JPS6039510A - 液面検出素子 - Google Patents
液面検出素子Info
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- JPS6039510A JPS6039510A JP14756883A JP14756883A JPS6039510A JP S6039510 A JPS6039510 A JP S6039510A JP 14756883 A JP14756883 A JP 14756883A JP 14756883 A JP14756883 A JP 14756883A JP S6039510 A JPS6039510 A JP S6039510A
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- heater
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
- G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、導電性もしくは絶縁性液体の液面を幅広い使
用温度範囲で検出応答性がよく、長寿命の液面検出素子
に関するものである。
用温度範囲で検出応答性がよく、長寿命の液面検出素子
に関するものである。
従来から、液体中と気体中の放熱係数の違いにより生ず
る温度差を利用して液面を検出する液面検出素子は広く
知られており、例えばサーミスタに直接通電して発熱さ
せ、そのサーミスタを直接液体に接触させて、空気中と
液体中の放熱係数の差による電気抵抗の変化を検出する
ものが知らitでいる。しかしながら、サーミスタを直
接液体に接触させる従来の素子は、サーミスタの腐食、
不純物付着、摩耗等による経時変化が大きく、しかも導
電性液体の液面検出には利用できなし)ものであった。
る温度差を利用して液面を検出する液面検出素子は広く
知られており、例えばサーミスタに直接通電して発熱さ
せ、そのサーミスタを直接液体に接触させて、空気中と
液体中の放熱係数の差による電気抵抗の変化を検出する
ものが知らitでいる。しかしながら、サーミスタを直
接液体に接触させる従来の素子は、サーミスタの腐食、
不純物付着、摩耗等による経時変化が大きく、しかも導
電性液体の液面検出には利用できなし)ものであった。
本発明は、これらの欠点を解決するためになされたもの
で、幅広い使用温度範囲で導電性、絶縁性を問わず、液
体の液面を応答性よく、長時間にわたって安定に検出す
ることを目的とするものである。
で、幅広い使用温度範囲で導電性、絶縁性を問わず、液
体の液面を応答性よく、長時間にわたって安定に検出す
ることを目的とするものである。
本発明の第2の目的は、連続的もしくは段階的な液面検
出をlljl便に行うことにある。
出をlljl便に行うことにある。
すなわち、本発明の第1の発明は、電気絶縁性セラミッ
ク体と、該電気絶縁性セラミック体に密接して設けられ
るヒータと、該ヒータGこ隣接して設けられる測温素子
と、該ヒータと該測温素子とに接続される導体路と、該
導体路の所定部分とヒータと測温素子とを被覆し且つ電
気絶縁性ゼラミツク体の少なくとも一部に密着されてい
るセラミック被覆層とを備えている液面検出素子であり
、第2の発明は、電気絶縁性セラミック体と、互いに類
似する温度特性を有する測温素子および温度補償用素子
の少なくとも一対と、該素子のそれぞれに接続された導
体路と、少なくとも該測温素子の全体と該導体路の一部
分とを被覆し且つ該電気絶縁性セラミック体の少なくと
も一部に密着されているセラミック被覆層とを備えてい
る液m1検出素子である。
ク体と、該電気絶縁性セラミック体に密接して設けられ
るヒータと、該ヒータGこ隣接して設けられる測温素子
と、該ヒータと該測温素子とに接続される導体路と、該
導体路の所定部分とヒータと測温素子とを被覆し且つ電
気絶縁性ゼラミツク体の少なくとも一部に密着されてい
るセラミック被覆層とを備えている液面検出素子であり
、第2の発明は、電気絶縁性セラミック体と、互いに類
似する温度特性を有する測温素子および温度補償用素子
の少なくとも一対と、該素子のそれぞれに接続された導
体路と、少なくとも該測温素子の全体と該導体路の一部
分とを被覆し且つ該電気絶縁性セラミック体の少なくと
も一部に密着されているセラミック被覆層とを備えてい
る液m1検出素子である。
本発明の詳細を以下に説明する。
まず、第1の発明は、液体中と気体中の放熱係数の違い
によりヒータで加熱される測温素子に生ずる温度差を電
圧もしくは電流の差として出力し液面を検出することを
原理とするものである。
によりヒータで加熱される測温素子に生ずる温度差を電
圧もしくは電流の差として出力し液面を検出することを
原理とするものである。
従って、本発明においては、電気絶縁性セラミック体、
セラミック被覆層等の液面検出素子の各構成材料は耐熱
衝撃性を有することが好ましく、また電気絶縁性が保証
される程度においてヒータと測温素子とはできる限り門
i接されていることが好ましい。すなわち、測温素子は
、ヒータが設けられる電気絶縁性セラミンク体上に該ヒ
ータに近接して設けられてもよく、ヒータの上に電気絶
縁材を介在して設けられてもよい。また、電気絶縁性セ
ラミック体に設けられるヒータは測温素子を加熱するも
のであるので、該電気絶縁性セラミック体は熱伝導がよ
い材質で、しかも熱抵抗が小さい構成とすることが好ま
しいっすなわち、ヒータは電気絶縁性セラミック体の表
面に密着して設けられたり、あるいは電気絶縁性セラミ
ック体中に設けられてもよい。
セラミック被覆層等の液面検出素子の各構成材料は耐熱
衝撃性を有することが好ましく、また電気絶縁性が保証
される程度においてヒータと測温素子とはできる限り門
i接されていることが好ましい。すなわち、測温素子は
、ヒータが設けられる電気絶縁性セラミンク体上に該ヒ
ータに近接して設けられてもよく、ヒータの上に電気絶
縁材を介在して設けられてもよい。また、電気絶縁性セ
ラミック体に設けられるヒータは測温素子を加熱するも
のであるので、該電気絶縁性セラミック体は熱伝導がよ
い材質で、しかも熱抵抗が小さい構成とすることが好ま
しいっすなわち、ヒータは電気絶縁性セラミック体の表
面に密着して設けられたり、あるいは電気絶縁性セラミ
ック体中に設けられてもよい。
測温素子と、ヒータと、導体路の所定部分とを被覆する
セラミック被覆層は、導電性もしくは絶縁性のいずれの
検出液体に対しても少なくとも測温素子と検出液体とを
電気絶縁すると共に、耐蝕性を有する材質から構成され
る。また、このセラミック被覆層は前記の電気絶縁性セ
ラミック体と同様に熱伝導に優れしかも熱抵抗が小さい
構成とすることが好ましい。セラミック被覆層は、測温
素子とヒータとを検出液体と接触させないために設けら
れるので、電気絶縁性セラミック体の少なくとも一部に
封着されている必要がある。熱抵抗が小さく且つ小型化
するためには、セラミ2ツク被覆層が、電気絶縁性セラ
ミック体上に設けられた測温素子、ヒータとそれらに接
続されている導体路の一部とを密着して被覆することが
好ましい。測温素子は、サーミスタ、半導体等の感温素
子が用いられ、印刷法、スパッタリング蒸着等によって
形成されたものあるいは個別部品を用いてもよい。また
、液面の各レベルを段階的に検出するには、測温素子が
複数個用いられるが、この場合には複数個の測温素子を
直線状に設けることが好ましいうまた、測温素子は液面
検出素子の先端、すなわち、セラミック被覆層で覆われ
た電気絶縁性セラミック体の検出される液面側の端部か
ら5−以上離間して設けることが好ましい。この理由は
、液面検出素子の先端が液面から気中に曝されたとき、
液面検出素子の先端に液滴が残存すると測温素子の温度
上昇を妨害して応答時間に遅延をきたすためである。
セラミック被覆層は、導電性もしくは絶縁性のいずれの
検出液体に対しても少なくとも測温素子と検出液体とを
電気絶縁すると共に、耐蝕性を有する材質から構成され
る。また、このセラミック被覆層は前記の電気絶縁性セ
ラミック体と同様に熱伝導に優れしかも熱抵抗が小さい
構成とすることが好ましい。セラミック被覆層は、測温
素子とヒータとを検出液体と接触させないために設けら
れるので、電気絶縁性セラミック体の少なくとも一部に
封着されている必要がある。熱抵抗が小さく且つ小型化
するためには、セラミ2ツク被覆層が、電気絶縁性セラ
ミック体上に設けられた測温素子、ヒータとそれらに接
続されている導体路の一部とを密着して被覆することが
好ましい。測温素子は、サーミスタ、半導体等の感温素
子が用いられ、印刷法、スパッタリング蒸着等によって
形成されたものあるいは個別部品を用いてもよい。また
、液面の各レベルを段階的に検出するには、測温素子が
複数個用いられるが、この場合には複数個の測温素子を
直線状に設けることが好ましいうまた、測温素子は液面
検出素子の先端、すなわち、セラミック被覆層で覆われ
た電気絶縁性セラミック体の検出される液面側の端部か
ら5−以上離間して設けることが好ましい。この理由は
、液面検出素子の先端が液面から気中に曝されたとき、
液面検出素子の先端に液滴が残存すると測温素子の温度
上昇を妨害して応答時間に遅延をきたすためである。
また、検出液滴が検出素子面に残存しないようにするた
め、あるいは検出液体中の不純物等が検出素子表面に付
着することを防止するために、本発明の液面検出素子の
表面に釉薬、ガラス、プラスチック等をコーテングして
もよい。
め、あるいは検出液体中の不純物等が検出素子表面に付
着することを防止するために、本発明の液面検出素子の
表面に釉薬、ガラス、プラスチック等をコーテングして
もよい。
本発明の液面検出素子を広い温度範囲の液体に適用する
には、湿度補償用素子をヒータの熱影響がない部分の電
気絶縁性セラミック体あるいはセラミック被覆層に設け
ることが好ましい。なお、抵抗、電位差もしくは起電力
等に関するこの温度補償用素子の温度特性は、測温素子
の温度特性と類似していることが好ましい。
には、湿度補償用素子をヒータの熱影響がない部分の電
気絶縁性セラミック体あるいはセラミック被覆層に設け
ることが好ましい。なお、抵抗、電位差もしくは起電力
等に関するこの温度補償用素子の温度特性は、測温素子
の温度特性と類似していることが好ましい。
次に本発明の第2の発明について説明すると、第1の発
明と異なる点は、第1の発明のヒータの機能を、測温素
子の自己発熱によって達成している点が異なるものであ
って、その他の構成および目的はほぼ第1の発明と同じ
であるので詳細は省略する。
明と異なる点は、第1の発明のヒータの機能を、測温素
子の自己発熱によって達成している点が異なるものであ
って、その他の構成および目的はほぼ第1の発明と同じ
であるので詳細は省略する。
本発明の実施例を第1図から第18図を用いて説明する
。
。
第1図Ca)に示すように電気絶縁性セラミックス体と
して用いるアルミナ磁器板1上に、スクリーン印刷法に
より銀−パラジウム導体ペーストで電極2,2′、導体
路8、電源電圧端子4、信号電圧端子5および接地端子
6を印刷し、乾燥後大気中、850°Cで焼成した。同
様に酸化ルテニウム抵抗体ペーストでヒータ7を印刷し
、乾燥後大気中850°Cで焼成した。次に測温素子と
してサーミスタチップ8を電極2,2/に銀ロウ付けし
、セラミックス被M層として、アルミナ磁器板1′にB
aO−PbO−Sin、 −ZrO2系ガラス粉末とア
クリル系樹脂粉末とテルピネオールとを20−1:10
の重量比で混合したペーストを塗布し、80°Cで10
分間乾燥したものを積層し大気中850°Cで焼成した
。この液面検出素子ではサーミスタチップの端面は検出
素子先端よりQmtqgして設けである。
して用いるアルミナ磁器板1上に、スクリーン印刷法に
より銀−パラジウム導体ペーストで電極2,2′、導体
路8、電源電圧端子4、信号電圧端子5および接地端子
6を印刷し、乾燥後大気中、850°Cで焼成した。同
様に酸化ルテニウム抵抗体ペーストでヒータ7を印刷し
、乾燥後大気中850°Cで焼成した。次に測温素子と
してサーミスタチップ8を電極2,2/に銀ロウ付けし
、セラミックス被M層として、アルミナ磁器板1′にB
aO−PbO−Sin、 −ZrO2系ガラス粉末とア
クリル系樹脂粉末とテルピネオールとを20−1:10
の重量比で混合したペーストを塗布し、80°Cで10
分間乾燥したものを積層し大気中850°Cで焼成した
。この液面検出素子ではサーミスタチップの端面は検出
素子先端よりQmtqgして設けである。
この液面検出素子のヒータと測温素子との電気的接続法
を第1図(b)に示す。第1図(blに記載したヒータ
7の抵抗は80Ω、サーミスタ11の抵抗は25°Cで
810にΩであり、サーミスタ定数は4500にであっ
た。
を第1図(b)に示す。第1図(blに記載したヒータ
7の抵抗は80Ω、サーミスタ11の抵抗は25°Cで
810にΩであり、サーミスタ定数は4500にであっ
た。
本発明の電気絶縁性セラミック体としては、第1図1a
lのアルミナ磁器板に限定されるものではなく、ジルコ
ニア、シリコンナイトライド、シリカ、ムライト、ベリ
リア、コージェライト、結晶化ガ、ラス等の熱伝導率の
高い電気絶縁性セラミック材料が好ましく、これらのセ
ラミック材料の焼成体もしくはグリーンシートを使用す
ることができ、さらには、これらの焼成体、グリーンシ
ート上に電気絶縁性セラミック材料をスクリーン印刷し
たもの、もしくは蒸着法、スパッタリング法、イオンブ
レーティング法またはCVD法等によって電気絶縁性セ
ラミック材料の薄膜を形成したものなどを使用すること
ができる。
lのアルミナ磁器板に限定されるものではなく、ジルコ
ニア、シリコンナイトライド、シリカ、ムライト、ベリ
リア、コージェライト、結晶化ガ、ラス等の熱伝導率の
高い電気絶縁性セラミック材料が好ましく、これらのセ
ラミック材料の焼成体もしくはグリーンシートを使用す
ることができ、さらには、これらの焼成体、グリーンシ
ート上に電気絶縁性セラミック材料をスクリーン印刷し
たもの、もしくは蒸着法、スパッタリング法、イオンブ
レーティング法またはCVD法等によって電気絶縁性セ
ラミック材料の薄膜を形成したものなどを使用すること
ができる。
本発明のヒータ材料としては、第1図1alの酸イツト
リウムに限定されるものではなく、タングステン、モリ
ブデン、白金、銀−パラジウム、ニッケル、ランタンポ
ライド、イツトリウムポライド、カルシウムポライド、
ポライド、稀土類硼素化物、ニクロム、タングステンカ
ーバイド等の金属もしくは全科化合物が好ましく、例え
ば、これらの金属もしくは化合物をペースト状にして、
あるいはこれらの金属もしくは化合物の粉末と該電気絶
縁性セラミック材料の粉末との混合物をペースト状にし
てスクリーン印刷する厚膜形成法、もしくは真空蒸着法
\、イオンプレーテング法またはスパッタリング法、C
VD法等の薄膜形成法で本発明のヒータを形成する。ヒ
ータの容量としては10 mW〜IOWが好ましい。
リウムに限定されるものではなく、タングステン、モリ
ブデン、白金、銀−パラジウム、ニッケル、ランタンポ
ライド、イツトリウムポライド、カルシウムポライド、
ポライド、稀土類硼素化物、ニクロム、タングステンカ
ーバイド等の金属もしくは全科化合物が好ましく、例え
ば、これらの金属もしくは化合物をペースト状にして、
あるいはこれらの金属もしくは化合物の粉末と該電気絶
縁性セラミック材料の粉末との混合物をペースト状にし
てスクリーン印刷する厚膜形成法、もしくは真空蒸着法
\、イオンプレーテング法またはスパッタリング法、C
VD法等の薄膜形成法で本発明のヒータを形成する。ヒ
ータの容量としては10 mW〜IOWが好ましい。
本発明の測温素子としては、第11m(a+のサーミス
タチップの他に例えばIn 、 Co 、 Ni 、
Feなどの遷移金属の酸化物またはSiOr Ti0B
などの焼結体よりなるサーミスタもしくはBaTi0.
または(Ba 、 Sr ) Tie、または(Ba
+ pb ) T108などの焼結体よりなる正特性サ
ーミスタもしくは酸化バナジウム系の焼結体よりなるO
TR等の温度抵抗変化の大きい感温半導体、もしくはS
i、 Ge 、 GaAS lCd5 、 ZnOなど
に多量の不純物を加えないで用いる真性半導体、もしく
はsi、 、 GaAsなどの半導体を用いたダイオー
ドまたはトランジスタなどの接合素子もしくは銅−コン
スタンクン、鉄−コンスタンタン、クロメル−アルメル
、クロメル−コンスタンタンなどの熱電対が好ましいも
のである。
タチップの他に例えばIn 、 Co 、 Ni 、
Feなどの遷移金属の酸化物またはSiOr Ti0B
などの焼結体よりなるサーミスタもしくはBaTi0.
または(Ba 、 Sr ) Tie、または(Ba
+ pb ) T108などの焼結体よりなる正特性サ
ーミスタもしくは酸化バナジウム系の焼結体よりなるO
TR等の温度抵抗変化の大きい感温半導体、もしくはS
i、 Ge 、 GaAS lCd5 、 ZnOなど
に多量の不純物を加えないで用いる真性半導体、もしく
はsi、 、 GaAsなどの半導体を用いたダイオー
ドまたはトランジスタなどの接合素子もしくは銅−コン
スタンクン、鉄−コンスタンタン、クロメル−アルメル
、クロメル−コンスタンタンなどの熱電対が好ましいも
のである。
これらの測温素子材料をチップ状あるいはペースト状に
し、スクリーン印刷法あるいは真空蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンプレーテング法、CVD法などにより形
成することができる。
し、スクリーン印刷法あるいは真空蒸着法、スパッタリ
ング法、イオンプレーテング法、CVD法などにより形
成することができる。
また本発明の導体路としては第1図(a)の銀ノぐラジ
ウムの他に銅、タングステン、モリブデン、白金、金、
ニッケルなどをペースト状にしてスクリーン印刷したも
の・、もしくは真空前着またはスパッタリング、イオン
プレーテング法、CVD法により形成したものが好まし
いものである。
ウムの他に銅、タングステン、モリブデン、白金、金、
ニッケルなどをペースト状にしてスクリーン印刷したも
の・、もしくは真空前着またはスパッタリング、イオン
プレーテング法、CVD法により形成したものが好まし
いものである。
本発明のセラミックス被覆層は、第1図(川のアルミナ
磁器板の他に、セラミックス板で、前記電気絶縁性セラ
ミックス体との接触面にペースト状のガラスを塗布した
もの、もしくはセラミックス材料をスクリーン印刷した
印刷膜、もしくはそのセラミックスグリーンシート、も
しくは蒸着法、イオンプレーテング法、スパッタリング
法またはCVD法によって形成されたセラミックスの薄
膜などが好ましい。そしてセラミックス被覆層の厚さは
1μ〜1m力りが好ましい。
磁器板の他に、セラミックス板で、前記電気絶縁性セラ
ミックス体との接触面にペースト状のガラスを塗布した
もの、もしくはセラミックス材料をスクリーン印刷した
印刷膜、もしくはそのセラミックスグリーンシート、も
しくは蒸着法、イオンプレーテング法、スパッタリング
法またはCVD法によって形成されたセラミックスの薄
膜などが好ましい。そしてセラミックス被覆層の厚さは
1μ〜1m力りが好ましい。
また本発明において、ヒータと測温素子との電気的接続
法は、第1開山)に示すような1端子共通、2電圧端子
法の他に第2図に示すような並列法あるいは第8図に示
すような完全独立配線法あるい、は第4図に示すような
ヒータで半導体素子を分圧する方法などが好ましく、選
択して使用することができる。
法は、第1開山)に示すような1端子共通、2電圧端子
法の他に第2図に示すような並列法あるいは第8図に示
すような完全独立配線法あるい、は第4図に示すような
ヒータで半導体素子を分圧する方法などが好ましく、選
択して使用することができる。
第1図falの液面検出素子を用いて印加電圧12V1
分圧抵・抗100 KQとし、25°Cで水面検出を行
ったときの測定回路を第5図(a)に、応答性の結果を
第5図(b)に示ずつ液体検出電圧を8.7v、気体検
出電圧を8.7■と設定したとき、第5図+b)の結果
では、測温素子が気体中にあり出力電圧が0.8vで一
定な状態から測温素子が液体中に導入されると直ちに出
力電圧が上昇し8.7■になるまでの時間が液体検出応
答時間に相当する。
分圧抵・抗100 KQとし、25°Cで水面検出を行
ったときの測定回路を第5図(a)に、応答性の結果を
第5図(b)に示ずつ液体検出電圧を8.7v、気体検
出電圧を8.7■と設定したとき、第5図+b)の結果
では、測温素子が気体中にあり出力電圧が0.8vで一
定な状態から測温素子が液体中に導入されると直ちに出
力電圧が上昇し8.7■になるまでの時間が液体検出応
答時間に相当する。
次に、測温素子が液体中にあり出力電圧が6.6■で飽
和した状態から、測温素子が気体中に導入されると直ち
に出力電圧が下がり3.7vになるまでの時間が気体検
出応答時間に相当する。したがって、液体検出応答時間
は約0.7秒、気体検出応答時間は約5秒になり応答性
が優れ、特に気体検出応答時間が従来の液面検出素子に
比べ極めて短かく、測温素子にヒータを瞬接させた本発
明の特長が明らかになった。
和した状態から、測温素子が気体中に導入されると直ち
に出力電圧が下がり3.7vになるまでの時間が気体検
出応答時間に相当する。したがって、液体検出応答時間
は約0.7秒、気体検出応答時間は約5秒になり応答性
が優れ、特に気体検出応答時間が従来の液面検出素子に
比べ極めて短かく、測温素子にヒータを瞬接させた本発
明の特長が明らかになった。
さらに、極めて短い応答時間で検出するためには検出素
子に耐熱衝撃性が要求されるので、第5図(blの結果
よ、り本発明の液面検出素子が耐熱衝撃性に優れたもの
であることも明らかになった。
子に耐熱衝撃性が要求されるので、第5図(blの結果
よ、り本発明の液面検出素子が耐熱衝撃性に優れたもの
であることも明らかになった。
また本発明の液面検出素子において、電気紬縁性セラミ
ックス体に密接し且つ実質的にヒータの影響を受けない
位置に該測温素子に類似した温度特性を有する温度補償
用素子を設け、より広い使用温度範囲で応答性よく液面
検出を行った実施例を次に説明する。すなわち第6E2
4に示すように、厚さ800ミクロンのアルミナグリー
ンシー ト18上にスクリーン印刷法によりタングステ
ン粉末50重量%、アルミナ粉末20重量%、エチルセ
ルロース3.5重量%、テトラリン26.5重量%より
なる抵抗体ペーストでヒータ7を、そしてタングステン
粉末67.5重量%、アルミナ:シリカ:カルシアの重
鍛比45 : a : 2よりなる混合粉末7.5重量
%、エチルセルロース3.5重量%、テトラリン21.
5重量%よりなる導体ペーストで導体路3、電源電圧端
子4、信号電圧端子5および接地端子6を印刷する。8
0℃で10分間乾燥後、ピアホール14 、14’を残
すように、アルミナペースト層15をスクリーン印刷し
て、乾燥し、もう一度スクリーン印刷し、乾燥シて厚さ
20ミクロンの層を得た。
ックス体に密接し且つ実質的にヒータの影響を受けない
位置に該測温素子に類似した温度特性を有する温度補償
用素子を設け、より広い使用温度範囲で応答性よく液面
検出を行った実施例を次に説明する。すなわち第6E2
4に示すように、厚さ800ミクロンのアルミナグリー
ンシー ト18上にスクリーン印刷法によりタングステ
ン粉末50重量%、アルミナ粉末20重量%、エチルセ
ルロース3.5重量%、テトラリン26.5重量%より
なる抵抗体ペーストでヒータ7を、そしてタングステン
粉末67.5重量%、アルミナ:シリカ:カルシアの重
鍛比45 : a : 2よりなる混合粉末7.5重量
%、エチルセルロース3.5重量%、テトラリン21.
5重量%よりなる導体ペーストで導体路3、電源電圧端
子4、信号電圧端子5および接地端子6を印刷する。8
0℃で10分間乾燥後、ピアホール14 、14’を残
すように、アルミナペースト層15をスクリーン印刷し
て、乾燥し、もう一度スクリーン印刷し、乾燥シて厚さ
20ミクロンの層を得た。
次に前述の導体ペーストで電極2 、2’、 2’、
2″を印刷し、さらに導体ペーストでピアホールを充た
した。乾燥後、水素雰囲気中1400℃で焼成し、電気
絶縁性セラミック体としての焼成体16を得た。次に焼
成体16の上に測温素子としてSiCよりなるサーミス
タ#膜17と温度補償用素子としてSiOよりなるサー
ミスタ薄枠17’をスパッタリングで形成し、セラミッ
ク被覆層としてアルミナペースト層15と同一組成のア
ルミナペースト層15’を厚さ20 ミクロンに印刷し
、再度水素雰朋気中14oO°Cで焼成し、液面検出素
子を得た。ただし、第6図に示すようにサーミスタ薄膜
17は液面検出素子先端より5111#I 離して形成
しである。この液面検出素子を用い、印加電圧12Vで
水面検出を行ったときの測定回路を′fA7図1alに
示し、25°Cにおける応答性の結果を第7図fb)の
実線で、100″Cにおける応答性の結果を第7図I′
b)の破線で示す。第7図ta)に示した測温素子のサ
ーミスタの抵抗は25°Cで470 KQ、サーミスタ
定数は8000に、温度補償用素子のサーミスタの抵抗
は25°Cで100にΩ、サーミスタ定数は8000
Kであった。第7図(b)に示すように、液体検出電圧
を4.OV。
2″を印刷し、さらに導体ペーストでピアホールを充た
した。乾燥後、水素雰囲気中1400℃で焼成し、電気
絶縁性セラミック体としての焼成体16を得た。次に焼
成体16の上に測温素子としてSiCよりなるサーミス
タ#膜17と温度補償用素子としてSiOよりなるサー
ミスタ薄枠17’をスパッタリングで形成し、セラミッ
ク被覆層としてアルミナペースト層15と同一組成のア
ルミナペースト層15’を厚さ20 ミクロンに印刷し
、再度水素雰朋気中14oO°Cで焼成し、液面検出素
子を得た。ただし、第6図に示すようにサーミスタ薄膜
17は液面検出素子先端より5111#I 離して形成
しである。この液面検出素子を用い、印加電圧12Vで
水面検出を行ったときの測定回路を′fA7図1alに
示し、25°Cにおける応答性の結果を第7図fb)の
実線で、100″Cにおける応答性の結果を第7図I′
b)の破線で示す。第7図ta)に示した測温素子のサ
ーミスタの抵抗は25°Cで470 KQ、サーミスタ
定数は8000に、温度補償用素子のサーミスタの抵抗
は25°Cで100にΩ、サーミスタ定数は8000
Kであった。第7図(b)に示すように、液体検出電圧
を4.OV。
気体検出電圧を4.Ovとすると、測温素子が気体中か
ら・液体に接触したときの液体検出応答時間は25°C
で約0.1秒、100°Cで約0.1秒で、出力電圧が
飽和して更に気体に接触したときの気体検出応答時間は
25℃で約0.4秒、100°Cで約0.6秒となり、
応答性が優れ、しかも温度が大きく異なる条件下におい
ても同一検出電圧の検出を行うことができた。またこの
検出素子先端を120’Cの水中に1000時間浸時間
後も何等劣化を認めなかった。
ら・液体に接触したときの液体検出応答時間は25°C
で約0.1秒、100°Cで約0.1秒で、出力電圧が
飽和して更に気体に接触したときの気体検出応答時間は
25℃で約0.4秒、100°Cで約0.6秒となり、
応答性が優れ、しかも温度が大きく異なる条件下におい
ても同一検出電圧の検出を行うことができた。またこの
検出素子先端を120’Cの水中に1000時間浸時間
後も何等劣化を認めなかった。
なお本発明の温度補イH用素子の材料としては、測温素
子の材料と同様のものを使用することができ、本発明の
ヒータと測温素子は例えば第11yJに示すように両方
全量じ電気絶縁性セラミックス体表面に並置するかある
いは第6図に示すようにヒータと測温素子の内一方を電
気絶縁性セラミック体表面に密接し、他方を該電気絶縁
性セラミック体内に設置rtする構造等をとることによ
って好ましく使用することができろう 更に本発明の?1I11湛素子と温度補償用素子の電気
的接続法は第8図に示すような直列接続あるいは第9図
に示すような並列接続あるいは第10.図に示すように
これらをブリッジ回路の一部とする方法、あるいは第1
1図に示すように2つの独立配線とする方法を選択して
使用することができるっ次に本発明の他の具体例を第1
2図(a) 、 (blに示、す。
子の材料と同様のものを使用することができ、本発明の
ヒータと測温素子は例えば第11yJに示すように両方
全量じ電気絶縁性セラミックス体表面に並置するかある
いは第6図に示すようにヒータと測温素子の内一方を電
気絶縁性セラミック体表面に密接し、他方を該電気絶縁
性セラミック体内に設置rtする構造等をとることによ
って好ましく使用することができろう 更に本発明の?1I11湛素子と温度補償用素子の電気
的接続法は第8図に示すような直列接続あるいは第9図
に示すような並列接続あるいは第10.図に示すように
これらをブリッジ回路の一部とする方法、あるいは第1
1図に示すように2つの独立配線とする方法を選択して
使用することができるっ次に本発明の他の具体例を第1
2図(a) 、 (blに示、す。
すなわち、電気絶縁性セラミックス体としてのアルミナ
・シリカ系セラミックグリーンシート2゜上に、スクリ
ーン印刷法により酸化ルテニウムの抵抗体ペーストでヒ
ータ7を、銀パラジウム導体ペーストで電極2、導体路
8、端子4,5.6を印刷した。次に80″Cで乾燥後
、マンガン・コバルト・ニッケル系、サーミスタペース
ト21 、21’を印刷した。乾燥後、セラミックグリ
ーンシート20 、20’を熱圧着して積層し、さらに
金属棒に巻いて円管状のグリーンシート積層体22とし
、大気中900℃で焼成した。このように、本発明の液
面検出素子の形状としては板状、棒状もしくは管状のも
のが好ましく使用することができる。
・シリカ系セラミックグリーンシート2゜上に、スクリ
ーン印刷法により酸化ルテニウムの抵抗体ペーストでヒ
ータ7を、銀パラジウム導体ペーストで電極2、導体路
8、端子4,5.6を印刷した。次に80″Cで乾燥後
、マンガン・コバルト・ニッケル系、サーミスタペース
ト21 、21’を印刷した。乾燥後、セラミックグリ
ーンシート20 、20’を熱圧着して積層し、さらに
金属棒に巻いて円管状のグリーンシート積層体22とし
、大気中900℃で焼成した。このように、本発明の液
面検出素子の形状としては板状、棒状もしくは管状のも
のが好ましく使用することができる。
また本発明の液面検出素子においては、ヒータに随接し
た複数の測温素子をほぼ直線上に配列することにより段
階的な液面検出が可能となり、より好ましく使用するこ
とができる。その具体例を第18図Ca)に示す。第1
3図(alの液面検出素子における複数の測温素子の電
気的接続法を第18図Ca)に示すが、複数の測温素子
の電気的接続法としては第18図(′b)に示すような
直列接続の他に、第14図に示すような直列接続の任意
の素子端子を取り出す方法または第15図に示すような
全素子の一端を共通として、多端を全て取り出す方法ま
たはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
た複数の測温素子をほぼ直線上に配列することにより段
階的な液面検出が可能となり、より好ましく使用するこ
とができる。その具体例を第18図Ca)に示す。第1
3図(alの液面検出素子における複数の測温素子の電
気的接続法を第18図Ca)に示すが、複数の測温素子
の電気的接続法としては第18図(′b)に示すような
直列接続の他に、第14図に示すような直列接続の任意
の素子端子を取り出す方法または第15図に示すような
全素子の一端を共通として、多端を全て取り出す方法ま
たはこれらの組み合わせなどを用いることができる。
更に液面の推移に応じて連続的に液面検出ができるよう
に測温素子を所定の長さに設定した具体例を第16図に
示す。すなわち、第16図に記載した本発明の液面検出
素子は第6図のSiCよりなるサーミスタ薄膜17 、
17’の代りに、所定の長さのサーミスタペースト21
、21’をスクリーン印刷し、乾燥後、大気中850
℃にて焼成し、焼成体16とアルミナ磁器板lを第1図
に示す実施例と同様にしてガラス封着したものである。
に測温素子を所定の長さに設定した具体例を第16図に
示す。すなわち、第16図に記載した本発明の液面検出
素子は第6図のSiCよりなるサーミスタ薄膜17 、
17’の代りに、所定の長さのサーミスタペースト21
、21’をスクリーン印刷し、乾燥後、大気中850
℃にて焼成し、焼成体16とアルミナ磁器板lを第1図
に示す実施例と同様にしてガラス封着したものである。
また、第17図は測温素子にヒータを隣接させずに自己
発熱型の測温素子を用いた具体例である。
発熱型の測温素子を用いた具体例である。
すなわち、第17図に記載した本発明の液面検出、クリ
ーン印刷法により銀−パラジウム;導体ペーストで電極
2、導体路8、端子4,5.6を印刷し、乾燥後マンガ
ン・コバルト・ニッケル系サーミスタペースト21 、
21’を印刷し、さらに乾燥後厚さ80μmの前記結晶
化ガラスのペース)N24を印刷し、乾燥後大気中85
0 ’Cで焼成したものである。
ーン印刷法により銀−パラジウム;導体ペーストで電極
2、導体路8、端子4,5.6を印刷し、乾燥後マンガ
ン・コバルト・ニッケル系サーミスタペースト21 、
21’を印刷し、さらに乾燥後厚さ80μmの前記結晶
化ガラスのペース)N24を印刷し、乾燥後大気中85
0 ’Cで焼成したものである。
次に、液面検出素子先端とjl温素子との距廟が応答性
に及ぼす影響について説明する。すなわち、第1図1ω
に示す液面検出素子のす1°l造で、検出素子先端から
サーミスタチップまでのv+vaのみを2閂から6・戸
に変更した液面検出素子を用い、第1図υの測定回路で
、印可電圧12v1分圧抵抗100にΩとして25°C
の水面検出を行ったときの応答性の結果を第18図に示
す。この結果がら、液体検出電圧をL7V、気体検出電
圧を3.7■と設定したとき、液体検出応答時間は約0
.7秒、気体検出応答時間は約3秒となり、気体検出応
答時間において第1図中)に示す素子より大幅に改善さ
れて以上の説明から明らかなように、本発明の液面検出
素子は、電気絶縁性セラミックス体を用い、セラミック
ス被覆層によりヒータと、該ヒータに隣接して設けた測
温素子と、これらに接続された導体路の所定部分とを被
覆し、前記の電気絶縁性セラミックス体とセラミックス
被覆層とを密着したことによって、検出液体が導電性も
しくは絶縁性であることを問わずに、幅広い使用温度範
囲で応答性良く、液面検出を行うことができ、特にボイ
ラーの水面位置や、各種装置の冷却液の液面または洗濯
機等の水面等を検出することに有用であり、本発明は産
業上極めて有利な液面検出素子であるー
に及ぼす影響について説明する。すなわち、第1図1ω
に示す液面検出素子のす1°l造で、検出素子先端から
サーミスタチップまでのv+vaのみを2閂から6・戸
に変更した液面検出素子を用い、第1図υの測定回路で
、印可電圧12v1分圧抵抗100にΩとして25°C
の水面検出を行ったときの応答性の結果を第18図に示
す。この結果がら、液体検出電圧をL7V、気体検出電
圧を3.7■と設定したとき、液体検出応答時間は約0
.7秒、気体検出応答時間は約3秒となり、気体検出応
答時間において第1図中)に示す素子より大幅に改善さ
れて以上の説明から明らかなように、本発明の液面検出
素子は、電気絶縁性セラミックス体を用い、セラミック
ス被覆層によりヒータと、該ヒータに隣接して設けた測
温素子と、これらに接続された導体路の所定部分とを被
覆し、前記の電気絶縁性セラミックス体とセラミックス
被覆層とを密着したことによって、検出液体が導電性も
しくは絶縁性であることを問わずに、幅広い使用温度範
囲で応答性良く、液面検出を行うことができ、特にボイ
ラーの水面位置や、各種装置の冷却液の液面または洗濯
機等の水面等を検出することに有用であり、本発明は産
業上極めて有利な液面検出素子であるー
第1図(alは本発明の液面検出素子の一具体側の展開
構造を示す説明図、第1図I′b)、第2図ないし第4
図はそれぞれ本発明のヒータと測温素子との電気的接続
を示す説明図、第5図(a)、第5図fblは本発明の
液面検出素子の一実施例の測定回路と液面検出における
応答性測定結果を示す説明図、第6図は本発明の液面検
出素子の一興・体側の展開構造を示す説明図、第7図(
顧、第7図(′b)は本発明の液面検出素子の一実施例
の測定回路と液面検出における応答性測定結果を示す説
明図、第8図ないし第11図はそれぞれ本発明の測温素
子と温度補償素子との電気接続法を示す説明図、第12
図(a)は本発明の液面検出素子の一興体側の展開構造
を示す説明図、第12図(′b)は本発明の液面検出素
子の他の一具体側の断面を示す説明図、第13図(a)
は本発明の液面検出素子の他の一興体側の展開構造を示
す説明図、第18図(b)、第14図、第15図はそれ
ぞれ本発明の複数の測温素子の電気的接続を示す説明図
、第16図、第17図はそれぞれ本発明の液面検出素子
の一興体側の展開構造を示す説明図、第18FAは本発
明の液面検出素子の一実施例の測定回路と液面検出にお
ける応答性測定結果を示す説明図である。 1.1′・・・アルミナ磁器板、2 、2’、 2’、
2”・・電極、8・・・導体路、4・・・電源電圧端
子、5 、5’、 5’、 5”・・・信号電圧端子、
6・・・接地端子、7,7′・・・ヒータ1.8 、8
’・・・サーミスタチップ、9.・・直流!源、1’0
、10’・・・分圧抵抗、11,11′、11′、1
11・・・測温素子、12.12’・・・基準端子、1
8・・・アルミナグリーンシ・−ト、14.14’・・
・ピアホール、15 、15’・・・アルミナペースト
層、16・・・焼成体、17.17’・・・サーミスタ
薄膜、18・・・温度補償用素子、19・・・分圧端子
、20.20’・・・アルミナ・シリカ系セラミックグ
リーンシー)、21.21’・・・マンガン・コバルト
・ニッケル系サーミスタペースト、22・・・グリーン
シート積層体、28・・・結晶化ガラス板、24・・結
晶化ガラスペースト層。 特許出願人 日本碍子株式会社 第1図 (bo) (a) 第6図 一14′ 第7図 (b) aq間げ幻 第8図 第1O図 第11図 第12図 (b) (b) 第17図 第18図 時間(e) 手続補正書 昭和59年8月28日 、事件の表示 昭和58年特許 願第1471i6B号5゜ 6゜ 7゜ 1、明細書第2頁第15行〜第16行中「液面を幅広い
使用温度範囲で」を「液面を検出する液面検出素子に閃
するものであり、更に計しくは幅広い使用温度範囲で」
と訂正する。 2、同第12頁第1行中「ヒータで半導体素子を」を[
ヒーターで屯源屯圧を」と訂正する。
構造を示す説明図、第1図I′b)、第2図ないし第4
図はそれぞれ本発明のヒータと測温素子との電気的接続
を示す説明図、第5図(a)、第5図fblは本発明の
液面検出素子の一実施例の測定回路と液面検出における
応答性測定結果を示す説明図、第6図は本発明の液面検
出素子の一興・体側の展開構造を示す説明図、第7図(
顧、第7図(′b)は本発明の液面検出素子の一実施例
の測定回路と液面検出における応答性測定結果を示す説
明図、第8図ないし第11図はそれぞれ本発明の測温素
子と温度補償素子との電気接続法を示す説明図、第12
図(a)は本発明の液面検出素子の一興体側の展開構造
を示す説明図、第12図(′b)は本発明の液面検出素
子の他の一具体側の断面を示す説明図、第13図(a)
は本発明の液面検出素子の他の一興体側の展開構造を示
す説明図、第18図(b)、第14図、第15図はそれ
ぞれ本発明の複数の測温素子の電気的接続を示す説明図
、第16図、第17図はそれぞれ本発明の液面検出素子
の一興体側の展開構造を示す説明図、第18FAは本発
明の液面検出素子の一実施例の測定回路と液面検出にお
ける応答性測定結果を示す説明図である。 1.1′・・・アルミナ磁器板、2 、2’、 2’、
2”・・電極、8・・・導体路、4・・・電源電圧端
子、5 、5’、 5’、 5”・・・信号電圧端子、
6・・・接地端子、7,7′・・・ヒータ1.8 、8
’・・・サーミスタチップ、9.・・直流!源、1’0
、10’・・・分圧抵抗、11,11′、11′、1
11・・・測温素子、12.12’・・・基準端子、1
8・・・アルミナグリーンシ・−ト、14.14’・・
・ピアホール、15 、15’・・・アルミナペースト
層、16・・・焼成体、17.17’・・・サーミスタ
薄膜、18・・・温度補償用素子、19・・・分圧端子
、20.20’・・・アルミナ・シリカ系セラミックグ
リーンシー)、21.21’・・・マンガン・コバルト
・ニッケル系サーミスタペースト、22・・・グリーン
シート積層体、28・・・結晶化ガラス板、24・・結
晶化ガラスペースト層。 特許出願人 日本碍子株式会社 第1図 (bo) (a) 第6図 一14′ 第7図 (b) aq間げ幻 第8図 第1O図 第11図 第12図 (b) (b) 第17図 第18図 時間(e) 手続補正書 昭和59年8月28日 、事件の表示 昭和58年特許 願第1471i6B号5゜ 6゜ 7゜ 1、明細書第2頁第15行〜第16行中「液面を幅広い
使用温度範囲で」を「液面を検出する液面検出素子に閃
するものであり、更に計しくは幅広い使用温度範囲で」
と訂正する。 2、同第12頁第1行中「ヒータで半導体素子を」を[
ヒーターで屯源屯圧を」と訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 L 電気絶縁性セラミック体と、該電気絶縁性セラミッ
ク体に密接して設けられるヒータと、該ヒータに瞬接し
て設けられる測温素子と、該ヒータと該測温素子とに接
続される導体路と、該導体路の所定部分とヒータと測温
素子とを被覆し且つ該電気絶縁性セラミック体の少なく
とも一部に密着されているセラミック被覆層とを備えて
いることを特徴とする液面検出素子− 2ヒータの影響を受けない位置に、測温素子に類似する
温度特性を有する湿度補償用素子が設けられている特許
請求の範囲第1項記載の液面検出素子。 & 直線状に複数個の測温素子が配列されている特許請
求の範囲第1項または第2項に記載の液面検出素子。 4 電気絶縁性セラミック体と、互いに類似する温度特
性を有する測温素子および温度補償用素子の少なくとも
一対と、該素子のそれぞれに接続された導体路と、少な
くとも該測温素子の全体と該導体路の一部分とを被覆し
且つ該電気絶縁性セラミック体の少なくとも一部に密着
されているセラミック被m/1とを備えていることを特
徴とする液面検出素子。 6 直線状に複数個の測温素子が配列されている特許請
求の範vJJ第4項に記載の液面検出素子。 a 液面検出素子の先端と測温素子との距離が5 rn
+・・以上である特許請求の範囲第1項、第2項または
第4項に記載の液面検出素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14756883A JPS6039510A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 液面検出素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14756883A JPS6039510A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 液面検出素子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6039510A true JPS6039510A (ja) | 1985-03-01 |
Family
ID=15433291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14756883A Pending JPS6039510A (ja) | 1983-08-12 | 1983-08-12 | 液面検出素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6039510A (ja) |
Cited By (14)
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---|---|---|---|---|
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JPS6353423A (ja) * | 1986-08-20 | 1988-03-07 | ティーアールダブリュー・インコーポレーテッド | 流体レベルセンサ |
JPS6370857U (ja) * | 1986-10-24 | 1988-05-12 | ||
US4956944A (en) * | 1987-03-19 | 1990-09-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Polishing apparatus |
US4974368A (en) * | 1987-03-19 | 1990-12-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Polishing apparatus |
US4993190A (en) * | 1987-03-19 | 1991-02-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Polishing apparatus |
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JPH0461028U (ja) * | 1990-10-03 | 1992-05-26 | ||
JPH0461029U (ja) * | 1990-10-03 | 1992-05-26 | ||
US5157878A (en) * | 1987-03-19 | 1992-10-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Polishing method with error correction |
JPH06117903A (ja) * | 1992-10-05 | 1994-04-28 | Ckd Corp | 液面レベル検出装置 |
JP2007218601A (ja) * | 2006-02-14 | 2007-08-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 液位センサ |
JP2020529010A (ja) * | 2017-07-27 | 2020-10-01 | ワトロー エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | ヒータシステムの性能を測定及び制御するためのセンサシステム及び一体型ヒータ−センサ |
US11366000B2 (en) | 2015-10-28 | 2022-06-21 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Fluid sensing |
-
1983
- 1983-08-12 JP JP14756883A patent/JPS6039510A/ja active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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