JP2008086252A - 水槽用ヒーター装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気中通電時にも安全で、しかも、広い範囲で水槽内の水を加熱する。
【解決手段】多数の抵抗器18をベース11に分散配置するとともに、配線パターン14に通電することで、これら多数の抵抗器18を同時に発熱させるようにしたので、従来の電熱部材と合計発熱量を同一としたとき、１個の抵抗器18の発熱量は電熱部材よりかなり小さくなる。この結果、ヒーター装置が気中通電をしても、各抵抗器18の温度はあまり上昇せず、安全となる。しかも、抵抗器18が広い範囲で同時に発熱するため、広い範囲で水槽内の水を加熱することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、観賞魚等を飼育する水槽の水を加熱するための水槽用ヒーター装置に関する。

従来の水槽用ヒーター装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
特開２００３−１８９３９号公報

このものは、両端が開口している筒状のセラミック管と、前記セラミック管の両端をそれぞれ閉止するゴムキャップと、セラミック管内に収納されるとともに、先端側ゴムキャップの近傍において折り返され、通電されたとき発熱して水槽内の水を加熱する鉄クロム線等から構成された単一の電熱部材と、電熱部材と基端側ゴムキャップとの間のセラミック管内に収納され、水槽内の水温を検出して電熱部材に対する通電を制御する制御回路とを備えたものである。

しかしながら、このような従来の水槽用ヒーター装置にあっては、電熱部材に対する通電中に、例えば水槽内の掃除等のためにヒーター装置を手で掴みながら誤って空中に取り出すと（気中通電が行われると）、狭い範囲で集中的に発熱している電熱部材の周囲が高断熱の空気により囲まれるため、ヒーター装置が異常温度、例えば 300〜 600度Ｃ程度まで上昇し、重度のやけど負う危険があるという課題があった。しかも、ヒーター装置のセラミック管は細い小さな管であるため、水槽内の水を部分的にしか加熱することができず、該水の温度が不均一になってしまうという課題もあった。

この発明は、気中通電時にも安全で、しかも、広い範囲で水槽内の水を加熱することができる水槽用ヒーター装置を提供することを目的とする。

このような目的は、配線パターンが表面に設けられた板状のベースと、両端子が前記配線パターンに接続されることでベースに分散配置されながら実装され、配線パターンに通電されたとき、発熱して水槽内の水を加熱する多数の抵抗器と、前記配線パターン、抵抗器を覆う耐熱性の防水層とを備えることにより、達成することができる。

この発明においては、多数の抵抗器をベースに分散配置するとともに、配線パターンに通電することで、これら多数の抵抗器を同時に発熱させるようにしたので、従来の電熱部材の発熱量（消費電力）と多数の抵抗器の合計発熱量（合計消費電力）とを同一としたとき、１個の抵抗器の発熱量は前記電熱部材よりかなり小さくなる。この結果、ヒーター装置が気中通電をしても、各抵抗器の温度はあまり上昇せず、安全となる。しかも、多数の抵抗器をベースに分散配置しているため、広い範囲で水槽内の水が加熱され、該水の温度を均一化することができる。
また、請求項２に記載のように構成すれば、水温を所望の温度に制御することができ、観賞魚等の飼育に好適となる。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、10はプリント基板であり、このプリント基板10は矩形板状のベース11を有している。このベース11としてはガラス布エポキシ樹脂、紙フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等のリジッド基板、または、ポリイミド樹脂等のフレキシブル基板を用いることができ、その中でも、耐水性、耐熱性等の観点からガラス布エポキシ樹脂が好適にである。

前記ベース11の表面、ここでは下面には２本の平行な銅箔等からなる配線パターン14が設けられ、これらの配線パターン14は総延長が長くなるようジグザグ状に折れ曲がっている。また、前記ベース11には下端が配線パターン14において開口する多数対の貫通するスルーホール15が形成され、これらスルーホール15の内面には配線パターン14に接続されている銅箔が付着されている。なお、前記配線パターンはベース11の両面に設けられていてもよく、また、スルーホールは必要に応じて省略してもよい。

18はベース11の上面側に配置された多数の市販品である安価な抵抗器、ここでは炭素皮膜抵抗器であり、これら抵抗器18の両端子である一対のリード線19は対をなすスルーホール15に上側から挿入されるとともに、配線パターン14にはんだ付けされて接続されている。この結果、これら全ての抵抗器18は配線パターン14に並列に接続されるとともに、ベース11に分散配置されながら実装されている。ここで、前述の抵抗器18としては、炭素皮膜抵抗器が安価で耐熱性が高いため最も好ましいが、その他に、リジッド基板に対しては端子がリード線である金属被膜抵抗器、ソリッド抵抗器、酸化金属被膜抵抗器を、フレキシブル基板に対しては端子が内部電極、接続パッドであるチップ抵抗器を用いることができる。

この結果、前記配線パターン14に通電されると、これら抵抗器18は発熱するが、このとき、抵抗器18は全てが並列接続されているので、プリント基板10として考えると、全ての抵抗器18の消費電力（発熱量）を加算した合計熱量だけ発熱する。例えば、抵抗器18の消費電力が同一の 1/2Ｗ（ワット）で、抵抗器18がベース11に 200個だけ実装されている場合には、合計 100Ｗに対応する熱量が発熱される。なお、前記抵抗器18には、消費電力が 1/8Ｗから１Ｗ程度のものを用いるとよい。

21は少なくともベース11に設けられた配線パターン14、抵抗器18、ここではプリント基板10全体を覆う耐熱性の防水層であり、この防水層21としては、例えばシリコンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム等のエラストマーやフッ素樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂等の合成樹脂を用いることができる。そして、このように配線パターン14、抵抗器18を防水層21によって覆うようにすれば、プリント基板10を観賞魚の飼育等を行う水槽22の水Ｍ（淡水、海水）に沈め水槽用ヒーターとして使用することができる。

このとき、多数の抵抗器18をベース11に分散配置するとともに、配線パターン14に通電することで、これら多数の抵抗器18を同時に発熱させるようにしたので、従来の電熱部材の発熱量（消費電力）と多数の抵抗器18の合計発熱量（合計消費電力）とが同一であるとしたとき、１個の抵抗器18の発熱量は前記電熱部材よりかなり小さくなる。この結果、ヒーター装置が気中通電をしても、各抵抗器18の温度はあまり、例えば80度Ｃ程度までしか上昇せず、安全となる。また、温度が大きく上昇したときには温度上昇により自身が破損するため、二重に安全である。しかも、多数の抵抗器18をベース11に分散配置しているため、各抵抗器18が広い範囲で同時に発熱し、この結果、広い範囲で水槽22内の水Ｍを加熱することができ、該水Ｍの温度を均一化することができる。

25はベース11に固定されるとともに、前記配線パターン14が接続されたコネクタであり、このコネクタ25と、直流電源または交流電源に接続される電源用プラグ26とは途中に電源用コネクタ27が介装された電源コード28によって接続されている。29は水槽22の水Ｍに沈められた検出ユニットであり、この検出ユニット29には水Ｍの温度を検出するサーミスタ等の検出センサ30が内蔵されている。

32は水槽22から離れた位置に設置されるとともに、電源用プラグ26と電源用コネクタ27との間の電源コード28に介装された制御ユニットであり、この制御ユニット32は接続線33を介して前記検出ユニット29に接続され、前記検出ユニット29からの検出信号を基に配線パターン14に対する通電を制御する。前述した検出ユニット29、制御ユニット32は全体として、水槽22内の水Ｍの温度を検出するとともに、該検出結果を基に配線パターン14に対する通電を制御する制御手段34を構成し、この制御手段34は水Ｍを所望の温度に、ここでは、観賞魚等の飼育に好適な設定温度に制御する。なお、前記プリント基板10はこのように制御手段34を組み合わせて使用することもできるが、単独でヒーターとして使用することもできる。

次に、前記実施形態１の作用について説明する。
今、電源用プラグ26が交流または直流電源のコンセントに差し込まれており、プリント基板10および検出ユニット29が観賞魚の飼育を行う水槽22の水Ｍに沈められているとする。このとき、検出ユニット29（検出センサ30）が水Ｍの温度を検出して、検出結果を制御ユニット32に出力するが、この検出ユニット29の検出した水温が設定温度未満であると、制御ユニット32は配線パターン14に通電するため、全ての抵抗器18が同時に広い範囲で発熱して水Ｍを広い範囲でほぼ均一に加熱する。

そして、水Ｍの温度が設定温度以上まで上昇すると、検出ユニット29からの検出結果に基づき制御ユニット32は配線パターン14に対する通電を遮断する。このようにして水Ｍの温度は設定温度に制御され、観賞魚の飼育に好適な環境が容易に提供される。ここで、前述のような配線パターン14、抵抗器18に対する通電中に、例えば水槽22内の掃除等のためにプリント基板10を手で掴みながら誤って空中に取り出すと（気中通電が行われると）、プリント基板10の周囲が高断熱の空気により囲まれるため、熱がこもって各抵抗器18の温度が水中よりも高温に上昇する。

このとき、前述のように多数の抵抗器18をベース11に分散配置するとともに、配線パターン14に通電することで、これら多数の抵抗器18を同時に発熱させるようにしたので、従来の電熱部材の発熱量（消費電力）と多数の抵抗器18の合計発熱量（合計消費電力）とが同一であるとしたとき、１個の抵抗器18の発熱量は前記電熱部材よりかなり小さくなり、この結果、前述のようにヒーター装置が気中通電をしても、各抵抗器18の温度はあまり上昇せず、手で掴んでいても安全となる。

図４は、この発明の実施形態２を示す図である。この実施形態においては、前記２本の配線パターン14間の間隔を広くするとともに、これら２本の配線パターン14間でベース11の下面に多数の銅箔等からなる島状パターン41を設けている。また、ベース11には各島状パターン41において下端が開口するスルーホール（図示していない）を形成している。そして、多数の抵抗器18の両端子である一対のリード線19を前記スルーホールに上側から挿入するとともに、これらリード線19を配線パターン14および島状パターン41にはんだ付けで接続している。

この結果、複数の抵抗器18、この実施形態では３個の抵抗器18が島状パターン41によって直列に接続されるとともに、これら直列接続された３個の抵抗器18からなる抵抗器群42が複数個だけ配線パターン14に並列接続される。このように抵抗器18を直列、並列接続することでベース11に分散配置しながら実装するようにしてもよい。なお、前記直列に接続される抵抗器18の数は、２個あるいは４個以上であってもよい。また、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図５は、この発明の実施形態３を示す図である。この実施形態においては、プリント基板10を構成するベース11の角部上面に、前記検出ユニット29および制御ユニット32を一体形成した制御部37を取り付けている。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

図６は、この発明の実施形態４を示す図である。この実施形態においては、ベース11の角部に検出ユニット29と同様の構成をした検出ユニット38を該ベース11から突出させながら取り付けるとともに、この検出ユニット38およびベース11の配線パターン14と制御ユニット32とを電源コード、接続線を一体化した接続コード39によって接続している。なお、他の構成、作用は前記実施形態１と同様である。

なお、この実施形態においては、ベース11を単一の平坦なプレートから構成したが、この発明においては、複数のベースを立体的に組み合わせて水槽内の飾り物、例えば建物を成形するようにしてもよい。また、前述の実施形態においては、配線パターン14をベース11の下側に、抵抗器18をベース11の上側に設置したが、この発明においては、配線パターンを上側に、抵抗器を下側に設置してもよい。

この発明は、観賞魚等を飼育する水槽の水を加熱する産業分野に適用できる。

この発明の実施形態１を示す概略正面図である。 プリント基板の平面図である。 図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。 この発明の実施形態２を示すプリント基板近傍の平面図である。 この発明の実施形態３を示すプリント基板近傍の平面図である。 この発明の実施形態４を示すプリント基板近傍の平面図である。

符号の説明

11…ベース 14…配線パターン
18…抵抗器 19…端子
21…防水層 22…水槽
34…制御手段 Ｍ…水

Claims (2)

1. 配線パターンが表面に設けられた板状のベースと、両端子が前記配線パターンに接続されることでベースに分散配置されながら実装され、配線パターンに通電されたとき、発熱して水槽内の水を加熱する多数の抵抗器と、前記配線パターン、抵抗器を覆う耐熱性の防水層とを備えたことを特徴とする水槽用ヒーター装置。
2. 前記水槽内の水の温度を検出するとともに、該検出結果を基に配線パターンに対する通電を制御する制御手段をさらに設けた請求項１記載の水槽用ヒーター装置。

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