JP2001231400A - 水槽の水温制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１、第２制御部34、40のいずれかが故障
しても、その影響を低減する。 【解決手段】 水温検出センサ23からの検出信号を基
に発熱体15に対する通電を制御する第１制御部34と、発
熱体15近傍の異常検出センサ38から異常信号が入力され
たとき発熱体15に対する通電を遮断する第２制御部40
と、を直列接続したので、発熱体15が水中あるいは空気
中にあるときに第１制御部34が万が一故障しても、異常
検出センサ38からの異常信号により第２制御部40が通電
を遮断し、また、発熱体15が水中にあるときに第２制御
部40が故障して発熱体15に電力を送出し放しになる状態
でも、第１制御部34が水温を通常通り制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、観賞魚の飼育等
を行う水槽内の水を所定温度に制御する制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水槽の水温制御装置としては、例
えば、通電により発熱して水槽内の水を加熱する発熱体
と、水槽内の水の温度を検出する水温検出センサと、水
温検出センサからの検出信号を基に発熱体に対する通電
を制御することにより、前記水温を所定温度に制御する
制御部と、発熱体近傍において該発熱体に直列に接続さ
れ、気中通電等によって発熱体近傍が溶断温度まで上昇
したとき、溶断する温度ヒューズとを備えたものが知ら
れている。

【０００３】しかしながら、このようなものは一度でも
発熱体近傍が溶断温度まで上昇すると、温度ヒューズが
溶断してしまうため、他の部品の寿命が残っていても装
置全体を廃棄しなければならないという問題点がある。

【０００４】このような問題点を解決するため、前記温
度ヒューズに代えて発熱体近傍に前記制御部に接続され
た異常検出センサを設置し、気中通電等によって異常検
出センサが異常温度まで上昇したとき、該異常検出セン
サからの異常信号に基づき制御部が発熱体に対する通電
を遮断するようにしたものが提案された。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の水槽の水温制御装置にあっては、１個の制御
部によって水温の制御および異常時の通電遮断を行うよ
うにしているため、該制御部が故障して導通状態となり
通電が継続されると、水槽の水が高温となるまで加熱さ
れたり、あるいは、気中通電等が持続して装置全体が高
温となってしまうという問題点がある。

【０００６】この発明は、第１制御部が故障しても第２
制御部が作動することにより、故障の影響を低減するこ
とができる水槽の水温制御装置を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このような目的は、通電
により発熱して水槽内の水を加熱する発熱体と、水槽内
の水の温度を検出する水温検出センサと、水温検出セン
サからの検出信号を基に発熱体に対する通電を制御する
ことにより、前記水温を所定温度に制御する第１制御部
と、発熱体近傍の温度を検出する異常検出センサと、発
熱体近傍が前記所定温度より高い異常温度まで上昇した
とき、異常検出センサからの異常信号を基に発熱体に対
する通電を遮断する第２制御部とを備え、前記第１、第
２制御部を電源と発熱体との間に順次直列に配置するこ
とにより達成することができる。

【０００８】この発明においては、発熱体が水中にある
ときに第１制御部が万が一故障して導通状態となると、
発熱体に連続通電されるため、水槽内の水の温度が上昇
するが、この水温が異常温度以上となると、異常検出セ
ンサが異常信号を出力するため、第２制御部は通電を遮
断する。一方、発熱体が空気中にあるときに第１制御部
が万が一故障して導通状態となったときも、発熱体に連
続通電されるため、発熱体近傍の温度が上昇するが、こ
の温度が異常温度以上となると、異常検出センサが異常
信号を出力して第２制御部が通電を遮断するため、異常
時における通電遮断に問題はない。また、発熱体が水中
にあるときに第２制御部が故障し発熱体に電力を送出し
放しになったときも、第１制御部が水温検出センサから
の検出信号に基づいて通電を制御するため、水温制御に
問題はない。このようにいずれか一方の制御部が故障し
ても、その影響を低減させることができる。

【０００９】ここで、第１制御部における通電・通電遮
断にトライアックを用いた場合には、このトライアック
以後の回路の立ち上げ時における消費電力が小さいと、
該トライアック以後の回路、即ち第２制御部、発熱体に
電力が送られなくなってしまう。このような事態を阻止
するため、請求項２に記載のように構成して第２制御部
に送られる電流の位相を進め、第２制御部が第１制御部
からの出力を確実に受け取ることができるようにしてい
る。

【００１０】また、発熱体が気中通電を行うと、第２制
御部が通電を遮断するが、このとき第２制御部を駆動す
るための電力も遮断されるため、通電の制御ができな
く、即ち電力を送出し放しになる。このような事態を防
止するため、請求項３に記載のように構成して貯留用コ
ンデンサに一時貯留されている電荷を第２制御部に徐々
に供給するとともに、貯留用コンデンサの電荷がほぼ放
電されると、前記スピードアップ回路により一瞬通電し
て貯留用コンデンサに電荷を貯留するようにしている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態を図
面に基づいて説明する。図１、２において、11は観賞魚
の飼育等を行う水槽であり、この水槽11内には所定量の
水Ｗが貯留されている。12は前記水槽11の水底に配置さ
れているヒーターユニットであり、このヒーターユニッ
ト12は先端が閉止したセラミックからなる中空管13と、
中空管13の基端開口を閉止することで中空管13内を密閉
空間とするキャップ14とを有する。15は前記中空管13内
に設置されたニクロム線等の発熱体であり、この発熱体
15は通電されると発熱し、水槽11内の水Ｗを加熱する。
また、この発熱体15を内蔵したヒーターユニット12から
延びたコード16の先端にはプラグ17が設けられ、このプ
ラグ17が後述する制御ユニットのコンセントに差し込ま
れることで、ヒーターユニット12は制御ユニットに接続
される。

【００１２】18は水槽11の外側に設置されている制御ユ
ニットであり、この制御ユニット18にはコード19を介し
て水槽11の水Ｗ内に配置されている水温検出ユニット20
が接続されている。この水温検出ユニット20も先端が閉
止したセラミックからなる中空管21と、中空管21の基端
開口を閉止することで中空管21内を密閉空間とするキャ
ップ22とを有する。前記中空管21内にはサーミスタから
構成された水温検出センサ23が設置され、この水温検出
センサ23は、中空管21の内面に押し付けられることで、
中空管21を介して水槽11の水Ｗの温度を検出し、その結
果を検出信号として出力する。

【００１３】26は前記制御ユニット18のケース27内に収
納されるとともに、前記発熱体15に直列接続されたトラ
イアックであり、このトライアック26の制御端子には水
温検出センサ23からの検出信号が入力される比較駆動回
路28、例えばＩＣの出力端子が接続されている。そし
て、前記比較駆動回路28は、水温検出センサ23からの検
出信号値、即ち水温と、設定ダイヤル29により設定され
た設定値（25度Ｃ〜35度Ｃの所定温度）とを比較し、検
出信号値が設定値未満であるときには、トライアック26
を駆動することで発熱体15に通電させるとともに、検出
信号値が設定値以上となると、トライアック26を制御し
て発熱体15への通電を遮断する。このように比較駆動回
路28は水温検出センサ23からの検出信号値と設定値との
比較結果を基にトライアック26を制御するのである。

【００１４】31は前記発熱体15に並列接続された位相調
整回路であり、この位相調整回路31は直列接続されてい
るコンデンサ32および抵抗33から構成されている。そし
て、この位相調整回路31は、交流電源の電圧が零となっ
た時点、即ち零クロス時点で適当なパルス幅の信号が比
較駆動回路28からトライアック26に出力されるよう位相
調整している。前述したトライアック26、比較駆動回路
28、位相調整回路31は全体として、前記ケース27内に収
納されている第１制御部34とを構成し、この第１制御部
34は、水温検出センサ23からの検出信号を基に発熱体15
に対する通電を制御することにより、水槽11内の水Ｗの
温度を所定温度に制御する。

【００１５】35は前記制御ユニット18内の第１制御部34
から延びたコードであり、このコード35の先端には交流
電源のコンセントに差し込まれるプラグ36が取り付けら
れている。37は前記中空管13内に収納されるとともに、
トライアック26と発熱体15との間に介装されたサイリス
タであり、このサイリスタ37の制御端子には異常検出セ
ンサ38からの信号が入力される比較駆動回路39、例えば
ＩＣの出力端子が接続されている。ここで、前記異常検
出センサ38は、サーミスタから構成されるとともに、中
空管13内において発熱体15の近傍に設置され、発熱体15
近傍の温度を検出する。

【００１６】そして、前記比較駆動回路39は、異常検出
センサ38からの検出信号値（発熱体15近傍の温度）と、
内部に設定されている異常値（所定温度より10度Ｃ程度
高い異常温度）とを比較し、検出信号値が異常値未満で
あるときには、サイリスタ37を駆動することで発熱体15
に通電させるとともに、検出信号値が異常値以上となる
（検出温度が異常温度以上となる）と、異常検出センサ
38からの検出信号（異常信号）を基に発熱体15に対する
通電を遮断する。このように比較駆動回路39は異常検出
センサ38からの検出信号値と異常値との比較結果を基に
サイリスタ37を制御するのである。

【００１７】前述したサイリスタ37、比較駆動回路39は
全体として、発熱体15近傍が前記所定温度より高い異常
温度まで上昇したとき、異常検出センサ38からの異常信
号を基に発熱体15に対する通電を遮断する第２制御部40
を構成し、この第２制御部40は中空管13内に収納された
制御基板41に取り付けられている。このように前述の第
１、第２制御部34、40は交流電源と発熱体15との間に直
列に配置されているが、その順序は交流電源から発熱体
15に向かって第１、第２制御部34、40の順に順次配置さ
れている。

【００１８】43は前記中空管13内で発熱体15の近傍に収
納された温度ヒューズであり、この温度ヒューズ43はト
ライアック26とサイリスタ37との間に介装されている。
そして、この温度ヒューズ43は、第２制御部40が故障し
て導通状態となってしまったにも拘らず、ヒーターユニ
ット12が何等かの理由により水Ｗから引き上げられて気
中通電が生じたときには、発熱体15の近傍が異常温度よ
り高い溶断温度まで上昇することで溶断し、不測の事態
を防止している。

【００１９】44は前記制御基板41に取り付けられた全波
整流回路であり、この整流回路44は前記トライアック26
とサイリスタ37との間に介装されている。ここで、この
整流回路44は４個のダイオードをブリッジ状に組み合わ
せることで構成され、交流電源から供給された交流電流
を直流電流に変換し、前記第２制御部40および後述のス
ピードアップ回路、貯留用コンデンサに出力する。

【００２０】ここで、前述のように駆動比較回路39をＩ
Ｃから構成した場合、該駆動比較回路39の立ち上がり速
度が遅いため、トライアック26以後の回路の立ち上げ時
における消費電力が、例えば60ワット以下となるまで小
さくなることがある。しかしながら、このようにトライ
アック26以後の消費電力が60ワット以下となると、トラ
イアック26の特性として、該トライアック26以後の回路
に電圧が印加されなくなり、第２制御部40、発熱体15に
電力が送ることができなくなってしまうのである。

【００２１】このような事態を阻止するため、この実施
形態では前記トライアック26と第２制御部40、詳しくは
比較駆動回路39との間に、前記制御基板41に取り付けら
れたスピードアップ回路47を介装しているが、このスピ
ードアップ回路47とトライアック26との間に前述の整流
回路44を設けている。ここで、前述のスピードアップ回
路47は、並列接続されたコンデンサ48と抵抗49とから構
成され、第１制御部34、詳しくはトライアック26から第
２制御部40、詳しくは比較駆動回路39に送られる駆動電
流の位相を進めることで、第２制御部40が第１制御部34
からの出力を、見掛け上60ワット以上と見なし、確実に
受け取ることができるようにしている。

【００２２】また、前述のように発熱体15が気中通電を
行うと、発熱体15近傍の温度が異常温度以上に上昇して
異常検出センサ38から異常信号が出力されるため、比較
駆動回路39はサイリスタ37を制御して発熱体15に対する
通電を遮断するが、このように発熱体15に対する通電が
遮断されると、比較駆動回路39自身を駆動するための電
力も遮断されるため、サイリスタ37が以後、導通状態と
なって通電の制御ができなくなってしまう。

【００２３】このような事態を防止するため、この実施
形態では、前記制御基板41に貯留用コンデンサ51を設け
るとともに、該貯留用コンデンサ51の一端を第２制御部
40（比較駆動回路39）の駆動電力入力側と整流回路44と
の間に、その他端を第２制御部40（比較駆動回路39）の
接地側に接続している。この結果、前述のように比較駆
動回路39を駆動するための電力が遮断されても、該貯留
用コンデンサ51に一時貯留されている電荷が放電されて
第２制御部40（比較駆動回路39）に徐々に供給され、比
較駆動回路39は作動状態を維持することができる。

【００２４】そして、貯留コンデンサ51の電荷がほぼな
くなって、比較駆動回路39に供給される電圧が２ボルト
程度まで低下すると、該比較駆動回路39の作動が停止す
るが、この停止した瞬間に前記スピードアップ回路47が
一瞬作動して、１パルスだけ電流を第２制御部40、発熱
体15に供給する。これにより、前述の貯留用コンデンサ
51は充電される。その後は前述した作動を繰り返すが、
このような通電により発熱体15は発熱する。しかしなが
ら、その通電は間欠的であるため、ヒーターユニット12
が空気中に取り出されている場合であっても、50度Ｃ程
度温度が上昇するだけであり、危険な温度まで上昇する
ことはない。

【００２５】ここで、従来においては、発熱体および温
度ヒューズのみが内蔵されているヒーターユニットが、
制御ユニット18、水温検出ユニット20とともに販売され
ていたが、前述したヒーターユニット12のみを購入して
前記従来のヒーターユニットと交換すれば、気中通電が
生じても溶断温度まで温度が上昇することを防止するこ
とができ、装置の寿命を容易に延ばすことができる。な
お、52は貯留用コンデンサ51に対しての供給電圧を安定
させるツェナー・ダイオード、53、54は貯留用コンデン
サ51に貯留された電荷がサイリスタ37に供給されるのを
阻止するダイオードおよび抵抗である。

【００２６】次に、この発明の一実施形態の作用につい
て説明する。今、プラグ36が交流電源のコンセントに差
し込まれ、ヒーターユニット12、水温検出ユニット20が
水槽11の水Ｗに沈められているとする。このとき、水温
検出センサ23が水Ｗの温度を検出し、検出信号を比較駆
動回路28に出力する。この結果、前記比較駆動回路28
は、水温検出センサ23が検出した検出信号値、即ち水温
と、設定ダイヤル29により設定された設定値（25度Ｃ〜
35度Ｃの所定温度）とを比較するが、水温が所定温度未
満で前記検出信号値が設定値未満となっているときに
は、トライアック26を駆動して発熱体15に通電させる。
これにより、発熱体15は発熱し水Ｗを加熱する。

【００２７】このとき、前述のようなスピードアップ回
路47を設けているので、トライアック26以後の回路の立
ち上げ時における消費電力が小さくても、スピードアッ
プ回路47が比較駆動回路39に送られる駆動電流の位相を
進めるため、比較駆動回路39は第１制御部34からの出力
を確実に受け取ることができる。また、このとき、発熱
体15からの熱は水Ｗに急速に吸収されるため、発熱体15
の近傍は水温とほぼ等しい温度となり、異常検出センサ
38が異常信号を出力することはない。

【００２８】そして、前述のような加熱により水Ｗの温
度が所定温度まで上昇すると、水温検出センサ23からの
検出信号値が前記設定値となるため、比較駆動回路28は
トライアック26を制御して発熱体15への通電を遮断す
る。このようにして水槽11内の水Ｗの温度が所定温度に
制御され、観賞魚の飼育に適した環境が提供される。

【００２９】次に、例えば水槽11の清掃のためにヒータ
ーユニット12を通電中に誤って水槽11の水Ｗから空中に
取り出すと、中空管13の周囲が断熱効果を有する空気に
囲まれることになるため、発熱体15からの熱がヒーター
ユニット12内にこもり、内部の温度が上昇する。そし
て、発熱体15近傍の温度が前述した異常温度まで上昇す
ると、異常検出センサ38から比較駆動回路39に出力され
る検出信号値が異常値（異常信号）となるため、比較駆
動回路39はサイリスタ37を制御して発熱体15に対する通
電を遮断する。これにより、水Ｗの温度に関係なく、発
熱体15に対する通電が遮断され、ヒーターユニット12が
空焚き状態になるような事態が阻止される。

【００３０】ここで、前述のように比較駆動回路39が通
電を遮断すると、該比較駆動回路39を駆動するための電
力も遮断されるが、このときには、貯留用コンデンサ51
に一時貯留されている電荷が該比較駆動回路39に徐々に
供給されるため、比較駆動回路39は作動状態を維持する
ことができる。そして、貯留コンデンサ51の電荷がほぼ
なくなると、スピードアップ回路47が一瞬作動して１パ
ルスだけ第２制御部40、発熱体15に供給するため、貯留
用コンデンサ51に電荷が再び貯留される。

【００３１】また、前述のヒーターユニット12（発熱体
15）が水中にあるときに第１制御部34が万が一故障して
導通状態となると、発熱体15に連続通電されるため、水
槽11内の水Ｗの温度が上昇するが、この水温が異常温度
以上となると、異常検出センサ38が前記水Ｗによって異
常温度以上に加熱され、異常信号を比較駆動回路39に出
力する。これにより、比較駆動回路39はサイリスタ37を
制御して発熱体15への通電を遮断する。

【００３２】一方、ヒーターユニット12（発熱体15）が
空気中にあるときに第１制御部34が万が一故障して導通
状態となったときも、発熱体15に連続通電されるため、
発熱体15近傍の温度が上昇するが、この温度が異常温度
以上となると、異常検出センサ38が異常信号を比較駆動
回路39に出力する。これにより、比較駆動回路39はサイ
リスタ37を制御して発熱体15への通電を遮断する。この
ように第１制御部34が故障した異常時においても、発熱
体15に対する通電遮断は問題なく行われる。

【００３３】また、ヒーターユニット12（発熱体15）が
水中にあるときに第２制御部40が故障し発熱体15に電力
が送出し放しになっても、第１制御部34が水温検出セン
サ23からの検出信号に基づいて通電を制御するため、水
温制御に問題はない。このようにいずれか一方の制御部
が故障しても、その影響を低減させることができる。

【００３４】なお、ヒーターユニット12（発熱体15）が
空気中にあるときに第２制御部40が故障して導通状態と
なると、発熱体15に連続通電されるため、発熱体15近傍
の温度が上昇するが、この温度が異常温度となっても発
熱体15に対する通電遮断は行われない。しかしながら、
前記温度が溶断温度まで上昇すると、温度ヒューズ43が
溶断して発熱体15に対する通電遮断を行うため、不測の
事態は確実に防止される。

【００３５】なお、前述の実施形態においては、交流電
源を整流回路44によって直流に変換した後、サイリスタ
37を通じて発熱体15に供給するようにしたが、この発明
においては、交流電源をそのまま第２制御部の一部であ
るトライアックを通じて発熱体に供給するようにしても
よい。この場合には、整流回路によって変換した直流を
比較駆動回路、スピードアップ回路、貯留用コンデンサ
に導くようにすればよい。

【００３６】また、前述の実施形態においては、第２制
御部40、スピードアップ回路47、貯留用コンデンサ51を
ヒーターユニット12に内蔵したが、この発明において
は、制御ユニットに内蔵するようにしてもよい。さら
に、前述の実施形態においては、水温検出センサ23を水
温検出ユニット20に内蔵するようにしたが、この発明に
おいては、ヒーターユニットに内蔵するようにしてもよ
い。また、前述の実施形態においては、第１、第２制御
部34、40の比較駆動回路28、39をＩＣ（集積回路）から
構成したが、この発明においては、トランジスタ等の半
導体素子を用いて構成するようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、何れの制御部が故障してもその影響を低減すること
ができ、安全なヒーターを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態を示す正面断面図であ
る。

【図２】その回路図である。

【符号の説明】

11…水槽 15…発熱体 23…水温検出センサ 26…トライアック 28…比較駆動回路 34…第１制御部 38…異常検出センサ 40…第２制御部 44…整流回路 47…スピードアップ回路 48…コンデンサ 49…抵抗 51…貯留用コンデンサ Ｗ…水

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】通電により発熱して水槽内の水を加熱する
   発熱体と、水槽内の水の温度を検出する水温検出センサ
   と、水温検出センサからの検出信号を基に発熱体に対す
   る通電を制御することにより、前記水温を所定温度に制
   御する第１制御部と、発熱体近傍の温度を検出する異常
   検出センサと、発熱体近傍が前記所定温度より高い異常
   温度まで上昇したとき、異常検出センサからの異常信号
   を基に発熱体に対する通電を遮断する第２制御部とを備
   え、前記第１、第２制御部を電源と発熱体との間に順次
   直列に配置したことを特徴とする水槽の水温制御装置。
2. 【請求項２】前記第１制御部を、発熱体に対し通電ある
   いは通電遮断を行うトライアックと、水温検出センサか
   らの検出信号値と設定値との比較結果を基にトライアッ
   クを制御する比較駆動回路とから構成しているとき、前
   記トライアックと第２制御部との間に、並列接続された
   コンデンサと抵抗とからなるスピードアップ回路を介装
   するとともに、該スピードアップ回路と前記トライアッ
   クとの間に整流回路を設けた請求項１記載の水槽の水温
   制御装置。
3. 【請求項３】前記第２制御部の駆動電力入力側と整流回
   路との間に一端が接続され、他端が第２制御部の接地側
   に接続されている貯留用コンデンサを設けた請求項２記
   載の水槽の水温制御装置。