JP3207828U

JP3207828U - 水温制御装置

Info

Publication number: JP3207828U
Application number: JP2016004247U
Authority: JP
Inventors: 正一吉原
Original assignee: ゼンスイ株式会社
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2016-08-31
Publication date: 2016-12-08
Anticipated expiration: 2025-12-11

Abstract

【課題】水温を上昇及び下降させる制御を行うことにより、常に適切な水温を保つことができる水温制御装置を提供する。【解決手段】水温制御装置１は、吸気口及び排気口を備え、熱電変換部５０を収納する筐体と、筐体に収納され、外部の空気を吸気口から筐体の内部に吸気するファン７０と、筐体に収納され、筐体の内部の空気を排気口から外部に排気するファン８０と、筐体に収納されると共にファン７０とファン８０との間に設けられ、熱電変換部５０と筐体の内部の空気との間で熱交換を行う熱凝縮器６０と、を有する。吸気口と、ファン７０と、熱凝縮器６０と、ファン８０と、排気口と、は同一直線上に配置される。【選択図】図１

Description

本考案は、水槽水の水温を制御する水温制御装置に関する。

従来、観賞魚等を飼育する水槽の水槽水を加熱する水温制御装置が知られている。かかる水温制御装置は、温検出センサーにより検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副トライアックを制御して副発熱線に対する通電を遮断し、検出した水温が設定温度となったとき、主トライアックを制御して主発熱線に対する通電を遮断する構成を有している。また、水温制御装置は、水温が遮断温度未満の場合に、主発熱線及び副発熱線を発熱させて水槽水を加熱し、水温が遮断温度と設定温度との間の場合に、主発熱線のみを発熱させて水槽水を加熱する。

しかしながら、従来の水温制御装置においては、所定の温度まで水温を下げたい場合、主発熱線及び副発熱線に対する通電を遮断して、水温が所定の温度まで自然に下がるまで待つ必要があるため、常に適切な水温に保つことが困難であるという課題を有する。

本考案の目的は、水温を上昇又は下降させる制御を行うことにより、常に適切な水温を保つことができる水温制御装置を提供することである。

本考案に係る水温制御装置は、水槽水の水温を制御する水温制御装置であって、前記水槽水が給水されると共に、給水された前記水槽水を排水するタンクと、電流の供給を受けた際に放熱又は吸熱して前記タンクに給水された前記水槽水を加熱又は冷却する第１の吸放熱部を備える熱電変換部と、吸気口及び排気口を備え、前記熱電変換部を収納する筐体と、前記筐体に収納され、外部の空気を前記吸気口から前記筐体の内部に吸気する第１のファンと、前記筐体に収納され、前記筐体の内部の空気を前記排気口から外部に排気する第２のファンと、前記筐体に収納されると共に前記第１のファンと前記第２のファンとの間に設けられ、前記第２の吸放熱部と前記筐体の内部の空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、を有し、前記吸気口と、前記第１のファンと、前記第１の熱交換器と、前記第２のファンと、前記排気口と、は同一直線上に配置される。

水槽水の水温を上昇させたい場合には第１の吸放熱部が放熱することにより水槽水を加熱して水槽水の水温を上昇させ、水槽水の水温を下降させたい場合には第１の吸放熱部が吸熱することにより水槽水を冷却して水槽水の水温を下降させる。

本考案によれば、水温を上昇及び下降させる制御を行うことにより、常に適切な水温を保つことができる。

本考案の実施形態に係る水温制御装置の分解側面図である。本考案の実施形態に係る水温制御装置の正面図である。本考案の実施形態に係る水温制御装置の背面図である。本考案の実施形態に係る熱電変換部の断面図である。

以下、図面を適宜参照して、本考案の実施形態に係る水温制御装置につき、詳細に説明する。図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成し、ｙ軸の正方向を前方向、ｙ軸の負方向を後ろ方向、ｘ軸方向を左右方向、ｚ軸の正方向を上方向、及びｚ軸の負方向を下方向として説明する。

＜水温制御装置の構成＞
本考案の実施形態に係る水温制御装置１の構成につき、図１から図３を参照しながら、以下に詳細に説明する。

水温制御装置１は、水槽水の水温を制御する。水温制御装置１は、前方カバー１０と、後方カバー２０と、タンク３０と、熱交換器４０と、熱電変換部５０と、熱凝縮器６０と、ファン７０と、ファン８０と、保護カバー９０と、制御基板１００と、温度センサー１１０と、を有している。前方カバー１０及び後方カバー２０は、筐体を構成している。

前方カバー１０は、絶縁性を有する材料により形成されている。前方カバー１０には、図２に示すように、上方に排気口１１が設けられている。

後方カバー２０は、絶縁性を有する材料により形成されている。後方カバー２０には、図３に示すように、上方に吸気口２１が設けられていると共に、図示しない水槽から水槽水が給水される給水口２２と、給水された水槽水を水槽に排水する排水口２３と、が下方に設けられている。後方カバー２０には、下方に電源取出孔２４が設けられている。吸気口２１は、排気口１１と上下方向において同じ位置に設けられている。後方カバー２０は、前方カバー１０に係合して前方カバー１０と共に筐体を構成している。ここで、水槽水は、水槽に貯水されている淡水又は海水であり、水槽で飼育される淡水魚又は海水魚等の生物の種類に応じて異なる。

タンク３０は、筐体に収納されている。タンク３０は、水槽からの水槽水が給水される給水部３１と、給水された水槽水を水槽に排水する排水部３２と、を有している。給水部３１には、後方カバー２０の給水口２２を介して水槽水が給水される。排水部３２は、後方カバー２０の排水口２３を介して水槽水を排水する。タンク３０は、給水部３１から給水された水槽水が排水部３２から排水されるまでの間に、水槽水を一時的に貯水するための図示しない空間を内部に備えている。タンク３０は、給水部３１から給水された水槽水が排水部３２以外から外部に漏れないように、蓋３３により密閉されている。

第２の熱交換器である熱交換器４０は、筐体に収納されている。熱交換器４０は、蓋３３を貫通してタンク３０に給水された水槽水に浸かる複数の脚部４１と、熱電変換部５０に接続する接続部４２と、を備えている。熱交換器４０は、タンク３０に給水された水槽水と熱電変換部５０との間で、脚部４１を介して熱交換を行う。脚部４１は、熱伝導性の良好な金属により形成されていると共に、外部が防錆膜により覆われている。熱伝導性の良好な金属は、ここではアルミニウムを例示する。また、防錆膜は、ここではアルミニウムをアルマイト処理して形成されたアルミニウムの酸化物を例示する。

熱電変換部５０は、筐体に収納されている。熱電変換部５０は、図１から図３において図示を省略する電源から電流の供給を受けた際に、タンク３０に給水された水槽水を熱交換器４０を介して加熱又は冷却する。なお、熱電変換部５０の構成の詳細については後述する。

第１の熱交換器である熱凝縮器６０は、筐体に収納されている。熱凝縮器６０は、ファン７０とファン８０との間に設けられていると共に熱電変換部５０に接続し、熱電変換部５０と筐体の内部の空気との間で熱交換を行う。

ファン７０は、吸気口２１と熱凝縮器６０との間に設けられ、外部より吸気口２１を介して筐体の内部に空気を吸気し、吸気した空気を熱凝縮器６０に向けて送風する。

ファン８０は、排気口１１と熱凝縮器６０との間に設けられ、筐体の内部の空気を排気口１１を介して外部に排気する。

保護カバー９０は、タンク３０の外部を覆っている。

制御基板１００は、前方カバー１０に取り付けられている。制御基板１００には、表示部１０１及び図１から図３において図示を省略するコントローラが実装されている。表示部１０１には、ユーザにより設定された温度及びタンク３０に給水された水槽水の水温が表示される。

制御基板１００に実装されているコントローラは、温度センサー１１０に接続し、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温と、ユーザが設定した水温と、を比較して、その比較結果に応じて、熱電変換部５０に対して電流の供給を開始、又は熱電変換部５０に対して電流の供給を停止する制御を行う。制御基板１００に実装されているコントローラは、ファン７０及びファン８０の動作を開始させ、又はファン７０及びファン８０の動作を停止させる制御を行う。制御基板１００に実装されているコントローラは、温度センサー１１０に接続しており、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温を表示部１０１に表示させる表示制御を行う。

温度センサー１１０は、タンク３０に設けられていると共に制御基板１００に実装されているコントローラに接続されている。温度センサー１１０は、給水部３１からタンク３０に給水された水槽水の水温に応じた信号を、制御基板１００に実装されているコントローラに出力する。

上記構成を有する水温制御装置１において、吸気口２１と、ファン７０と、熱凝縮器６０と、ファン８０と、排気口１１と、は図１に示すように同一直線上に配置されている。

＜熱電変換部の構成＞
本考案の実施形態における熱電変換部５０の構成につき、図４を参照しながら、以下に詳細に説明する。図４において、図４（ａ）は水槽水を加熱する際の熱電変換部５０に対する電流の流れを示すものであり、図４（ｂ）は水槽水を冷却する際の熱電変換部５０に対する電流の流れを示すものである。

熱電変換部５０は、第１の吸放熱部５１と、第２の吸放熱部５２と、Ｐ型半導体５４と、Ｎ型半導体５５と、接続部５６と、を備えている。

第１の吸放熱部５１は、金属板から構成され、接続部５６に接続している。第１の吸放熱部５１は、接続部５６を介して熱交換器４０の接続部４２に接続している。第１の吸放熱部５１は、電流の流れる向きに応じて吸熱又は放熱する。

第２の吸放熱部５２は、金属板から構成され、熱凝縮器６０に接続している。第２の吸放熱部５２は、コントローラ１０３を介して電源１０２に接続されている。第２の吸放熱部５２は、ペルチェ効果により第１の吸放熱部５１が吸熱する際に放熱し、第１の吸放熱部５１が放熱する際に吸熱する。電源１０２は、ここではＡＣ１００Ｖの家庭用電源を例示する。

Ｐ型半導体５４は、第１の吸放熱部５１と第２の吸放熱部５２とを接続している。

Ｎ型半導体５５は、第１の吸放熱部５１と第２の吸放熱部５２とを接続している。

接続部５６は、熱伝導性の良好な金属材料により形成されており、熱交換器４０の接続部４２に接触して、第１の吸放熱部５１と接続部４２とを接続している。

＜水温制御装置の動作＞
本考案の実施形態に係る水温制御装置１の動作につき、以下に詳細に説明する。

まず、水温制御装置１の図示しない電源スイッチがＯＮされることにより、コントローラ１０３は、表示部１０１を点灯する制御等を行う。

次に、コントローラ１０３は、ユーザにより図示しない温度調整ボタンが操作された際に、温度調整ボタンにより設定された水温と、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温と、を比較する。コントローラ１０３は、比較の結果、温度調整ボタンにより設定された水温と、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温と、の差が所定値以上の場合に、タンク３０に給水されて一時的に貯水されている水槽水の水温が温度調整ボタンにより設定された水温と一致するように熱電変換部５０に電流を供給して、タンク３０に給水された水槽水を冷却する冷却運転又はタンク３０に給水された水槽水を加熱する加熱運転を開始する。所定値は、ここでは１℃を例示する。

また、コントローラ１０３は、ファン７０及びファン８０の動作を開始させる。これにより、ファン７０は、外部の空気を吸気口２１から筐体の内部に吸気し、吸気した空気を熱凝縮器６０に送風する。また、ファン８０は、筐体の内部の空気を排気口１１から外部に排気する。排気口１１から外部に排気される空気は、筐体の内部において熱凝縮器６０との間で熱交換を行った空気を含んでいる。

具体的には、タンク３０に給水された水槽水を加熱する場合、コントローラ１０３は、電源１０２から熱電変換部５０の第２の吸放熱部５２に対して、図４（ａ）において矢印Ｓ１の方向に電流を流す。

これにより、第１の吸放熱部５１では、Ｐ型半導体５４からＮ型半導体５５に電流が流れて発熱現象を生じ、第２の吸放熱部５２では、Ｎ型半導体５５からＰ型半導体５４に電流が流れてペルチェ効果により吸熱現象を生じる。そして、第１の吸放熱部５１は、発熱現象を生じることにより、タンク３０に給水された水槽水を熱交換器４０を介して加熱する。また、第２の吸放熱部５２は、吸熱現象を生じることにより、熱凝縮器６０を介して吸熱する。

第２の吸放熱部５２における吸熱現象は、ファン７０により外部から吸気口２１を介して筐体の内部に吸気した空気を、ファン８０により排気口１１を介して外部に排気する際の空気の流れにより促進される。従って、熱電変換部５０は、第２の吸放熱部５２における吸熱現象が促進されることにより第１の吸放熱部５１における発熱現象が促進され、タンク３０に給水された水槽水を熱交換器４０を介して効率よく加熱することができる。

一方、タンク３０に給水された水槽水を冷却する場合、コントローラ１０３は、電源１０２から熱電変換部５０の第２の吸放熱部５２に対して、図４（ｂ）において矢印Ｓ２の方向に電流を流す。

これにより、第１の吸放熱部５１では、Ｎ型半導体５５からＰ型半導体５４に電流が流れて吸熱現象を生じ、第２の吸放熱部５２では、Ｐ型半導体５４からＮ型半導体５５に電流が流れてペルチェ効果により発熱現象を生じる。そして、第１の吸放熱部５１は、吸熱現象を生じることにより、タンク３０に給水された水槽水を熱交換器４０を介して冷却する。また、第２の吸放熱部５２は、発熱現象を生じることにより、熱凝縮器６０を介して放熱する。

第２の吸放熱部５２における発熱現象は、ファン７０により外部から吸気口２１を介して筐体の内部に吸気した空気を、ファン８０により排気口１１を介して外部に排気する際の空気の流れにより促進される。従って、熱電変換部５０は、第２の吸放熱部５２における発熱現象が促進されることにより第１の吸放熱部５１における吸熱現象が促進され、タンク３０に給水された水槽水を熱交換器４０を介して効率よく冷却することができる。

特に、ファン７０により熱凝縮器６０に空気を送り込むことにより、第２の吸放熱部５２における発熱現象又は吸熱現象を促進させると共に、第１の吸放熱部５１における吸熱現象又は発熱現象を促進させることができる。また、熱凝縮器６０との間で熱交換した筐体の内部の空気を、ファン８０により排気口１１を介して外部に排気することにより、第２の吸放熱部５２における発熱現象又は吸熱現象を促進させると共に、第１の吸放熱部５１における吸熱現象又は発熱現象を促進させることができる。更に、吸気口２１から外部の空気を吸気するためのファン７０と、排気口１１から筐体の内部の空気を外部に排気するためのファン８０と、を各々設けることにより、筐体の内部の空気が筐体の内部に滞留しないようにして、熱凝縮器６０と筐体の内部の空気との間で効率よく熱交換を行うことができる。

熱電変換部５０によりタンク３０で加熱された水槽水又は冷却された水槽水は、タンク３０の排水口２３を介して水槽に戻される。これにより、水槽の水槽水を常に適切な水温に保つことができる。この際、タンク３０を保護カバー９０で覆うことにより、タンク３０内の加熱された水槽水又は冷却された水槽水を保温することができ、水槽水の水温の急激な変化を抑制することができる。

コントローラ１０３は、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温と、温度調整ボタンにより設定された水温と、の差が所定値未満になった場合に、電源１０２と熱電変換部５０との接続を切断して、タンク３０に給水された水槽水を加熱する動作、又は、タンク３０に給水された水槽水を冷却する動作を停止する。

動作停止後において、コントローラ１０３は、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温と、温度調整ボタンにより設定された水温と、の差が所定値以上になった場合、電源１０２と熱電変換部５０とを接続すると共に、図４（ａ）において矢印で示す方向又は図４（ｂ）において矢印で示す方向に電流を流して、タンク３０に給水された水槽水を加熱する動作、又は、タンク３０に給水された水槽水を冷却する動作を再開する。

水槽水を加熱する動作中又は冷却する動作中に、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温が、温度調整ボタンにより設定された水温を超えてしまった場合、コントローラ１０３は、電源１０２から熱電変換部５０に供給する電流の流れる方向を逆方向に切り替えて、設定された水温に近づくように制御する。

コントローラ１０３は、温度センサー１１０の故障等により温度センサー１１０から入力した信号の示す水温が上昇して上限値に達した場合、電源１０２と熱電変換部５０との接続を切断して、水槽水を加熱する際の熱電変換部５０による放熱量を抑制する。これにより、タンク３０に給水された水槽水を加熱する動作は停止され、水槽の生物が死滅してしまうことを防ぐことができる。

コントローラ１０３は、温度センサー１１０から入力した信号の示す水温が上限値未満の場合において、電源スイッチがＯＦＦされない限り、温度調整ボタンにより設定された水温を維持する制御を行う。これにより、水槽水を常に所定の水温に維持することができる。

水温制御装置１は、図示しない電源スイッチがＯＦＦされることにより、上記のタンク３０に吸水された水槽水を冷却する冷却運転又はタンク３０に給水された水槽水を加熱する加熱運転を停止する。

このように、本実施形態によれば、熱電変換部５０が電流の供給を受けて第１の吸放熱部５１が放熱又は吸熱し、タンク３０に給水された水槽水を加熱又は冷却することにより、水槽の水槽水を常に適切な水温に保つことができる。

また、本実施形態によれば、脚部４１をアルミニウムで形成すると共に防錆膜により被覆することにより、熱伝導効率を向上させることができると共に、脚部４１を海水に浸す場合であっても脚部４１を錆び難くすることができる。

本考案は、部材の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、考案の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

具体的には、上記実施形態において、タンク３０及び熱電変換部５０を筐体に収納したが、タンク３０又は熱電変換部５０を筐体の外部に配置してもよい。

また、上記実施形態において、第１の吸放熱部５１と、第１の吸放熱部５１において発熱現象又は吸熱現象を生じた際に、ペルチェ効果により吸熱現象又は発熱現象を生じる第２の吸放熱部５２と、を有する熱電変換部５０により水槽水を加熱又は冷却したが、電流の供給を受けて発熱現象又は吸熱現象を生じる第１の吸放熱部を少なくとも有していれば、熱電変換部５０以外の装置により水槽水を加熱又は冷却することができる。

本考案に係る水温制御装置は、水槽水の水温を制御するのに好適である。

１水温制御装置
１０前方カバー
１１排気口
２０後方カバー
２１吸気口
２２給水部
２３排水部
２４電源取出孔
３０タンク
３１給水部
３２排水部
３３蓋
４０熱交換器
４１脚部
４２接続部
５０熱電変換部
５１第１の吸放熱部
５２第２の吸放熱部
５４Ｐ型半導体
５５Ｎ型半導体
５６接続部
６０熱凝縮器
７０ファン
８０ファン
９０保護カバー
１００制御基板
１０１表示部
１０２電源
１０３コントローラ
１１０温度センサー

本考案に係る水温制御装置は、水槽水の水温を制御する水温制御装置であって、前記水槽水が給水されると共に、給水された前記水槽水を排水するタンクと、電流の供給を受けた際に放熱又は吸熱して前記タンクに給水された前記水槽水を加熱又は冷却する第１の吸放熱部を備える熱電変換部と、吸気口及び排気口を備え、前記熱電変換部を収納する筐体と、前記筐体に収納され、外部の空気を前記吸気口から前記筐体の内部に吸気する第１のファンと、前記筐体に収納され、前記筐体の内部の空気を前記排気口から外部に排気する第２のファンと、前記筐体に収納されると共に前記第１のファンと前記第２のファンとの間に設けられ、前記熱電変換部と前記筐体の内部の空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、を有し、前記吸気口と、前記第１のファンと、前記第１の熱交換器と、前記第２のファンと、前記排気口と、は同一直線上に配置される。

Claims

水槽水の水温を制御する水温制御装置であって、
前記水槽水が給水されると共に、給水された前記水槽水を排水するタンクと、
電流の供給を受けた際に放熱又は吸熱して前記タンクに給水された前記水槽水を加熱又は冷却する第１の吸放熱部を備える熱電変換部と、
吸気口及び排気口を備え、前記熱電変換部を収納する筐体と、
前記筐体に収納され、外部の空気を前記吸気口から前記筐体の内部に吸気する第１のファンと、
前記筐体に収納され、前記筐体の内部の空気を前記排気口から外部に排気する第２のファンと、
前記筐体に収納されると共に前記第１のファンと前記第２のファンとの間に設けられ、前記第２の吸放熱部と前記筐体の内部の空気との間で熱交換を行う第１の熱交換器と、
を有し、
前記吸気口と、前記第１のファンと、前記第１の熱交換器と、前記第２のファンと、前記排気口と、は同一直線上に配置される、
ことを特徴とする水温制御装置。
前記熱電変換部は、
電流の流れる向きに応じて吸熱又は放熱する前記第１の吸放熱部と、ペルチェ効果により前記第１の吸放熱部が吸熱する際に放熱すると共に前記第１の吸放熱部が放熱する際に吸熱する第２の吸放熱部と、を備え、
前記筐体の内部における前記第１のファン及び前記第２のファンにより形成した空気の流れにより、前記第２の吸放熱部における放熱又は吸熱を促す、
ことを特徴とする請求項１記載の水温制御装置。
前記タンクに給水された前記水槽水に浸かる脚部を備え、前記水槽水と前記第１の吸放熱部との間で前記脚部を介して熱交換を行う第２の熱交換器を更に有し、
前記脚部は、
防錆膜により被覆されている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水温制御装置。