JP2004073023A - 観賞用水槽の加熱制御装置および加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえ検温部が水槽内に設置されない状態で使用されても、水温が設定温度を超えて上昇するようなことがないようにする。
【解決手段】加熱制御装置２は、サーミスタ３０が組み込まれた検温部３と、サーミスタ３０の感温動作に基づいてヒーターへの通電を制御して水温を設定温度に保持する温度制御回路が組み込まれた制御本体部２０とを備える。前記検温部３には、永久磁石に感応してオン、オフするリードスイッチ８が設けられている。温度制御回路は、リードスイッチ８が感応動作しないとき非能動状態に設定されてヒーターへの通電を規制する。リードスイッチ８が感応動作したときは温度制御回路は能動状態に設定され、ヒーターへの通電が可能となる。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱帯魚のような観賞魚を観賞するための観賞用水槽を加熱の対象とする加熱装置に関し、特にこの発明は、観賞用水槽に設置されるヒーターへ通電して水槽内の水を加熱するための観賞用水槽の加熱制御装置および加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の加熱装置に用いられるヒーターは、管の内部にニクロム線のような電熱部材を装填し、その両端をキャップで塞いだ構造のものが一般的である。前記電熱部材へ通電する回路中には半導体スイッチが介装されており、この半導体スイッチを温度制御回路によりオン、オフ動作させて電熱部材への通電を制御し、水温を観賞魚の生育に適した設定温度（例えば２６℃）に保持する。
前記温度制御回路は、サーミスタのような感温素子を含んでおり、この感温素子の感温動作に基づいて半導体スイッチの動作を制御している。
【０００３】
従来の加熱装置は、ヒーターに前記温度制御回路を構成する回路部品を電熱部材とともに組み込んだ一体型と、ヒーターから独立した制御本体部に温度制御回路を組み込んだ分離型とがある。分離型では、さらに、感温素子が組み込まれた検温部を制御本体部から独立させ、検温部と制御本体部とをコード線で接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
分離型の加熱装置では、観賞用水槽内の水中にヒーターと検温部とを浸し、例えば、ヒーターは底部上に、検温部は壁面の適所に、それぞれ設置する。水温は検温部の感温素子により感知され、温度制御回路は水温と設定温度とを比較することにより水温の制御を行う。水温が設定温度より低ければ、温度制御回路はヒーターへ通電して水を加熱し、水温を上昇させる。水温が設定温度を超えれば、温度制御回路はヒーターへの通電を止めて水の加熱を停止させ、水温を低下させる。このようにして水温は設定温度に保持される。
【０００５】
分離型の加熱装置の場合、検温部が水槽内に設置されない状態、すなわち、感温素子が水中に浸されずに外気中に放置された状態で使用されるおそれがある。この場合、温度制御回路は外気温と設定温度とを比較して温度制御を行うことになる。冬期は外気温が設定温度より低いので、温度制御回路はヒーターへ通電して水を加熱するが、検温部は水温ではなく外気温を感知しているので、水温が上昇しても、それとは関係なく温度制御回路はヒーターへの通電を継続させる。その結果、水温は設定温度を超えてもさらに上昇し続け、観賞魚を死滅させてしまう。
【０００６】
この発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、検温部が水槽内の適所に設置されてはじめて温度制御回路が有効に働くようにすることにより、たとえ検温部が水槽内に設置されない状態で使用されても、水温が設定温度を超えて上昇するようなことがない観賞用水槽の加熱制御装置および加熱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】
この発明による観賞用水槽の加熱制御装置は、観賞用水槽に設置されるヒーターへ通電して水槽内の水を加熱するものであって、水温を感知する感温素子が組み込まれた検温部と、感温素子の感温動作に基づいて前記ヒーターへの通電を制御して水温を設定温度に保持する温度制御回路が組み込まれた制御本体部とを備えている。前記検温部には、所定の物体に感応してオン、オフする感応スイッチが設けられている。前記温度制御回路は、前記感応スイッチが感応動作しないとき非能動状態に設定されてヒーターへの通電を規制し、前記感応スイッチが感応動作したとき能動状態に設定されてヒーターへの通電を可能とするものである。
【０００８】
この発明の上記した構成において、「感応スイッチ」として例えばリードスイッチを用いた場合、「所定の物体」は例えば永久磁石である。なお、「感応スイッチ」はリードスイッチに限らず、近接スイッチなども用いることができ、もし、高周波形の近接スイッチであれば、「所定の物体」は金属体である。
【０００９】
この発明の一実施態様においては、前記観賞用水槽の内面には、検温部を壁面に保持するためのホルダーが取り付けられ、前記ホルダーには、感応スイッチが感応する物体が設けられている。
この実施例によれば、ホルダーに感応スイッチが保持されたとき、温度制御回路は能動状態に設定される。
【００１０】
この発明の好ましい一実施態様においては、前記感応スイッチとしてリードスイッチが用いられるとともに、前記観賞用水槽の内面には、検温部を壁面に保持するためのホルダーが取り付けられる。前記ホルダーには、リードスイッチが感応する永久磁石が設けられている。
【００１１】
この発明の他の実施態様においては、前記観賞用水槽の壁面には、感応スイッチが感応する物体が設けられるとともに、前記検温部は前記物体が設けられる位置に設置されるようになっている。
この実施例によれば、感応スイッチを観賞用水槽の壁面に適当な手段により固定することにより、温度制御回路は能動状態に設定される。
【００１２】
この発明の好ましい他の実施態様においては、前記感応スイッチとしてリードスイッチが用いられるとともに、前記観賞用水槽の壁面には、リードスイッチが感応する永久磁石が設けられている。
この実施態様における「永久磁石」は、板状の永久磁石であってもよいが、磁性粉末を着磁したようなものであってもよい。
【００１３】
この発明による加熱制御装置は、観賞用水槽に設置されるヒーターとともに加熱装置を構成するから、この発明による観賞用水槽の加熱装置は、観賞用水槽に設置されるヒーターと、上記したいずれかの実施態様の加熱制御装置とで構成されて成るものである。
【００１４】
【作用】
観賞用水槽内に検温部を設置すると、検温部の設置位置に感応スイッチが感応する物体が存在すれば、前記感応スイッチが感応動作し、温度制御回路は能動状態に設定されてヒーターへの通電を可能とする。感応スイッチがリードスイッチであれば、検温部の設置位置に永久磁石が存在すれば、リードスイッチは永久磁石の磁界を受けて感応動作する。
水槽内に設置された検温部の感温素子によって水温が感知されると、温度制御回路は水温と設定温度とを比較することによりヒーターへの通電を制御し、水温を設定温度まで上昇させて保持する。
検温部が水槽内に設置されない状態で使用された場合、感応スイッチは感応動作せず、温度制御回路は非能動状態に設定される。その結果、ヒーターへの通電が規制され、水温が設定温度を超えて上昇するようなことはない。
【００１５】
【実施例】
図１は、この発明の一実施例である観賞用水槽の加熱装置を示す。
図示例の加熱装置は、ヒーター１と加熱制御装置２とで構成されるもので、ヒーター１は水が満たされた観賞用水槽１０の内部の底部上に設置される。
前記ヒーター１は、管１１の内部にニクロム線などの電熱部材が装填されるとともに、熱伝導性を高めるためにマグネシア粉末が充填されたものである。管１１の両端部はゴムキャップ１２，１２で塞がれ、一方のゴムキャップ１２からは先端にコネクタ１３が装着されたコード線１８が引き出されている。
【００１６】
前記加熱制御装置２は、図２に示すように、検温部３と制御本体部２０とを備えている。検温部３と制御本体部２０との間はコード線５で接続される。制御本体部２０からは接続コード６と電源コード７とが引き出されている。接続コード６の先端にはヒーター１のコネクタ１３に接続されるコネクタ６１が、電源コード７の先端には１００ボルトの電源コンセントに差し込まれる電源プラグ７１が、それぞれ装着されている。
【００１７】
前記検温部３は、図３に示すように、感温素子としてのサーミスタ３０と感応スイッチとしてのリードスイッチ８とが実装された基板３１と、その基板３１上に被せられるゴム製のキャップ３２とで構成されている。リードスイッチ８は、外部より磁界が作用していなければ、接点が開いてスイッチがオフ状態となる。一方、外部から磁界が作用すれば、接点が閉じてスイッチがオン状態となる。
【００１８】
前記水槽１０の内面には、検温部３を壁面に設置するためのホルダー９が取り付けられる。前記ホルダー９は、表面に検温部３を支持するための一対の支持アーム９１，９１が突設された本体ケース９０と、本体ケース９０の開口部分を塞ぐ蓋板９２とから成る。前記支持アーム９１，９１は検温部３のキャップ３２の外周面に形成された周溝３３，３３に引っ掛かる。前記蓋板９２にはホルダー９を水槽１０の壁面に固定するための２個の吸盤９３，９３が取り付けてある。
【００１９】
ケース体９０の内部には永久磁石９４が装填されている。ホルダー９に検温部３が保持された状態のとき、永久磁石９４の磁界がリードスイッチ８に作用するので、リードスイッチ８は接点を閉じてオン状態となる。
【００２０】
図２に戻って、前記制御本体部２０には、サーミスタ８の感温動作に基づいてヒーター１への通電を制御して水温を設定温度に保持する温度制御回路４（図４に示す。）が組み込まれている。
この実施例の加熱制御装置２は、水温を任意の設定温度に調整することが可能になっており、そのために、制御本体部２０には後述するボリューム抵抗ＶＲを可変設定するためのダイヤルつまみ２１が設けてある。なお、図中、２２，２３は、ともにＬＥＤより成る電源ランプおよびヒーターランプである。電源ランプ２２は電源プラグ７１が電源コンセントに差し込まれたときに点灯する。また、ヒーターランプ２３はヒーター１に通電されているときに点灯する。
【００２１】
図４は、温度制御回路４の構成例を示している。なお、図中、１４はヒーター１の電熱部材であり、この電熱部材１４へ通電するための通電回路１５にはトライアックより成る半導体スイッチ１６と電流ヒューズ１７とが介装されている。
この温度制御回路４は、サーミスタ３０の感温動作に基づいて前記電熱部材１４への通電を制御して水温を設定温度に保持するもので、電源回路４０、制御用ＩＣ４１、および基準電圧設定回路４２などを含んでいる。
前記電源回路４０は、半波整流のためのダイオードＤ１および抵抗Ｒ５と、平滑用のコンデンサＣ１とから成り、電源プラグ７１より入力される交流電源電圧Ｖｃｃを直流電圧に変換する。
【００２２】
前記制御用ＩＣ４１は、コンパレータとゼロクロス制御回路とを含んだものである。コンパレータは入力電圧Ｖを基準電圧Ｅ_０と比較し、その比較出力をゼロクロス制御回路へ与える。コンパレータの入力電圧Ｖとして、負性抵抗素子であるサーミスタ３０と２個の抵抗Ｒ１，Ｒ２とボリューム抵抗ＶＲとで決まる電圧が与えられる。一方、また基準電圧Ｅ_０として、基準電圧設定回路４２の２個の抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧が与えられる。
【００２３】
ヒーター１を水中へ浸漬した状態において、水槽１０内の水の温度が設定温度以下のときは、入力電圧Ｖは基準電圧Ｅ_０以上であり、コンパレータは前記半導体スイッチ１６をオンさせる比較出力をゼロクロス制御回路へ与える。水温が設定温度を越えると、入力電圧Ｖは基準電圧Ｅ_０より小さくなり、コンパレータの比較出力は反転する。
【００２４】
前記基準電圧設定回路４２には前記リードスイッチ８が介装されている。リードスイッチ８がオン状態にあるときは、基準電圧設定回路４２が導通する結果、温度制御回路４が能動状態となり、上記した適正な温度制御が実行され、水温に応じて電熱部材１４への通電が制御される。
これに対して、リードスイッチ８がオフ状態にあるときは、基準電圧設定回路４２の導通が遮断される結果、温度制御回路４が非能動状態となり、電熱部材１４への通電が規制される。
なお、リードスイッチ８には電源ランプ２２と抵抗Ｒ１０との直列回路も接続されており、リードスイッチ８がオフ状態のときは、電源ランプ２２が消灯するようになっている。
【００２５】
前記制御用ＩＣ４１のゼロクロス制御回路は、前記半導体スイッチ１６のゲートＧへ抵抗Ｒ６を介してゲート信号を与えるもので、ノイズの発生を抑えるために、交流電源電圧のゼロクロスのタイミングでゲート信号を生成して半導体スイッチ１６へ出力する。なお、図中、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ７との直列回路は、ゼロクロス制御回路に対し、ゼロクロスのタイミングを与えると共に、ゲート信号のパルス幅を設定する。
制御用ＩＣ４１のコンパレータの比較出力は抵抗Ｒ８を介してトランジスタＴＲ１に与えられるもので、電熱部材１４の通電時、トランジスタＴＲ１がオンするので、抵抗Ｒ９を介してヒーターランプ２３に電流が流れ、ヒーターランプ２３が点灯する。
【００２６】
つぎに上記した実施例についての動作を説明する。
まず、ヒーター１を水槽１０の内部の底部上に設置し、検温部３をホルダー９に保持させて水槽１０の壁面に設置した後、電源プラグ７１を電源コンセントに差し込む。検温部３のリードスイッチ８はホルダー９に設けられた永久磁石９４からの磁界の作用を受けるので、接点が閉じてオン状態となり、温度制御回路４は能動状態に設定される。温度制御回路４の制御によって電熱部材１４に通電されると、電熱部材１４が発熱動作して水槽１０内の水が加熱される。
【００２７】
温度制御回路４中のサーミスタ３０は、水槽１０内の水の温度が上昇するに従って抵抗値が小さくなるが、水槽１０内の水の温度が設定温度以下のときは、サーミスタ３０の両端の電圧、すなわち、制御用ＩＣ４１のコンパレータの入力電圧Ｖは基準電圧Ｅ_０以上であるため、半導体スイッチ１６はオン状態にあり、電熱部材１４への通電が保持される。
【００２８】
水槽１０内の水の温度が設定温度を越えると、サーミスタ３０の両端の電圧、すなわちコンパレータへの入力電圧Ｖは基準電圧Ｅ_０より小さくなるため、半導体スイッチ１６はオフ状態となり、電熱部材１４への通電が断たれる。
電熱部材１４の発熱停止により水槽１０内の水が自然冷却され、その結果、水温が設定温度以下になると、再び半導体スイッチ１６はオン状態となり、電熱部材１４への通電が行われる。これにより水槽１０内の水の温度は設定温度に保持される。
【００２９】
つぎに、検温部３を水槽１０内の水中に設置せず、外気中に放置した状態で電源プラグ７１を電源コンセントに差し込んだ場合は、検温部３のリードスイッチ８は磁界の作用を受けないので、接点が開いたままとなってオフ状態であり、基準電圧設定回路４２は導通せず、温度制御回路４は非能動状態に設定される。
すなわち、基準電圧設定回路４２において、リードスイッチ８がオフ状態になると、抵抗Ｒ３，Ｒ４の接続点は抵抗Ｒ３によりプルアップされ、基準電圧Ｅ_０として電源電圧Ｖｃｃが与えられる。その結果、コンパレータへの入力電圧Ｖに対して基準電圧Ｅ_０が大きな値となるため、半導体スイッチ１６はオフ状態となり、電熱部材１４に通電されない。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、検温部が水槽内の適所に設置されてはじめて温度制御回路が有効に働くので、たとえ検温部が水槽内に設置されない状態で使用されても、水温が設定温度を超えて上昇するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例である観賞用水槽の加熱装置を示す説明図である。
【図２】加熱制御装置の構成を示す正面図である。
【図３】検温部とホルダーとの構成を示す分解斜視図である。
【図４】温度制御回路の構成を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１　　ヒーター
２　　加熱制御装置
３　　検温部
４　　温度制御回路
８　　リードスイッチ
９　　ホルダー
１０　水槽
２０　制御本体部
３０　サーミスタ
９４　永久磁石

Claims (6)

1. 観賞用水槽に設置されるヒーターへ通電して水槽内の水を加熱する観賞用水槽の加熱制御装置において、
   水温を感知する感温素子が組み込まれた検温部と、感温素子の感温動作に基づいて前記ヒーターへの通電を制御して水温を設定温度に保持する温度制御回路が組み込まれた制御本体部とを備え、前記検温部には、所定の物体に感応してオン、オフする感応スイッチが設けられており、前記温度制御回路は、前記感応スイッチが感応動作しないとき非能動状態に設定されてヒーターへの通電を規制し、前記感応スイッチが感応動作したとき能動状態に設定されてヒーターへの通電を可能とする観賞用水槽の加熱制御装置。
2. 前記観賞用水槽の内面には、検温部を壁面に保持するためのホルダーが取り付けられ、前記ホルダーには、感応スイッチが感応する物体が設けられている請求項１に記載された観賞用水槽の加熱制御装置。
3. 前記感応スイッチとしてリードスイッチが用いられるとともに、前記観賞用水槽の内面には、検温部を壁面に保持するためのホルダーが取り付けられており、前記ホルダーには、リードスイッチが感応する永久磁石が設けられている請求項１または２に記載された観賞用水槽の加熱制御装置。
4. 前記観賞用水槽の壁面には、感応スイッチが感応する物体が設けられるとともに、前記検温部は前記物体が設けられる位置に設置されるようになっている請求項１に記載された観賞用水槽の加熱制御装置。
5. 前記感応スイッチとしてリードスイッチが用いられるとともに、前記観賞用水槽の壁面には、リードスイッチが感応する永久磁石が設けられている請求項１または４に記載された観賞用水槽の加熱制御装置。
6. 観賞用水槽に設置されるヒーターと、請求項１〜５のいずれかに記載された加熱制御装置とで構成されて成る観賞用水槽の加熱装置。

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