JP2812929B2 - 鑑賞用水槽の水中ヒータ - Google Patents
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Description
魚や水藻などの水中植物を鑑賞するための鑑賞用水槽に
関する技術であり、特にこの発明は、前記鑑賞用水槽に
満たされた水を加温するのに用いられる水中ヒータに関
する。
性を有する筒状管の内部に、ニクロム線のような電熱部
材、水槽内の水の温度を検知するためのサーミスタのよ
うな温度センサ、および前記電熱部材への通電を制御す
る回路の実装基板などを収容したヒータ本体が使用され
ており、前記温度センサが検知した水温が設定値以下で
あれば、前記電熱部材へ通電して発熱動作させることに
より、水槽内の水の温度を上昇させ、また前記温度セン
サが検知した水温が設定値を越えたとき、前記電熱部材
への通電を遮断して発熱動作を停止させることにより、
水槽内の水の温度を低下させるようになっている。
本体を誤って水槽外で作動させたときや作動中に水槽内
の水が減少してヒータ本体が水面上に露出したとき、電
熱部材は空焚き状態となって異常な高温度に達し、火災
発生の原因となる。また地震の発生などにより水槽が転
倒したときも、水槽内の水がこぼれてヒータ本体が露出
するため、同様に、電熱部材が空焚き状態となり、火災
発生の原因となる。
列接続し、電熱部材が空焚き状態になった場合には、前
記温度ヒューズを溶断させて復帰しないようにした、い
わゆる復帰不能方式のものが提案されている。また温度
ヒューズを用いる代わりに、電熱部材への通電制御用の
バイメタルを設け、電熱部材が空焚き状態となって異常
発熱すれば、バイメタルを介して断電し、温度が下降す
れば、前記電熱部材への通電が自動復帰できるようにし
た、いわゆる復帰方式のものも知られている。
は、温度ヒューズの溶断によりヒータ本体の使用が不能
となるから、これを廃棄処分する外はなく、不経済であ
る。また後者のものは、ヒータ本体の再使用が可能であ
るものの、バイメタルで温度上昇および温度下降が繰り
返されるため、経時的に火災を誘発する原因となる。
あり、空焚きによる火災の発生を確実に防止できる鑑賞
用水槽の水中ヒータを提供することを目的とする。
に満たされた水を加温して所定の水温に設定する鑑賞用
水槽の水中ヒータにおいて、前記水槽に浸漬されて水を
加温するヒータ本体と、このヒータ本体の動作を制御す
る制御部と、前記ヒータ本体の温度を感知する温度セン
サとから成る。前記制御部は、前記ヒータ本体における
電熱部材への通電回路を開閉する開閉手段と、前記温度
センサが異常温度に達したことを検知する異常検知回路
と、この異常検知回路による異常検知に応答して前記開
閉手段を開動作させる駆動回路と、前記異常検知状態を
記憶保持する記憶回路とを備えており、前記記憶回路
は、記憶保持状態を解除して復帰動作可能に構成されて
成る。
憶保持状態を解除する手段としてリセットスイッチが接
続されている。
あるいはヒータ本体が水面上に露出して、電熱部材が空
焚き状態になったときに、前記ヒータ本体の温度を感知
する温度センサを介して異常検知回路がヒータ本体の異
常を検出すると同時に、この異常検知に応答する駆動回
路が開閉手段を開動作させるため、前記電熱部材への通
電が遮断される。一方、前記異常検知回路により前記異
常が検知されると、記憶回路がこの異常検知状態を記憶
保持し、前記通電遮断状態を維持させる。その後、復帰
操作がなされると、前記記憶保持状態が解除されて、前
記開閉手段が閉動作して電熱部材への通電が開始され
る。
投入操作により記憶回路の記憶保持状態が解除される。
用水槽の水中ヒータの使用状態を示している。図中、1
は水が満たされた鑑賞用水槽であり、この水槽1の内部
の底部上にヒータ本体2が設置されている。ヒータ本体
2からは電源コード3が引き出され、この電源コード3
の先端には、例えば100ボルトの商用電源コンセント
に差し込まれる電源プラグ4が装着されている。前記電
源コード3上には、2個の吸盤5,5が移動可能に装着
されており、これら吸盤5を水槽1の内壁面または外壁
面に吸着させて、ヒータ本体2や電源コード3を固定す
る。なお図示例の水槽1には、熱帯魚のような鑑賞魚が
収容されているが、これに限らず、その他の水中動物や
水藻のような水中植物などを収容してもよい。
筒状管11の両端部にゴムキャップ12,13が被着さ
れており、一方のゴムキャップ12には、前記電源コー
ド3が外部へ引き出される引出部14が一体形成されて
いる。各ゴムキャップ12,13は、鍔状部12a,1
3aをそれぞれ備えており、ヒータ本体2を水槽1内の
底部上に水平に設置したとき、筒状管11の外周面が水
槽1の底部と直接接触しないようになっている。
透明なセラミック管が用いられており、この筒状管11
の内部には、図3に示すように、ニクロム線より成る電
熱部材20と、多数の部品が実装された実装基板21と
が左右に領域を分けて装填されると共に、内部空間の全
体には、熱伝導性を高めるために、マグネシア粉末のよ
うな充填剤23が充填されている。筒状管11は、両端
が開口しており、一方の開口端には、ゴムパッキング2
4およびシリコンシール25が、他方の開口端には、セ
ラミックスペーパー26およびシリコンシール27が、
それぞれ嵌め込まれると共に、両開口端の外側へ前記ゴ
ムキャップ12,13をそれぞれ被せることにより、水
密構造となす。
表面に、水温を検出する温度センサとしてのサーミスタ
30や、リード線31、さらに後記する制御部40など
を構成する抵抗体,コンデンサ,ICなどの回路部品3
2が実装されている。またプリント基板22には、前記
電熱部材20の近傍に位置して、空焚き時などにヒータ
本体2の異常温度上昇を検出する温度センサとしてのサ
ーミスタ33が実装されている。前記電熱部材20は、
断熱材としてのマイカ板34を挟むようにU字状に折り
畳まれて筒状管11内に収容されている。
る制御部40の具体的構成を示す。この制御部40は、
ヒータ本体2への通電回路41を開閉する半導体スイッ
チ42を含む水温制御回路43と、前記温度センサ33
の検知出力によりヒータ本体2が異常温度に達したこと
を検知する異常検知回路44と、この異常検知回路44
による異常検知に応答して前記半導体スイッチ42をオ
フ動作させる駆動回路45と、異常検知状態を記憶保持
する記憶回路46と、この記憶回路46による記憶保持
状態を解除して復帰動作させる復帰回路47とを備えて
おり、この制御部40には、商用電源コンセントに差し
込まれる電源プラグ4より電源が供給される。
通電回路41の開閉手段としての半導体スイッチ42
と、ヒューズ抵抗体(温度ヒューズ)RFとが設けら
れ、前記半導体スイッチ42として、この実施例では、
トライアックが用いてある。
の電源回路48、IC制御回路49、および基準電圧設
定回路50などを含む。前記電源回路48は、半波整流
用のダイオード51と、抵抗体R4と、平滑用のコンデ
ンサC1とからなり、電源プラグ4より入力される交流
電源電圧を直流電圧に変換する。
2およびゼロクロス制御回路53を含み、コンパレータ
52は入力電圧Vを基準電圧E0 と比較し、その比較出
力をゼロクロス制御回路53へ与える。前記コンパレー
タ52の入力電圧Vとして、負性抵抗素子であるサーミ
スタ30と抵抗体R1との分圧が、また基準電圧E0と
して、基準電圧設定回路50の抵抗体R2と抵抗体R3
との分圧が、それぞれ与えられる。水槽1内の水の温度
が設定値(例えば26℃)以下のときは、入力電圧Vが
基準電圧E0 より大きくなり、また水の温度が設定値を
越えれば、入力電圧Vが基準電圧E0 より小さくなっ
て、コンパレータ52の比較出力は反転する。
体スイッチ42のゲートGに駆動回路45のトランジス
タ54および抵抗体R5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42へ出力する。なお図中、コンデンサC2と抵
抗体R6との直列回路は、前記ゼロクロス制御回路53
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。また図中、コンデンサC
3〜C5は、ノイズカット用のコンデンサである。
ための基準電圧設定回路55およびコンパレータ56な
どを含み、コンパレータ56は入力電圧V1を基準電圧
E1と比較し、その比較出力を前記記憶回路46へ送出
する。前記コンパレータ56の入力電圧V1として、負
性抵抗素子であるサーミスタ33と基準電圧設定回路5
5の抵抗体R7との分圧が、また基準電圧E1として、
基準電圧設定回路55の抵抗体R8と抵抗体R9との分
圧がそれぞれ与えられる。前記ヒータ本体2の温度が設
定値(例えば55〜60℃)以下においては、入力電圧
V1が基準電圧E1より大きくなり、コンパレータ56
の比較出力は論理レベルが「LOW」(以下、「L」と
いう)となる。またヒータ本体2の温度が設定値を越え
る異常高温においては、入力電圧V1が基準電圧E1よ
り小さくなり、前記コンパレータ56の比較出力は反転
して論理レベルが「HIGH」(以下、「H」という)
となる。なお図中、コンデンサC7〜C9はノイズカッ
ト用のコンデンサである。
を受けて前記コンパレータ56の比較出力「L」,
「H」にそれぞれ対応してオン,オフ状態にスイッチン
グするトランジスタ58と、このトランジスタ58のオ
ン,オフに応答してオン,オフ状態にスイッチングする
トランジスタ54とを有する。
ド回路59,60からなるR−Sフリップフロップ61
を備えており、前記コンパレータ56の比較出力がノッ
ト回路62を介して前記R−Sフリップフロップ61の
セット入力(図中、Sで示す)として与えられるもの
で、前記ナンド回路59のQ出力がノット回路63を介
して前記トランジスタ58のベースに与えられる。この
記憶回路46は、R−Sフリップフロップ61のセット
入力が「H」から「L」になったのを異常検知状態とし
て記憶する。
ており、前記記憶回路46が前記異常検知状態を記憶し
ているとき、すなわち前記電熱部材20への通電が遮断
されたとき、前記電源プラグ4を電源コンセントから抜
き差し操作することにより、前記記憶状態が解除されて
動作復帰する。前記積分回路64は、抵抗体R10およ
びコンデンサC10からなり、電源投入時に上記R−S
フリップフロップ61を強制的にリセットするためのも
のである。いま、電源が投入されたとき、制御部40へ
電力供給がなされるまでの実効時間をt1(具体的には
0.1秒程度)、リセット入力(図中、Rの否定で示
す)が「L」から「H」になるのに要する時間、すなわ
ち積分回路64の抵抗体R10とコンデンサC10との
時定数で決まる遅延時間をt2(具体的には0.2秒程
度)とすると、t2>t1であるから、制御部40が稼
働状態になった時点ではリセット入力が「L」、すなわ
ちリセット状態であって、R−Sフリップフロップ61
がリセットされ、その後リセット入力が「H」になって
スタンバイ状態に設定されることになる。
作を説明する。 (A)水温制御の基本動作 ヒータ本体2を水槽1の内部の底部上に設置した後、電
源プラグ4を電源コンセントに差し込んで電熱部材20
に通電すると、電熱部材20の発熱動作により、水槽1
内の水が加熱される。水温制御回路43中のサーミスタ
30は、水槽1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1内の水の温度が設定値以下のと
きは、サーミスタ30の両端の電圧、すなわちコンパレ
ータ52の入力電圧Vが基準電圧E0より大きく、この
ため、半導体スイッチ42はオン状態にあり、電熱部材
20への通電は保持される。
サーミスタ30の両端の電圧、すなわちコンパレータ5
2への入力電圧Vが基準電圧E0 より小さくなるため、
半導体スイッチ42はオフ状態となり、電熱部材20へ
の通電は遮断される。電熱部材20の発熱停止により水
槽1内の水が自然冷却され、その結果、水温が設定値以
下になると、再び半導体スイッチ42はオン状態とな
り、電熱部材20への通電が行われる。これにより水槽
1内の水の温度は設定値に保持される。
体2の温度の上昇によって抵抗値が小さくなるが、ヒー
タ本体2の温度が設定値以下のときは、サーミスタ33
の両端の電圧、すなわちコンパレータ56の入力電圧V
1が基準電圧E1より大きいため、コンパレータ56の
比較出力は「L」となっている。
のとき、記憶回路46のR−Sフリップフロップ61の
セット入力は、ノット回路62を介して「H」であり、
Q出力は「L」となっている。Q出力の「L」はノット
回路63で反転されて「H」となり、このため駆動回路
45の2個のトランジスタ58,54がともにオンとな
り、前記半導体スイッチ42のオン状態が保持されて電
熱部材20への通電は続行される。
ータ本体2が設定温度を越える異常高温になると、異常
検知回路44におけるサーミスタ33の抵抗値が極めて
小さくなり、サーミスタ33の両端の電圧、すなわちコ
ンパレータ56の入力電圧V1が基準電圧E1より小さ
くなる。その結果、該コンパレータ56の比較出力は
「H」に反転する。
われたとき、すなわち前記コンパレータ56の比較出力
が「L」から「H」に反転したとき、記憶回路46にお
けるR−Sフリップフロップ61のセット入力が「H」
から「L」に反転し、Q出力が「L」から「H」に反転
する。この状態はリセット入力が「L」になるまで記憶
保持される。
ノット回路63の出力が「L」に反転すると、駆動回路
45のトランジスタ58,54がともにオフするため、
前記半導体スイッチ42がオフし、電熱部材20への通
電が遮断される。こうして前記ヒータ本体2の空焚き状
態による損傷が未然に防止されると共に、温度上昇と温
度下降が繰り返されるといったこともなく、火災の発生
が完全に防止される。
は、電源プラグ4を電源コンセントから引き抜いて再度
差し込めば、復帰回路47によりR−Sフリップフロッ
プ61がリセットされて前記記憶回路46の異常保持状
態が解除され、制御部40の制御下で前記ヒータ本体2
の電熱部材20への通電が行われる。
例を示し、図5には水中ヒータの全体構成が、また図6
には制御部40の電気回路が、それぞれ示してある。な
お、これらの図において、第1の実施例と同一もしくは
相当部分の構成については、同一符号を付して詳しい説
明を省略する。
ラであり、前記ヒータ本体2と電源プラグ4とを結ぶ電
源コード3の中間に介装されている。コントローラ6に
は、発光ダイオードからなる通電表示用素子7、ヒータ
本体2の異常状態を表示する発光ダイオードからなる警
告灯8、前記ヒータ本体2の復帰動作用のリセットスイ
ッチ9、および水温設定用スイッチ70の操作部10な
どが付設されている。前記水温設定用スイッチ70は、
基準電圧回路50の抵抗体R3に対する抵抗体R12,
R13の接続関係を選択するためのものであり、前記操
作部10を操作すれば、水温を、例えば26℃,28
℃,および30℃のうちから任意の値に設定できる。
フロップ61のリセット入力に抵抗体10を介してリセ
ット信号を入力するためのリセットスイッチ9と、前記
抵抗体R10,R11およびコンデンサC10からなる
積分回路64とを備えている。なお、図中、57は前記
記憶回路46が異常検知状態を記憶したときにオンして
警告灯8を点灯させるトランジスタであり、81は逆流
阻止用のダイオードである。
子7、警告灯8、リセットスイッチ9、および温度設定
用スイッチ70のみが前記コントローラ6に設けられて
おり、制御部40の他の構成部品は前記ヒータ本体2に
内蔵されている。
する。 (A)水温制御の基本動作 ヒータ本体2は水槽1の内部の底面上に設置し、コント
ローラ6は水槽1外の適所に設置した上で、コントロー
ラ6の水温設定用スイッチ70の操作部10を操作して
水温の設定値を選択する。電源プラグ4を電源コンセン
トに差し込んで電熱部材20に通電すると、電熱部材2
0の発熱動作により、水槽1内の水が加熱される。この
とき、コントローラ6における通電表示用素子7が点灯
し、前記電熱部材20への通電を確認することができ
る。水槽1内の水温は、第1の実施例の場合と同様に、
水温制御回路43により、前記選択した設定値に保たれ
る。
ータ56の比較出力は「L」、R−Sフリップフロップ
61のQ出力は「L」であるから、トランジスタ57は
オフ、駆動回路45の2個のトランジスタ58,54は
オンであり、半導体スイッチ42を介して電熱部材20
への通電が続行される。このとき、前記トランジスタ5
7がオフであるので、コントローラ6における警告灯8
は消灯している。
タ本体2が異常高温になれば、前記第1の実施例と同様
に、異常検知回路44によって異常状態が検知され、半
導体スイッチ42がオフになり、前記電熱部材20への
通電が遮断される。この場合、R−Sフリップフロップ
61のセット入力が「H」から「L」に反転し、Q出力
が「L」から「H」に反転して、記憶回路46が異常検
知状態、すなわち電熱部材20への通電が遮断された状
態を記憶保持する。前記R−Sフリップフロップ61の
Q出力が「H」になると、前記トランジスタ57がオン
し、前記警告灯8が点灯し、前記異常状態を確認するこ
とができる。
は、復帰回路47におけるリセットスイッチ9を投入す
る。これにより前記R−Sフリップフロップ61にリセ
ット信号が与えられて、リセット入力が「L」となり、
前記記憶回路46による異常保持状態が解除され、前記
電熱部材20への通電が再開される。なお、電源投入時
には、積分回路64の働きでR−Sフリップフロップ6
1が強制的にリセットされた後、スタンバイ状態に設定
されることは、第1の実施例と同様である。
ッチ9を設けたから、リセット操作が容易である上、コ
ントローラ6で水温を可変設定でき、また動作状態も把
握できる。しかも制御部40のほとんどの構成部分をヒ
ータ本体2に内蔵させ、通電表示用素子7、警告灯8、
リセットスイッチ9、および水温設定用スイッチ70を
コントローラ6に設けただけであるから、コントローラ
6は小形でコンパクトになる。
例を示し、図7にはコントローラ6の構成が、また図8
には制御部40の電気回路が、それぞれ示してある。な
お、これらの図において、第1および第2の実施例と同
一もしくは相当部分の構成については、同一符号を付し
て詳しい説明を省略する。
手段として可変抵抗体R14を用いたもので、この可変
抵抗体R14を基準電圧回路50における抵抗体30に
直列接続してある。この可変抵抗体R14はコントロー
ラ6の操作つまみ90により操作されるようになってお
り、操作つまみ90を介して前記可変抵抗体R14の抵
抗値を変えることにより、水槽1内の水温を適正温度範
囲(例えば15〜35℃)内で任意の値に設定すること
ができる。
子7、警告灯8、リセットスイッチ9、および水温設定
用可変抵抗体R14のみを前記コントローラ6に内蔵す
ることにより、第2の実施例と同様、コントローラ6の
小形化を実現している。
を示し、図9および図10には水中ヒータの全体構成
が、図11には制御部40の電気回路が、それぞれ示し
てある。なお、これらの図において、第1〜第3の実施
例と同一もしくは相当部分の構成については、同一符号
を付して詳しい説明を省略する。
3の抵抗体R1に直列接続された水温設定用可変抵抗体
であり、この可変抵抗体R15の抵抗値をコントローラ
16の操作つまみ100により可変設定して、水槽1内
の水温を適正な温度範囲内で任意の値に設定する。
0、サーミスタ30,33、および温度ヒューズRFな
どについてのみ、前記ヒータ本体2に内蔵し、半導体ス
イッチ42などを含む制御部40のほとんどの構成部分
を、前記通電表示用素子7、警告灯8、リセットスイッ
チ9、および前記水温設定用可変抵抗体R15などと共
に、前記コントローラ16に組み込んである。なお水温
制御やヒータ本体2の異常検出などの動作については、
前記実施例と同様であるので、その説明は省略する。
たされた水を加温して所定の水温に設定する鑑賞用水槽
の水中ヒータにおいて、ヒータ本体の温度を温度センサ
で感知し、ヒータ本体が異常温度になると、通電を遮断
して、この状態を記憶保持させると共に、復帰操作によ
り記憶を解除して復帰動作させるようにしたから、ヒー
タ本体を不用意に水槽外で作動させることがあっても、
電熱部材が空焚き状態となって異常発熱するおそれがな
く、火災の発生を防止でき、しかも復帰操作でヒータ本
体の再使用が可能となり、経済的に有利となる。
リセットスイッチを設けたから、簡単な操作により記憶
解除が可能であり、迅速に復帰動作させることができ
る。
中ヒータの使用状態を示す斜視図である。
示す縦断面図である。
である。
中ヒータの全体構成を示す一部を破断した正面図であ
る。
である。
中ヒータのコントローラを示す正面図である。
である。
中ヒータの全体構成を示す側面図である。
た正面図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 鑑賞用水槽に満たされた水を加温して所
定の水温に設定する鑑賞用水槽の水中ヒータにおいて、 前記水槽に浸漬されて水を加温するヒータ本体と、この
ヒータ本体の動作を制御する制御部と、前記ヒータ本体
の温度を感知する温度センサとから成り、 前記制御部は、 前記ヒータ本体の電熱部材への通電回路を開閉する開閉
手段と、前記温度センサが異常温度に達したことを検知
する異常検知回路と、この異常検知回路による異常検知
に応答して前記開閉手段を開動作させる駆動回路と、前
記異常検知状態を記憶保持する記憶回路とを備えてお
り、 前記記憶回路は、記憶保持状態を解除して復帰動作可能
に構成されて成る鑑賞用水槽の水中ヒータ。 - 【請求項2】 前記記憶回路には、記憶保持状態を解除
する手段としてリセットスイッチが接続されている請求
項1に記載された鑑賞用水槽の水中ヒータ。
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