JP2003310094A - 水槽等の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータを内蔵している本体が水槽内にあるの
か気中にあるのかを確実に検出し、気中にある時はヒー
タを発熱させることなく該ヒータへの通電を遮断するこ
とにより安全性を高める。 【解決手段】 ヒータHRを内蔵しているヒータ本体１内
に電源回路からの直流電圧によって電気信号を発生する
発振回路OSC を設けると共にこの発振回路OSC の一部に
コンデンサの導電体の役目をする一対の電極片P1、P2を
接続して、この電極片P1、P2の水中と空気中とで変化す
る静電容量、誘電体損失によって発振回路OSC からの出
力信号を変化させ、水中にあるときにのみ電力スイッチ
回路PSW を作動させてヒータHRに通電するように構成し
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バケツや水槽内に
投入して内部の水を所定温度にまで加熱し、その水温を
保持するようにした加熱装置の改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば熱帯魚などを鑑賞する
水槽においては、水槽内の温度を一定温度に加熱、保持
するための加熱装置が使用されている。この加熱装置は
通電によって発熱するヒータと、このヒータに電力を供
給、遮断するスイッチ素子と、温度検知センサ及び温度
制御回路とを備えてあり、ヒータによって加熱された水
温が設定温度以下においてはヒータに電力を供給して水
槽内の水を加熱し、水槽内の水が設定温度に達するとス
イッチ素子により通電を遮断してヒータに対する電力の
供給を停止し、これを繰り返し行わせて水槽内の水の温
度を所定温度に保持している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
加熱装置では水漏れや水槽の転倒、或いは、ヒータが誤
って水槽外に出しておいた場合には空焚き状態となって
ヒータが異常に温度上昇し、火災が発生する等の極めて
危険な事態となる虞れがある。このため、回路中に温度
ヒューズを設けておき、異常に温度上昇した時にはその
温度ヒューズを溶断させて電力を遮断するように構成し
ているが、一度、温度ヒューズが溶断すると加熱装置の
構造上、その取り替えができないため、装置全体を破棄
せざるを得ないという問題点がある。

【０００４】一方、加熱装置が空焚き状態になった時
に、高温度に達したヒータの異常温度を検知してヒータ
への通電を遮断するように構成した水槽等の加熱装置も
開発されているが、気中においてヒータが高温に達する
まで発熱するので、安全性において問題があった。

【０００５】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたもので、気中と水中とではコンデンサの静電容量と
損失とが変化するのを利用してヒータが気中あるときに
はヒータに対する通電を完全に遮断し、水中にあるとき
にヒータに対して通電して安全に使用することができる
水槽等の加熱装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の水槽等の加熱装置は、請求項１に記載した
ように、筒状のヒータ本体内に配設されたヒータと、コ
ンデンサの導電体の役目をする一対の電極片と、この電
極片とヒータ間の回路中に配設され、水中にある時と気
中にある時とで大小に変化する上記一対の電極片の静電
容量と損失とにより、ヒータ本体が水中にある時にはヒ
ータに通電し、気中にある時にヒータを非通電状態にす
るスイッチ回路とから構成している。

【０００７】このように構成した水槽等の加熱装置にお
いて、請求項２に係る発明は、回路を電源回路と、この
電源回路からの直流電圧の供給によって電気信号を発生
する発振回路と、この発振回路の出力側に接続している
検波回路及び比較回路と、この比較回路とヒータ間に接
続しているスイッチ回路とからなり、上記発振回路の一
部にコンデンサの導電体の役目をする一対の電極片を接
続してこの電極片の水中と気中との静電容量の大小によ
り変化する発振回路からの出力信号によって比較回路を
介してスイッチ回路を作動させるように構成している。

【０００８】上記請求項１又は請求項２に記載の発明に
おいて、請求項３に係る発明は、発振回路の出力側と検
波回路との間に共振回路を接続し、この共振回路の共振
周波数を一対の電極片が水中にあるときにおける発振回
路からの発振周波数に合わせておき、ヒータ本体及び一
対の電極片が水中にある時にはこの発振周波数の信号を
通過させてスイッチ回路によりヒータを通電状態にする
と共に気中にある時には通電を遮断するように構成して
いることを特徴とする。

【０００９】一方、請求項４に係る発明は、上記請求項
１又は請求項２に係る発明において、一対の電極片を発
振回路の一部とすることなくこの一対の電極片とコイル
のインダクタンスとで共振回路を構成してヒータ本体及
び一対の電極片が水中にある時のこの共振回路の共振信
号を上記発振回路の発振周波数に合わせておき、ヒータ
本体及び一対の電極片が水中にある時にはこの発振周波
数の信号を通過させてスイッチ回路によりヒータを通電
状態にすると共に気中にある時には通電を遮断するよう
に構成している。

【００１０】さらに、請求項５に係る発明は、発振回路
に演算増幅回路を設けて電極片が水中にあるときにの
み、発振回路を発振させて電力スイッチ回路によりヒー
タを通電状態にすることを特徴とする。

【００１１】また、請求項６に係る発明は、上記一対の
電極片を発振回路の一部とすることなく電圧平衡回路の
一辺に置き換えると共に発振回路からの信号を高周波ト
ランスを通じてこの電圧平衡回路に与え、一対の電極片
が水中にあるときに電圧平衡回路が平衡して出力を停止
させることにより、電力スイッチ回路を閉じてヒータに
通電するように構成している。

【００１２】上記のように構成している水槽等の加熱装
置において、請求項７に係る発明は、一対の電極片と発
振回路や電圧比較回路等の回路部品及び水温感知素子を
プリント基板上に実装し、このプリント基板をヒータと
共に筒状のヒータ本体内に配設していることを特徴とす
る。

【００１３】一方、請求項８に係る発明は、一対の電極
板と発振回路や電圧比較回路等の回路部品及び水温感知
素子を実装しているプリント基板をヒータ本体と別体の
合成樹脂カバー体内に封入し、この合成樹脂カバー体か
ら引き出している電気コードを電源コードと共に温度設
定部に一体に接続していると共に、この温度設定部から
分岐コードを延設してこの分岐コードにヒータを内装し
ている上記ヒータ本体の接続コードを雌雄レセプタクル
によって接続させるように構成していることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用及び効果】一対の電極片はこれらの電極片が面し
ている物質を絶縁体としたコンデンサの作用を発揮す
る。この電極片を、ヒータを内装しているヒータ本体内
に配設しておくか、或いは、ヒータ本体とは別に回路と
共に合成樹脂カバー体内に実装しておき、使用に際して
水槽内に配設して通電すると、一対の電極片の静電容量
が空気中における時によりも大きくなる。このように、
電極片が水中における時と空気中における時とで大きさ
の異なる静電容量によってスイッチ回路側に出力する信
号を変化させ、この信号によってヒータ本体が水中にあ
る時にはスイッチ回路を閉じてヒータを発熱させる一
方、ヒータ本体が空気中にある時にはスイッチ回路を何
ら作動させることなく開放状態を保持させることがで
き、安全性の高い水槽等の加熱装置を提供することがで
きる。

【００１５】上記一対の電極片を、電源回路からの直流
電圧の供給によって電気信号を発生する発振回路の構成
要素の一部として組み込んでおいた場合、電極板が水中
にある時にはその静電容量が空気中に比べて大きくなる
と同時に誘電体損失も多くなることから、発振回路の発
振周波数は低くなる。従って、水中では発振周波数が低
くなるのに合わせてその発振勢力も損失として消費され
る。ここで、上記一対の電極片を空気中に置いた場合に
おける発振回路からの発振振幅をあまり大きくせずに安
定発振を持続する臨界に定数を設定しておくと、水中に
おいては損失が大きくなるために上記発振回路からの発
振振幅が消失して発振が停止し、出力信号は発生しない
状態にすることができる。

【００１６】このように、発振回路から出力信号が発生
しない時に、スイッチ回路がヒータに通電するように検
波回路を通じて電圧比較回路の電圧を設定しておけば、
ヒータを内蔵しているヒータ本体が水中にあるときだけ
該ヒータに通電して発熱させることができる。

【００１７】また、上記構成において、一対の電極片を
組み込んでいる発振回路からの発振が水中において損失
が多くなっても停止しない回路に構成しておいてもよ
い。この場合には上記発振回路の出力側と検波回路との
間に共振回路を接続し、この共振回路の共振周波数を一
対の電極片が水中にあるときにおける発振回路からの発
振周波数に合わせておく。そうすると、ヒータ及び電極
片が水中にある時には、発振回路から発振する低い発振
周波数の信号が共振回路を良く通過し、検波回路から電
圧比較回路を通じてスイッチ回路を閉じ、ヒータに通電
する。これに対して、電極片が空気中にあると、発振回
路からの発振周波数が高くなるので、共振周波数からず
れることになり、従って、共振回路を通過する信号は小
さくなって電圧比較回路、スイッチ回路がヒータ通電を
遮断した状態を保持する。

【００１８】上記電圧比較回路は、基準電圧と共振回路
を通過する信号とを比較して基準電圧に対する信号の大
小を判定するものであるから、発振回路からの発振周波
数が共振周波数からずれて信号振幅が小さくなった場合
と、故障等によって発振ができなくなった場合とで同じ
判定を行うことになり、両者の場合にはいずれもヒータ
に対する通電を停止するから信頼性、安全性の高い加熱
装置を提供することができる。

【００１９】上記加熱装置では、一対の電極片を発振回
路の一部として該発振回路に組み込んでいるが、発振回
路とは別にしてこの一対の電極片とコイルのインダクタ
ンスとにより共振回路を構成し、この共振回路を発振回
路の出力側と検波回路との間に接続すると共に、該共振
回路の共振周波数を一対の電極片が水中にあるときにお
ける発振回路からの発振周波数に合わせておいてもよ
い。この場合も上記同様に、水中においては発振回路か
らの発振信号を良く通過させる一方、空気中においては
共振回路の容量が小さくなるためにその共振周波数が高
くなり、発振周波数からずれて該発振信号の通過が減少
する。この大きさの違いを電圧比較回路が判定してスイ
ッチ回路を開閉する点は上記加熱装置における回路と同
様である。

【００２０】また、発振回路を演算増幅回路とコンデン
サ及び抵抗によって構成しておき、電極片が水中にある
ときにのみ、発振回路を発振させることによって電力ス
イッチ回路を閉じてヒータを通電状態にすることもで
き、さらに、一対の電極片を電圧平衡回路の一辺に置き
換えると共に発振回路からの信号を高周波トランスを通
じてこの電圧平衡回路に与え、一対の電極片が水中にあ
るときに電圧平衡回路が平衡して出力を停止させること
により、電力スイッチ回路を閉じてヒータに通電するこ
ともできる。

【００２１】なお、一対の電極片はヒータを内装してい
るヒータ本体内に回路を実装しているプリント基板と共
に配設しておいてもよい。また、ヒータを内装している
ヒータ本体と、一対の電極片や回路等を実装しているプ
リント基板とを別体にしてこのプリント基板を合成樹脂
カバー体内に封入し、電源コードを有する温度設定部に
上記ヒータ本体内のヒータと合成樹脂カバー体内に封入
されたプリント基板とをそれぞれ電気コードにより接続
しておいてもよい。

【００２２】この場合、ヒータ本体と温度設定部間を接
続する電気コードを温度設定部からの分岐コードとヒー
タ側からの接続コードとに分離させ、これらのコードを
雌雄レセプタクルによって接続させるようにすれば、取
扱性が向上するばかりでなく、汎用のヒータを上記温度
設定部の分岐コードに接続して安全性を高めた加熱装置
として使用することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面につい
て説明すると、図１はバケツや水槽（以下、水槽とい
う）内に投入して水槽内の水を所定温度にまで加熱する
加熱装置の構造を示すもので、ガラス管又はセラミック
管からなる有底筒状のヒータ本体１の一半部内にニクロ
ム線からなるヒータHRを配設していると共に、他半部内
に温度が高くなると抵抗値が下がる負特性抵抗素子から
なる水温感知素子NTC と高周波回路の回路部品とを一体
に組み込んでいるプリント基板２を配設し、さらに、こ
のプリント基板２上に図２、図３に示すように、ヒータ
本体１の内面に沿って円弧状に湾曲した金属板からなる
一対の電極片P1、P2をヒータ本体１の長さ方向に小間隔
を存して設けてあり、これらの電極片P1、P2を上記高周
波回路に接続している。

【００２４】なお、上記ヒータHRはニクロム線をマイカ
板の両面に配設してマグネシア砂等で埋設されている点
や故障等によってヒータHRが異常高温に達した時に通電
を遮断する温度ヒューズ３をヒータ本体１内に配設して
いる点は従来の加熱装置と同じであり、また、このヒー
タHRと上記プリント基板２間に仕切ゴム３を設け、シリ
コン樹脂を銃身している。

【００２５】さらに、ヒータ本体１の開口端を水密状態
に密閉しているゴム製キャップ４から上記プリント基板
上の回路に接続している電源コード５を引き出し、この
電源コード５の先端にプラグ６を接続している。なお、
この場合、温度設定部を設けていない固定温度式加熱装
置を構成しているが、図４に示すように、電源コード５
の中間部に温度設定部７を設けている設定温度可変式加
熱装置を構成しておいてもよい。上記固定温度式加熱装
置の場合には、ヒータHRに通電、遮断するスイッチ回路
をヒータ本体１内に設けているが、この設定温度可変式
ヒータでは、スイッチ回路は、温度設定部７またはヒー
タ本体１内のどちらに組み入れておいてもよい。

【００２６】ヒータ本体１内に配設している上記一対の
電極片P1、P2は、その間にあるガラスや水、空気等を絶
縁体とするコンデンサとしての働きを行い、これらの電
極片P1、P2間に高周波電圧を与えた場合、水中にある時
と気中にある時とでその静電容量が変化すると共に絶縁
体内で出る損失も異なった値となる。そして、本発明
は、ヒータ本体１、即ち、電極片P1、P2が水中にある時
と空気中にあるときとで大小に変化する静電容量や損失
によって、ヒータ本体１が水中にある時にはヒータHRに
通電し、気中にある時にヒータHRを非通電状態にするよ
うに回路を構成しているものであり、次に、この回路構
成の具体的な実施の形態を説明する。

【００２７】〔実施の形態１〕図５は、上記静電容量、
損失を変化させる一対の電極片P1、P2からなるコンデン
サを発振回路OSC の一部として組み込んだスイッチ制御
回路を示すもので、この制御回路は、該回路を作動させ
る直流電圧を作る電源回路PSと、この電源回路PSに接続
して電源回路PSからの直流電圧の供給により高周波交流
（電気信号）を発生する上記発振回路OSC と、この発振
回路OSC の出力側に接続している検波回路RCと、検波回
路RCの出力側に接続している電圧比較回路CMP2と、この
電圧比較回路CMP2は上記ヒータ本体１内のヒータHR間に
接続している電力スイッチ回路PSW とからなるものであ
る。なお、一対の電極片P1、P2をコンデンサの一部とし
て組み込んでいる発振回路OSC の構成は、一般に知られ
ている回路構成を採用しているので、詳細な説明は省略
する。

【００２８】さらに、ヒータ本体１内に設けている水温
感知素子NTC と温度設定部に設けている摘まみの回動操
作によって抵抗値を変化させて温度設定を行う可変抵抗
器TAJ とは、上記電圧比較回路CMP2とは別の電圧比較回
路CMP1を介して電力スイッチ回路PSW に接続している。

【００２９】このように構成した実施の形態１の作用を
述べると、電源回路PSからの直流電圧によってスイッチ
制御回路を作動させると、この直流電圧による上記発振
回路OSC の発振周波数はコイルL1と電極片P1、P2の静電
容量と、コンデンサC1、C2、C3の容量で決まるが、電極
片P1、P2の静電容量は電極片P1、P2が空気中にあるとき
は小さいが水中では大きくなり、同時に損失も多くな
る。従って、水中では発振回路OSC からの発振周波数が
低くなるのに合わせて発振勢力も損失として消費される
ことになる。ここで、予め、空気中での発振勢力をあま
り大きくせずに、安定発振を持続する臨界に定数を設定
しておくと、水中においては損失が大きくなるために上
記発振回路OSC からの発振振幅が消失して発振が停止
し、出力信号は発生しない状態となる。

【００３０】従って、発振回路OSC から出力信号が発生
しない時に、電力スイッチ回路PSWがヒータHRに通電す
るように検波回路RCを通じて電圧比較回路CMP2の電圧を
設定しておけば、ヒータHRを内蔵しているヒータ本体１
が水中にあるときだけ該ヒータHRに通電して発熱させる
ことができ、空気中にあるときには発振回路OSC から出
力信号が発生して、検波回路RCによりその信号を振幅に
応じた直流電圧に変換して電圧比較回路CMP2に出力し、
電力スイッチ回路PSW に対する通電を遮断してヒータHR
の発熱を停止させるものである。

【００３１】〔実施の形態２〕上記実施の形態１におい
ては、発振回路OSC からの出力信号が発生しない時に電
力スイッチ回路PSW をヒータHRが通電するように作動さ
せているが、発振回路OSC 等が故障した場合においても
出力信号が発生しないために、このような場合でもヒー
タHRに通電することは安全性の上において問題がある。
そのため、この実施の形態２においては、発振回路OSC
からの出力信号が検波回路RC側に円滑に通過した時にの
み、ヒータHRに通電して発熱させるように構成してい
る。

【００３２】図６はそのスイッチ制御回路を示すもの
で、上記実施の形態１で示した図５において、発振回路
OSC の構成は同じであるが、水中で損失が多くなっても
発振が停止しない定数に設定しておくと共に、この発振
回路OSC と検波回路RCとの間に共振回路L2、C6を接続し
てこの共振回路L2、C6の共振周波数を発振回路OSC から
の発振周波数に合わせた回路構成としている。その他の
回路構成は上記実施の形態１と同一であるので、同一部
分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。

【００３３】このように構成したので、ヒータHRを電極
片P1、P2と共に水中に入れている状態において、電源回
路PSからの直流電圧によって発振回路OSC を作動させる
と、上記電極片P1、P2の静電容量が水中では大きいから
発振回路OSC からの発振周波数は低いが、この発振周波
数に共振回路L2、C6の共振周波数を合わせているので、
この発振周波数の信号をよく通過させるから信号振幅が
大きい。この信号によって検波回路RCで直流電圧を得、
電圧比較回路CMP2によって電力スイッチ回路PSW を閉止
した状態にしてヒータHRに通電する。

【００３４】一方、ヒータ本体１、即ち、ヒータHRや電
極片P1、P2が空気中にある場合には、発振回路OSC から
の発振周波数が高くなるから共振回路L2、C6の共振周波
数から外れることになり、従って、共振回路をL2、C6を
通過する信号が小さくなって電圧比較回路CMP2により電
力スイッチ回路PSW を開放状態に維持し、ヒータHRへの
通電を遮断する。電圧比較回路CMP2は基準電圧と比較し
て大小を判定するものであるから、発振回路OSC からの
発振周波数が共振周波数から外れて信号振幅が小さくな
ったことと、故障等で発振がなくなったこととに対して
同じ判定を行ってヒータHRへの通電を停止するので、安
全性、信頼性の高い加熱装置を提供することができる。

【００３５】〔実施の形態３〕上記実施の形態１、２に
おいては、上記一対の電極片P1、P2を発振回路OSC の一
部として組み込んでいるが、この実施の形態３において
は、電極片P1、P2を発振回路OSC の一部として使用する
ことなくこの電極片P1、P2とコイルのインダクタンスL1
とで共振回路を構成している。即ち、図７に示すよう
に、発振回路OSCからの出力側と検波回路RCとの間に上
述した電極片P1、P2とコイルのインダクタンスL1とから
なる共振回路を接続してなるもので、発振回路OSC から
の発振周波数を固定にし、共振回路のコンデンサＣを一
対の電極片P1、P2として共振周波数が水中と空気中とで
変化するのを利用しているものである。

【００３６】そして、上記電極片P1、P2とコイルのイン
ダクタンスL1とからなる共振回路の共振周波数をヒータ
HRと共に電極片P1、P2が水中にあるときの上記発振回路
OSCの発振周波数に合わせておく。このように構成した
ので、ヒータHRを電極片P1、P2と共に水中に入れている
状態において、電源回路PSからの直流電圧によって発振
回路OSC を作動させると、発振回路OSC からの発振信号
は電極片P1、P2とコイルのインダクタンスL1とからなる
共振回路を最もよく通過して検波回路RCで直流電圧を
得、電圧比較回路CMP2によって電力スイッチ回路PSW を
閉止した状態にしてヒータHRに通電する一方、ヒータ本
体１、即ち、ヒータHRや電極片P1、P2が空気中にある場
合には、電極片P1、P2とコイルのインダクタンスL1とか
らなる共振回路の容量が小さくなるため、共振周波数が
高くなって発振周波数から外れてしまうから、信号の通
過が減少するものである。

【００３７】この信号の通過の大きさの違いを電圧比較
回路CMP2で判定し、電力スイッチ回路PSW を開閉するこ
とは上記実施の形態と同様である。

【００３８】〔実施の形態４〕図８は発振回路OSC を演
算増幅回路OPAMP と、上記一対の電極片P1、P2と、コン
デンサC1、C2と、抵抗R1〜R6とから構成しているもの
で、電源回路PSからの直流電源電圧（＋）を等しい抵抗
値を有する抵抗R1、R2によって１／２に分圧して演算増
幅回路OPAMP に入力してこの入力点を動作点（振幅の中
心）としていると共に、演算増幅回路OPAMP の出力を抵
抗R4、R5で分圧減衰させ、その分圧をコンデンサC2で演
算増幅回路OPAMP の非反転入力「＋」に正帰還をかけて
発振させるようにしている。なお、演算増幅回路OPAMP
からの発振周波数はコンデンサC2と抵抗R3とでおおよそ
が決定できる。

【００３９】そして、演算増幅回路OPAMP からの発振信
号、即ち、発振回路OSC からの発振信号はコンデンサC3
を介して検波回路RCに接続している。その他の回路構成
については上記実施の形態１、２と同じであるので、同
一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４０】上記発振回路OSC からの信号の発振、発振
停止の条件は、演算増幅回路OPAMPの非反転入力「−」
で回路の増幅率を変化させることによって決定される。
この演算増幅回路OPAMP の増幅率は、出力に対する負帰
還量の逆割合であるから、演算増幅回路OPAMP の出力を
非反転入力「−」に直結接続すればその出力の全てが負
帰還されるため、増幅率は「１」とって発振しない。し
かしながら、この本回路では抵抗R6を通じて負帰還をか
けているところに電極片P1、P2が接続されていて、この
電極片P1、P2が空気中でも静電容量を持つため、この容
量で分圧されて上記出力の全てが負帰還されない。従っ
て、僅かではあるが、演算増幅回路OPAMP の増幅率が
「１」以上となって発振に至ってしまう。

【００４１】そこで、電極片P1、P2が空気中にあって静
電容量が小さくて演算増幅回路OPAMP の増幅率がわずか
ではあるが「１」以上になっているとき、発振しない限
度に正帰還量を抵抗R4、R5で分圧減衰させて回路ループ
の増幅率を「１」以下にして発振の手前に設定してお
く。

【００４２】そうすると、電極片P1、P2が水中にあると
きには、静電容量が大きくなることから演算増幅回路OP
AMP の出力が抵抗R6とこの大きくなった静電容量とで分
圧され、これが負帰還となるから負帰還量が少なくな
り、その逆割合の増幅率は空気中よりも大きくなって発
振する。

【００４３】従って、発振回路OSC からの発振信号があ
るときに電力スイッチ回路PSW がヒータHRに通電するよ
うに電圧比較回路CMP2を設定しておけば、ヒータ本体
１、即ち、ヒータHRが電極片P1、P2と共に水中にあると
きにのみ、ヒータHRに通電させることができる。

【００４４】〔実施の形態５〕図９は本発明の実施の形
態５を示すもので、上記一対の電極片P1、P2を発振回路
OSC とは別にして、この発振回路OSC を高周波トランス
HFT を通じて抵抗R1〜R4とコンデンサC1、C2とからなる
電圧平衡回路に接続し、この電圧平衡回路からの出力を
結合コンデンサC3で取り出し、この結合コンデンサC3を
信号増幅回路AMP を介して検波回路RCに接続している。
その他の構成については上記実施の形態１〜４と同様で
あるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省
略する。なお、発振回路OSC としては、実施の形態４の
ように、演算増幅回路OPAMP とコンデンサC1、C2、抵抗
R1〜R6から構成した回路であっても、実施の形態１、２
等で説明した電極片P1、P2以外の発振回路OSC であって
もよい。

【００４５】上記電圧平衡回路において、この回路の一
辺R2、C2を上記一対の電極片P1、P2で置き換え、抵抗R3
と抵抗R4との値を等しくして水中において抵抗R1及びコ
ンデンサC1を調整することにより電圧平衡回路からの出
力が最小となる、所謂、平衡がとれる定数に選定する。

【００４６】このように構成したので、電源回路PSから
の直流電圧によって発振する発振回路OSC からの信号
は、高周波トランスHFT を通じて電圧平衡回路に与えら
れ、その出力を結合コンデンサC3で取り出するものであ
るが、ヒータHRが電極片P1、P2と共に空気中にあると、
静電容量が小さくなると同時に水の導通抵抗要素が無限
大となってバランスが崩れた信号が表れる。従って、水
中で平衡して出力が出ないようにしているので、このと
きの電圧比較回路CMP2は入力がないとき、電力スイッチ
回路PSW を閉じてヒータHRに通電することになる。

【００４７】〔実施の形態６〕次に、上記実施の形態１
〜５においては、ヒータ本体１内にヒータHRと共に一対
の電極片P1、P2や水温感知素子NTC 、電力スイッチ回路
PSW を開閉する高周波回路の回路部品等を実装している
プリント基板２を一体に組み込んでいるが、図10に示す
ように、ヒータ本体１内にはヒータHRと温度ヒューズ３
を設けておき、上記電極片P1、P2や水温感知素子NTC 、
回路部品等を実装しているプリント基板２を別体にして
このプリント基板２を合成樹脂カバー体８内に封入し、
この合成樹脂カバー体からプリント基板２上の回路と接
続している電気コード９を引き出してコントローラ本体
である温度設定部７に該電気コード９を接続していると
共に、この温度設定部７から先端にプラグ６を取付けて
いる電源コード５と、先端に雌レセプタクル10を取付け
ている分岐コード11とを引き出しておき、この分岐コー
ド11に上記ヒータ本体１のヒータHRと接続している接続
コード12をその先端の雄レセプタクル13によって接続可
能に構成しておいてもよい。なお、電極片P1、P2として
は、金属箔を使用している。

【００４８】このように構成したので、ヒータ本体１と
は別体の合成樹脂カバー体８内に封入しているプリント
基板２上に、合成樹脂カバー体８が水中にあるのか、空
気中にあるのかによって異なる出力信号を発生する上記
一対の電極片P1、P2を含めた回路と、水温感知素子NTC
を備えた回路とを設けているから、合成樹脂カバー体８
が空気中にあるときには、上記出力信号によって水温感
知素子NTC の回路が設定可能な温度より高温になった信
号を発するようにしてヒータ通電を遮断するように構成
しておくことができ、従って、従来の水槽等の加熱装置
において、温度制御回路のシステムを変更することな
く、その温度センサー部分だけを上記プリント基板２を
封入している合成樹脂カバー体８に変更することによっ
て安全な加熱装置とすることができる。

【００４９】図11は、上記ヒータHRを内蔵しているヒー
タ本体１と、発振回路OSC や水温感知素子NTC 等を実装
しているプリント基板２を封入した合成樹脂カバー体８
と、コントローラ本体である温度設定部７とからなる回
路構成の一例を示すもので、図において、Ａは合成樹脂
カバー体８内に封入したプリント基板２側の回路、Ｂは
温度設定部７側の回路であって、従来は、温度設定部７
の回路電圧（＋）を抵抗R7と接続線W1、W2を通じて水温
感知素子NTC1とで分圧し、その電圧と温度設定を行う可
変抵抗器TAJ の電圧を電圧比較回路CMP1で比較判定して
電力スイッチ回路PSW を開閉し、温度制御を行っている
が、この温度制御回路に回路電圧（＋）供給線W3を付加
して発振回路OSC と電極片P1、P2を一体にした状態で合
成樹脂カバー体８に内蔵、封入しているものである。

【００５０】発振回路OSC の動作は上記実施の形態１で
示した図６の回路構成と同じであり、電源回路PSからの
直流電圧による発振回路OSC の発振信号は、コンデンサ
C4から検波ダイオードD1を通じて抵抗R6でトランジスタ
Q2のベースＢをドライブするように構成していると共
に、このトランジスタQ2のエミッタＥは零ボルト、グラ
ンドＧに接続され、コレクタＣは温度センサーである水
温感知素子NTC1に接続している。さらに、抵抗R5は信号
の基準をグランドＧにするもので、コンデンサC6は検波
出力を平滑にして直流電圧にするものである。

【００５１】このように構成したので、プリント基板２
を封入している合成樹脂カバー体８が水中にあるとき
は、上記実施の形態１で説明したように、発振回路OSC
からの発振は停止状態となっているから、コンデンサC
4、検波ダイオードD1、抵抗R6を通過する信号はなく、
トランジスタQ2はドライブされない。従って、トランジ
スタQ2のコレクタＣは温度制御に何らの影響も与えな
い。

【００５２】次に、プリント基板２を封入している合成
樹脂カバー体８が空気中にあると、発振回路OSC からの
発振が始まってトランジスタQ2はドライブされ、そのコ
レクタＣはエミッタＥとショート状態になる。さらに、
トランジスタQ2は水温感知素子NTC1に並列接続されてい
るから、この水温感知素子NTC1の抵抗値が極端に低くな
ったのと同じで、即ち、水温感知素子NTC1の温度が極端
に高くなったのと同じことであり、ヒータHRへの通電を
停止するのは通常の温度制御と同じ作動で行われる。つ
まり、上記トランジスタQ2はスイッチとしての役目を行
うものである。このようにして、プリント基板２を封入
している合成樹脂カバー体８が空気中に置かれると、水
温感知素子NTC1があたかも高温を感知したかのように作
動して電力スイッチ回路PSW をオフ状態にし、ヒータHR
への通電を遮断するのである。

【００５３】なお、以上のいずれの実施の形態１〜６に
おいても、水槽内の水を所定の温度に加熱、保持する手
段としては、従来から公知の手段、例えば、ヒータHRに
よって加熱される水温をヒータ本体１内に配設している
水温感知素子である負特性抵抗素子NTC によって感知さ
せ、この負特性抵抗素子NTC の電圧と予め、温度設定摘
まみで設定された可変抵抗器TAJ の電圧とを電圧比較回
路CMP1によって比較した電圧出力で電力スイッチ回路PS
W をオン、オフするように構成している。

【図面の簡単な説明】

【図１】加熱装置の簡略縦断側面図、

【図２】その電極片を設けた回路部分の簡略斜視図、

【図３】その縦断正面図、

【図４】温度設定部を有する設定温度可変式加熱装置の
簡略縦断側面図、

【図５】実施の形態１の回路構成図、

【図６】実施の形態２の回路構成図、

【図７】実施の形態３の回路構成図、

【図８】実施の形態４の回路構成図、

【図９】実施の形態５の回路構成図、

【図１０】実施の形態６の装置の一部を断面した簡略
図、

【図１１】実施の形態６における回路の一例を示す回路
構成図。

【符号の説明】

１ ヒータ本体 ２ プリント基板 ５ 電源コード ７ 温度設定部 P1、P2 電極片 PS 電源回路 OSC 発振回路 AMP 信号増幅回路 RC 検波回路 PSW 電力スイッチ回路 CMP1、CMP2 電圧比較回路 NTC 水温感知素子NTC HR ヒータ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状のヒータ本体内に配設されたヒータ
   と、コンデンサの導電体の役目をする一対の電極片と、
   この電極片とヒータ間の回路中に配設され、水中にある
   時と気中にある時とで大小に変化する上記一対の電極片
   の静電容量と損失により、ヒータ本体が水中にある時に
   はヒータに通電し、気中にある時にヒータを非通電状態
   にするスイッチ回路とから構成していることを特徴とす
   る水槽等の加熱装置。
2. 【請求項２】 回路は電源回路と、この電源回路からの
   直流電圧の供給によって電気信号を発生する発振回路
   と、この発振回路の出力側に接続している検波回路及び
   比較回路と、この比較回路とヒータ間に接続しているス
   イッチ回路とからなり、上記発振回路の一部にコンデン
   サの導電体の役目をする一対の電極片を接続してこの電
   極片の水中と気中との静電容量の大小により変化する発
   振回路からの出力信号によって比較回路を介してスイッ
   チ回路を作動させるように構成したことを特徴とする請
   求項１に記載の水槽等の加熱装置。
3. 【請求項３】 発振回路の出力側と検波回路との間に共
   振回路を接続し、この共振回路の共振周波数を一対の電
   極片が水中にあるときにおける発振回路からの発振周波
   数に合わせておき、ヒータ本体及び一対の電極片が水中
   にある時にはこの発振周波数の信号を通過させてスイッ
   チ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中にある
   時には通電を遮断するように構成していることを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の水槽等の加熱装置。
4. 【請求項４】 一対の電極片を発振回路の一部とするこ
   となくこの一対の電極片とコイルのインダクタンスとで
   共振回路を構成してヒータ本体及び一対の電極片が水中
   にある時のこの共振回路の共振信号を上記発振回路の発
   振周波数に合わせておき、ヒータ本体及び一対の電極片
   が水中にある時にはこの発振周波数の信号を通過させて
   スイッチ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中
   にある時には通電を遮断するように構成していることを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水槽等の加熱
   装置。
5. 【請求項５】 発振回路に演算増幅回路を設けて電極片
   が水中にあるときにのみ、発振回路を発振させて電力ス
   イッチ回路によりヒータを通電状態にすることを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の水槽層の加熱装置。
6. 【請求項６】 一対の電極片を発振回路の一部とするこ
   となく電圧平衡回路の一辺に置き換えると共に発振回路
   からの信号を高周波トランスを通じてこの電圧平衡回路
   に与え、一対の電極片が水中にあるときに電圧平衡回路
   が平衡して出力を停止させることにより、電力スイッチ
   回路を閉じてヒータに通電するように構成していること
   を特徴とする請求項１に記載の水槽等の加熱装置。
7. 【請求項７】 一対の電極片と発振回路や電圧比較回路
   等の回路部品及び水温感知素子をプリント基板上に実装
   し、このプリント基板をヒータと共に筒状のヒータ本体
   内に配設していることを特徴とする請求項１ないし請求
   項６のうち、いずれか１項に記載の水槽等の加熱装置。
8. 【請求項８】 一対の電極板と発振回路や電圧比較回路
   等の回路部品及び水温感知素子を実装しているプリント
   基板をヒータ本体と別体の合成樹脂カバー体内に封入
   し、この合成樹脂カバー体から引き出している電気コー
   ドを電源コードと共に温度設定部に一体に接続している
   と共に、この温度設定部から分岐コードを延設してこの
   分岐コードにヒータを内装している上記ヒータ本体の接
   続コードを雌雄レセプタクルによって接続させるように
   構成していることを特徴とする請求項１ないし請求項６
   のうち、いずれか１項に記載の水槽等の加熱装置。