できるのである。
Trを用いた場合の回路図であり、トランジスタ
Trのコレクタには負荷抵抗R0が電源電圧Vccと
の間に接続され、またベース−コレクタ間及びベ
ース−エミツタ間には分割抵抗RB1及びRB2が
各々接続されている。今電源電圧Vccを印加する
と、分割抵抗RB1及びRB2に依つて決定されるコ
レクタ電流Icが負荷抵抗R0を介して流れ、コレ
クタ電圧即ち出力電圧outにはVcc―IcR0の電圧
が生じる。コレクタ電流Icが温度依存性を有する
ことは周知の如くであり、従つてコレクタ電流Ic
に依つて発生するジヤンクシヨンの熱に依り、温
度が上昇するとコレクタ電流Icは増し、コレクタ
電圧即ち出力電圧outは低くなる。第５図に出力
電圧outと時間の関係を示す。時間T0まではジヤ
ンクシヨンの温度は氷５が放熱器１に接触してい
るか否かにかかわらず同様に上昇するので、出力
電圧outも同様に小さくなる。その後は、氷５が
放熱器１に接触してない場合は第３図ａで示され
る如くジヤンクシヨン温度が上昇するため出力電
圧outは第５図ｃで示される如く減少して行く。
一方氷５が放熱器１に接触している場合には第３
図ｂに示される如くジヤンクシヨン温度が短かい
間に一定となるため、出力電圧outは第５図ｄで
示される如く、短時間に一定電圧となるのであ
る。従つて時間T0及びT1に於ける出力電圧を測
定し、その差が一定レベル以上であれば氷５が無
いと判断でき一定レベル以下であれば氷５が有る
と判断できるのである。
尚出力電圧の測定及び氷の有無の判断をマイク
ロコンピユータで行えばより一層確実な判断がで
きる。
ロコンピユータで行えばより一層確実な判断がで
きる。
本実施例に於いて物体検出素子を氷の検出を例
に説明したが、放熱器に接触する物体が大きな熱
容量を有し、熱ツエナー効果を与えるものであれ
ば氷に限らず何でも検出可能となる。
に説明したが、放熱器に接触する物体が大きな熱
容量を有し、熱ツエナー効果を与えるものであれ
ば氷に限らず何でも検出可能となる。
上述の如く本発明に依れば、熱良導性の放熱器
に半導体素子を熱的に結合して固着し、その検出
素子全体としての熱的な時定数が、物体が接触し
た場合に減少することを利用し、物体の有無を検
出するものであり、物体検出素子に可動部分が無
いため構造が簡単となり、機械的強度が増すもの
で、更に電気的信号に依り検出するため誤動作が
無く確実な検出が行なえるものである。特に、本
発明では、放熱器として一端が閉じられ他端に開
口部を有するパイプ状のものを用い、内部に半導
体素子を固着し、半導体素子のリード線を導出し
た状態で開口部を封止するようにしたので、小型
で耐久性の優れた検出素子を実現でき、氷と直接
接触する製氷機等に於ける氷の検出に好適とな
る。
に半導体素子を熱的に結合して固着し、その検出
素子全体としての熱的な時定数が、物体が接触し
た場合に減少することを利用し、物体の有無を検
出するものであり、物体検出素子に可動部分が無
いため構造が簡単となり、機械的強度が増すもの
で、更に電気的信号に依り検出するため誤動作が
無く確実な検出が行なえるものである。特に、本
発明では、放熱器として一端が閉じられ他端に開
口部を有するパイプ状のものを用い、内部に半導
体素子を固着し、半導体素子のリード線を導出し
た状態で開口部を封止するようにしたので、小型
で耐久性の優れた検出素子を実現でき、氷と直接
接触する製氷機等に於ける氷の検出に好適とな
る。
第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図
は第１図に示した実施例の熱的等価回路、第３図
はジヤンクシヨン温度特性図、第４図は第１図に
示した実施例に用いられる回路図、第５図は出力
電圧特性図である。 １……放熱器、２……半導体素子、３……リー
ド線、４……封止部、５……氷、６……熱源、７
……熱ツエナーである。
は第１図に示した実施例の熱的等価回路、第３図
はジヤンクシヨン温度特性図、第４図は第１図に
示した実施例に用いられる回路図、第５図は出力
電圧特性図である。 １……放熱器、２……半導体素子、３……リー
ド線、４……封止部、５……氷、６……熱源、７
……熱ツエナーである。
Claims (1)
- １ PN接合部を有する半導体素子と、一端が閉
じられ他端に開口部を有するパイプ状であつて、
前記半導体素子が熱的結合するよう内部に固着さ
れ、前記半導体素子のリード線を前記開口部より
外部へ導出した状態で該開口部が封止され、前記
リード線を通して前記半導体素子に電流を流すこ
とにより前記PN接合部に生ずる熱を放熱させる
ための放熱器とを備え、前記半導体素子に電流を
流したときの前記PN接合部の温度上昇が前記放
熱器に物体が接触しているか否かで異なることに
依つて物体の有無を検出することを特徴とする物
体検出素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9076079A JPS5614172A (en) | 1979-07-16 | 1979-07-16 | Body detecting element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9076079A JPS5614172A (en) | 1979-07-16 | 1979-07-16 | Body detecting element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5614172A JPS5614172A (en) | 1981-02-10 |
| JPS6326855B2 true JPS6326855B2 (ja) | 1988-05-31 |
Family
ID=14007555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9076079A Granted JPS5614172A (en) | 1979-07-16 | 1979-07-16 | Body detecting element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5614172A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50941A (ja) * | 1973-05-08 | 1975-01-08 | ||
| JPS5093694A (ja) * | 1973-12-21 | 1975-07-25 | ||
| JPS5612568A (en) * | 1979-07-11 | 1981-02-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Body detecting device |
-
1979
- 1979-07-16 JP JP9076079A patent/JPS5614172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5614172A (en) | 1981-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4319233A (en) | Device for electrically detecting a liquid level | |
| CA1272517A (en) | Integrated semiconductor resistance temperature and resistive heater | |
| US4845978A (en) | Determining moisture content of a medium | |
| US4685081A (en) | Peltier junction used for thermal control of solid state devices | |
| US7011444B2 (en) | Fire sensor | |
| JP5736226B2 (ja) | パワー半導体の温度を決定するための方法 | |
| US3309881A (en) | Black body radiation source | |
| US3196629A (en) | Refrigeration head pressure control systems | |
| JP5514071B2 (ja) | 温度センサ | |
| CN101556179A (zh) | 自加热热敏元件及其所组装的液位检测器 | |
| US4065760A (en) | Liquid level sensor | |
| US6830373B2 (en) | Temperature measurement device | |
| US3600650A (en) | Protected semiconductor device having sensor thermally coupled to electrode | |
| JPH0251129B2 (ja) | ||
| US4775831A (en) | In-line determination of presence of liquid phase moisture in sealed IC packages | |
| JPS6326855B2 (ja) | ||
| KR20150031709A (ko) | 가스센서패키지 | |
| US6917296B2 (en) | Fire heat sensor | |
| EP0217620B1 (en) | Temperature sensor | |
| JP2014149300A (ja) | 温度センサ | |
| US10088369B2 (en) | Arrangement of a temperature sensor with an electrically insulating covering | |
| JPS631535B2 (ja) | ||
| US3503260A (en) | Pyrometer construction | |
| US3832702A (en) | Latching means for sensing apparatus | |
| CN101123026B (zh) | 一种带有电子开关组件的线型感温火灾探测器 |