JP3699173B2

JP3699173B2 - Safety devices such as aquarium fish tanks

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Publication number: JP3699173B2
Application number: JP25302895A
Authority: JP
Inventors: 健五味
Original assignee: Gex Corp
Current assignee: Gex Corp
Priority date: 1995-07-31
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0998690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、観賞用水槽等において、ポンプやヒーター等の電装品へ接続される電源ラインの漏電検知やあるいは水位検知を行って、漏電や異常水位が検知された場合には電装品への給電を停止する観賞魚用水槽等の安全装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び解決しようとする課題】
例えば、金魚や熱帯魚等の観賞用水槽においては、冬季の水温低下防止用ヒーター、エアーポンプ、照明光源としての蛍光灯等のように、商用電源を利用した各種の電装品が用いられる場合が多い。
【０００３】
しかるに、ヒーター等のひび割れ、配線コードの経時劣化、エアーポンプや蛍光灯の水槽内落下、結露による蛍光灯と水槽内の水との導通等の事故により、漏電を生じる恐れがあった。
【０００４】
そこで、各種の漏電検知装置が提供されているが、従来の漏電検知装置は水槽内の漏電電流を検出する電流検出型が一般であり、従って安全性確保のためにアースが必要であった。
【０００５】
一方、水槽の割れ等に起因して水槽内水位が低下すると、ポンプのモーターが空回りして加熱する等の不都合を生じる。このため、水位を検知して水位が低下すると電源をＯＦＦにする水位検知装置が提供されている。
【０００６】
従来の上記のような水位検知装置は、フロートを利用した機械的スイッチや磁気スイッチ方式が一般的であった。
【０００７】
しかしながら、このような従来方式の水位検知装置では、地震等によりフロートが水槽外に飛び出したような場合、スイッチがＯＮ状態になるかＯＦＦ状態になるかは不明であり、ＯＮ状態になった場合には電装品がそのまま作動を持続することになるため、安全上問題であった。
【０００８】
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、アースがなくても安全に漏電検知を行うことができ、あるいは水位センサー部分が水槽外へ飛び出したような場合にも確実に水位を検知でき、漏電及び／または水位異常を検知した場合には、電装品への給電を確実に遮断できる観賞魚用水槽等の安全装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の１つは、図面の符号を参照して示すと、容器内の水中所定高さ位置に離間して配置される２個の検出端子（81）（82）からなるセンサー部（８）と、
該センサー部（８）の一方の検出端子（81）から交流電源の少なくとも一方の電源ライン（1a）（1b）に至る回路中にトランス（72）の一次コイル（72a ）が介挿されるとともに、該一次コイルの磁束変化に対応してトランスの二次コイル（72b ）に漏電検知信号としての電圧が誘起される漏電検知手段（７）と、
該漏電検知手段（７）から漏電検知信号が出力されたときに、電源から電装品への給電を遮断する回路遮断手段（５）とを備えていることを特徴とする観賞魚用水槽等の安全装置を要旨とするものである。
【００１０】
かかる構成の安全装置では、漏電が発生した場合、水槽内の水を介してセンサー部（８）の一方の検出端子（81）に例えば商用交流電源から１００Ｖの交流電圧が印加される。この印加電圧により、トランス（72）の一次コイル（72a ）に電流が流れようとして磁束変化を生じるが、この磁束変化に応じた電圧が二次コイル（72b ）に直ちに誘起され、この電圧が漏電検知信号となる。そして、この漏電検知信号が出力されると、回路遮断手段（５）によりヒーター等の電装品への給電が遮断される。
【００１１】
また、この発明の他の１つは、容器内の水中所定高さ位置に離間して配置される２個の検出端子（81）（82）からなるセンサー部（８）と、
基準信号発生手段（10）と、
該基準信号発生手段（10）から出力される基準信号が、前記センサー部（８）の一方の検出端子（82）から他方の検出端子（81）を巡って帰還したか否かを検知することにより両検出端子間が通電状態にあるか否かを検出し、両検出端子間が通電状態にないときに水の不存在信号を出力する水位検知手段（11）と、
該水位検知手段（11）から水不存在信号が出力されたときに、電源から電装品への給電を遮断する回路遮断手段（５）とを備えていることを特徴とする観賞魚用水槽等の安全装置を要旨とするものである。
【００１２】
かかる構成の安全装置では、水位が低下してセンサー部（８）の検出端子（81）（82）が水中外に出た場合、あるいは地震等によりセンサー部が水槽外に放り出されたような場合、検出端子（81）（82）間には水が存在しないから両検出端子間は非導通状態となる。このため、基準信号発生手段（10）から出力された基準信号は、前記センサー部（８）の一方の検出端子（82）から他方の検出端子（81）へと送られることなくそこで遮断されるから、水位検知手段（11）によって両検出端子間が非通電状態にあると判断され、水不存在検知信号が出力される。
そして、この水不存在検知信号が出力されると、回路遮断手段（５）によりヒーター等の電装品への給電が遮断される。
【００１３】
この発明のさらに他の１つは、容器内の水中所定高さ位置に離間して配置される２個の検出端子（81）（82）からなるセンサー部（８）と、
該センサー部（８）の一方の検出端子（81）から交流電源の少なくとも一方の電源ライン（1a）（1b）に至る回路中にトランス（72）の一次コイル（72a ）が介挿されるとともに、該一次コイルの磁束変化に対応してトランスの二次コイル（72b ）に漏電検知信号としての電圧が誘起される漏電検知手段（７）と、
基準信号発生手段（10）と、
該基準信号発生手段（10）から出力される基準信号が、前記センサー部（８）の一方の検出端子（82）から他方の検出端子（81）を巡って帰還したか否かを検知することにより両検出端子間が通電状態にあるか否かを検出し、両検出端子間が通電状態にないときに水の不存在信号を出力する水位検知手段（11）と、
前記漏電検知手段（７）または水位検知手段（11）から、漏電検知信号または水不存在信号が出力されたときに、電源から電装品への給電を遮断する回路遮断手段（５）とを備えていることを特徴とする観賞魚用水槽等の安全装置を要旨とするものである。
【００１４】
かかる構成の安全装置では、漏電検知信号あるいは水不存在検知信号の少なくともいずれかが出力された場合に、回路遮断手段（５）によりヒーター等の電装品への給電が遮断される。
【００１５】
上記の各発明においては、さらに、水温検出手段（110 ）と、検出した水温と設定水温とを比較する比較手段（150 ）と、水加熱手段（120 ）と、前記比較手段（150 ）による検出水温と設定水温との比較により、検出水温が設定水温よりも低い場合には前記水加熱手段（120 ）を駆動する制御手段（160 ）とからなる水温制御装置がさらに設けられているのが望ましい。この場合は、漏電検知及び／または水位検知による安全性確保と同時に、水温コントロールを行うことができるものとなる。また、この場合、水温検出手段（110 ）がセンサー部（８）と一体に成形されているのが、各種センサー部分を一つの構成体として提供でき、取扱性や見栄えが良くなる点で望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を説明する。この実施の形態は、観賞魚用水槽に対する安全装置に適用したものである。
【００１７】
装置の構成を示す図１において、（1a）（1b）は２本の主電源ライン、（2a）（2b）は主電源ラインから分岐した２本の補助電源ラインであり、これらの主電源ライン及び補助電源ラインには、差込プラグ（31）を介して１００Ｖの交流商用電源が供給されるものとなされている。
【００１８】
（４）は主電源ライン（1a）（1b）及び補助電源ライン（2a）（2b）を保護する保護回路であり、主電源ライン及び補助電源ラインのそれぞれ２本のラインの一方に介挿されたヒューズ（41）（41）や電源ライン相互間に接続されたコンデンサ（42）等を備えている。また、保護回路（４）の出力側において、主電源ライン（1a）（1b）にはそれぞれ回路遮断手段としての電磁リレー（５）のリレー接点（51）（51）が常時閉の状態で接続されている。このリレー接点（51）は、駆動コイル（52）が駆動されると開状態に切り替わるものである。また、リレー接点（51）（51）の出力側において、主電源ライン（1a）（1b）には出力端子（32）が接続されており、この出力端子（32）は差込ソケット（35）内に配置され、この差込ソケット（35）にヒーター等の電気機器の差込プラグが差し込まれることにより、電気機器が主電源ライン（1a）（1b）に接続されるものとなされている。なお、図１に示す（180 ）は主電源ライン（1a）に介在された後述する水温制御装置におけるスイッチング素子である。
【００１９】
前記補助電源ライン（2a）（2b）には直流電源回路（６）が接続されている。
この直流電源回路（６）は公知の交流・直流変換回路からなり、１００Ｖの交流電源を、Ｖ1 （２４Ｖ）とＶ2 （４８Ｖ）の２つの直流電源に変換するものである。
【００２０】
なお、補助電源ライン（2a）（2b）には逆阻止ダイオード（33）が介挿されるとともに、電源投入によって発光し電源ＯＮ状態を知らせる発光ダイオード（34）が接続されている。
【００２１】
前記保護回路（４）の出力側には、漏電検知回路（７）が接続されている。この漏電検知回路（７）は、主電源ライン（1a）（1b）間に接続された同一の高抵抗値を有する２個の直列抵抗素子（71）（71）と、これら直列抵抗素子の接続点に一次コイル（72a ）の一端が接続されたトランス（72）と、一次コイル（72a ）の他端に接続された高抵抗値の電流制限用抵抗素子（73）と、該抵抗素子（73）の他端にカソードが接続されたダイオード（74）と、該ダイオードのアノードに接続されたツェナーダイオード（75）によって構成されている。そして、ツェナーダイオード（75）のカソード側に、センサー部（８）における第１検出端子（81）が接続されている。また、前記トランス（72）の二次コイル（72b ）の一端は接地されるとともに、二次コイル（72b ）の他端はバッファ回路（９）に接続されている。また、二次コイル（72b ）と並列にバイパス抵抗素子（76）が介挿されている。
【００２２】
上記構成の漏電検知回路（７）では、漏電が生じた場合、水を介して交流１００Ｖの電圧がセンサー部（８）の一次検出端子（81）に加わり、トランス（72）の一次コイル（72a ）に電流が流れようとして磁束変化を生じるが、この磁束変化に応じた電圧が二次コイル（72b ）に直ちに誘起され、この電圧が漏電検知信号として出力されるものとなされている。従って、漏電検知回路（７）にほとんど漏電電流が流れないことになる。
【００２３】
（10）は所定周波数のパルスを出力する基準信号発生手段としての発振回路であり、この実施形態では２４Ｖの直流電源によって駆動されるものとなされている。
【００２４】
（11）は周波数比較回路であり、２個の入力端子（11a ）（11b ）に入力される信号の周波数を比較して、周波数が異なるときに出力を生じるものである。この周波数比較回路（11）の一方の入力端子（11a ）には、前記発振回路（10）の出力端子が接続されるとともに、さらにセンサー部（８）における第２検出端子（82）が接続されている。従って、発振回路（10）から出力されたパルス信号は、周波数比較回路（11）の一方の入力端子（11a ）に入力されるとともに、センサー部（８）の第２端子（82）にも送られるものとなされている。一方、周波数比較回路（11）の他方の入力端子（11b ）はセンサー部（８）の第１検出端子（81）に接続されている。
【００２５】
前記センサー部（８）は、前述のとおり、第１、第２の検出端子（81）（82）を備えている。そして、図２に示されるように、これら第１、第２の検出端子（81）（82）が露出した状態でかつ近接位置で平行した状態で、絶縁材からなる支持部材（13）に支持されている。なお、図２において、（14）はセンサー部（８）を水槽内壁に固定するための吸盤、（36）は装置を収容するケースであり、前記プラグ（31）はケース（36）から配線コードを介して引き出されるとともに、ケースの側壁にヒーター等の電装品を接続するための前記差込ソケット（35）が設けられている。
【００２６】
かかるセンサー部（８）は、使用に際しては図３に示されるように、第１、第２の検出端子（81）（82）の先端部が水中の所定高さに位置するように、支持部材（13）に取付けられた吸盤（14）により、水槽（15）の内側壁に吸着保持されるものとなされている。而して、センサー部（８）の第１、第２検出端子（81）（82）が水中に存在しているときは、両検出端子（81）（82）間は電気的導通状態にあるから、発振回路（10）の出力信号は周波数比較回路（11）の一方の入力端子（11a ）に入力されるとともに、センサー部の第２検出端子（82）から第１検出端子（81）へも送られ、さらに周波数比較回路（11）の他方の入力端子（11b ）に入力されるものとなされている。従って、この場合は、周波数比較回路（11）の２つの入力端子（11a ）（11b ）に同一周波数の信号が入力されることになるから、周波数比較回路（11）から出力は生じない。一方、センサー部（８）の第１、第２検出端子（81）（82）が大気中に存在しているときは、両検出端子（81）（82）間は電気的に非導通状態にあるから、センサー部（８）の第２検出端子（82）に送られた発振回路（10）の出力信号は、第１検出端子（81）への送出が阻止され、従って周波数比較回路（11）の他方の入力端子（11b ）には基準信号は入力されないこととなる。この場合、周波数比較回路（11）の２つの入力端子（11a ）（11b ）に入力される信号は周波数が異なるから、周波数比較回路（11）から水不存在信号が出力されるものとなされている。なお、前記漏電検知回路（７）のツェナーダイオード（75）は、センサー部（８）の第２検出端子（82）から第１検出端子（81）を介して周波数比較回路（11）へと帰還する発振回路（10）の基準信号が漏電検知回路（７）に流れ込むのを阻止する一方で、漏電発生時には１００Ｖの電圧の漏電検知回路（７）への印加を許容するべく、そのツェナー電圧が発振回路（10）の出力信号電圧よりも高く、かつ１００Ｖよりも低い値に設定されている。
【００２７】
なお、前記センサー部（８）の第１、第２検出端子（81）（82）は、水中での電気分解防止のために相互に異質な導電材料によって構成されている。
【００２８】
前記バッファ回路（９）は、前記漏電検知回路（７）におけるトランス（72）の二次コイル（72b ）から出力された漏電検知信号をインピーダンス変換するものである。そして、このインピーダンス変換された漏電検知信号及び前記周波数比較回路（11）から出力された水不存在信号が、それぞれダイオード（16）（17）を介して、電磁リレー（５）を駆動するための駆動信号発生回路（18）に入力されるものとなされている。
【００２９】
前記駆動信号発生回路（18）は、漏電検知信号または水不存在信号の少なくともいずれか一方が入力されると駆動信号を出力し、トランジスタ等からなる駆動回路（19）を駆動する役割を果たす。
【００３０】
前記駆動回路（19）には、主電源ライン（1a）（1b）のそれぞれに介在された電磁リレー（５）（５）の駆動コイル（52）（52）が接続されるとともに、ブザー等の警報装置（20）が接続されており、駆動回路（19）の駆動によってこれらコイル（52）や警報装置（20）が作動するものとなされている。
【００３１】
さらに、図示実施形態に係る安全装置には、水温をコントロールするための水温制御装置が組み込まれている。この水温制御装置は、センサー部（８）を支持する支持部材（13）内に一体にモールドされた水温検出手段としてのサーミスタ（110 ）と、水槽内に配置された電装品である水加熱手段としてのヒーター（120 ）を備えている。
【００３２】
図４は、かかる水温制御装置の電気的構成を示すブロック図である。同図において、（110 ）は前記サーミスタ、（130 ）はサーミスタからの出力を増幅等する水温検出回路、（140 ）は水温設定器であり、この実施形態では水温を１５〜３５℃程度の範囲で可変設定できるものとなされている。（150 ）は、水温設定器（140 ）による設定水温と水温検出回路（130 ）からの検出水温とを比較する比較器、（160 ）は前記比較器（150 ）による比較結果に基づいてヒーターを駆動制御する制御回路である。この実施形態では、ヒーター（120 ）を駆動するスイッチング素子（180 ）としてトライアックが用いられるとともに、該スイッチング素子（180 ）のゲートを開閉するためのゲートドライバー（170 ）が用いられている。そして、前記制御回路（160 ）は、比較器（150 ）の比較結果に基いて、検出水温が設定水温よりも低い場合にはゲートドライバー（170 ）を介してスイッチング素子（180 ）をＯＮとし、ヒーター（120 ）を作動させる一方、検出水温が設定温度よりも高くなるとスイッチング素子（180 ）をＯＦＦとし、ヒーター（120 ）を停止させるように制御するものとなされている。なお、図４において（190 ）はゼロボルト検出回路であり、商用交流電源（200 ）のゼロボルトを検出し、ヒーター（120 ）の動作に際して必ずゼロボルトでスイッチング素子（180 ）がＯＮに立上がるようにして（いわゆるゼロクロッシング）、ノイズの発生を防止するためのものである。
【００３３】
次に、図示実施形態に係る安全装置の動作を説明する。
【００３４】
まず、図３に示すように、センサー部（８）の検出端子（81）（82）の先端部が検出すべき水位に位置するように、吸盤（14）を水槽（15）の側壁内面に吸着保持せしめる。また、水槽用ヒーター（120 ）等の電装品の差込みプラグをケース（36）の差込みソケット（35）に差込んで接続する。
【００３５】
この状態で、装置の差込プラグ（31）をコンセントに差し込むと、発光ダイオード（34）が点灯し、電源投入状態を知らせるとともに、主電源ライン（1a）（1b）及び出力端子（32）を介して電装品に交流１００Ｖの商用電源が供給され、電装品は動作する。また、補助電源ライン（2a）（2b）に接続された直流電源回路（６）によりＶ1 （２４Ｖ）とＶ2 （４８Ｖ）の直流電源が形成されるとともに、直流電源Ｖ1 の供給を受けて発振回路（10）は所定周波数のパルスを出力する。
【００３６】
次に、何らかの原因で漏電を生じた場合、水槽内の水を介してセンサー部（８）の第１検出端子（81）に１００Ｖの電圧が印加される。この印加電圧により、トランス（72）の一次コイル（72a ）に電流が流れようとして磁束変化を生じるが、この磁束変化に応じた電圧が二次コイル（72b ）に直ちに誘起され、この電圧が漏電検知信号としてバッファ回路（９）に入力され、スンピーダンス変換されて出力される。この信号により、駆動信号発生回路（18）から駆動信号が出力され、駆動回路（19）が駆動される。その結果、電磁リレー（５）の駆動コイル（52）が作動してリレー接点（51）が開状態となり、主電源ライン（1a）（1b）が遮断され機器は作動を停止する。かつまた、駆動回路（19）の駆動と同時に警報装置（20）が作動して、漏電状態を報知する。
【００３７】
一方、正常状態において、発振回路（10）の出力パルスは周波数比較回路（11）の一方の入力端子（11a ）に入力されるとともに、センサー部（８）の第２検出端子（82）に送られる。センサー部（８）の第１、第２検出端子（81）（82）の先端は水中に没入しており、第１、第２検出端子は導通状態にあるから、第２検出端子（82）に送られた信号は、水槽内の水を介して第１検出端子（81）へと送られ、周波数比較回路（11）の他方の入力端子（11b ）に入力される。
【００３８】
周波数比較回路（11）は、２つの入力端子（11a ）（11b ）に入力されてきた信号の周波数を比較するが、ともに発振回路（11）の出力周波数と同じであるから、周波数比較回路（11）からは出力信号つまり水不存在信号を生じない。
【００３９】
次に、センサー部（８）の第１、第２検出端子（81）（82）の位置を下回って水位が低下し、第１、第２検出端子が水中外に出た場合、あるいは地震等によりセンサー部が水槽外に放り出されたような場合、第１、第２検出端子（81）（82）間には水が存在しないから両検出端子間は非導通状態となる。このため、発振回路（11）からセンサー部（８）の第２検出端子（82）、第１検出端子（81）を通って周波数比較回路（11）の他方の入力端子（11b ）に至るループが開くため、該入力端子への帰還信号は消滅する。一方、発振回路（11）の基準パルスはそのまま周波数比較回路（11）の一方の端子（11a ）に入力されるから、これら基準信号と比較信号の周波数が異なることが周波数比較回路（11）によって判断され、周波数比較回路（11）から水不存在検知信号が出力される。
【００４０】
この水不存在検知信号は駆動信号発生回路（18）に入力され、これを受領した駆動信号発生回路（18）から駆動信号が出力され、駆動回路（19）が駆動される。これにより、リレー（５）の駆動コイル（52）に電流が流れ主電源ライン（1a）（1b）のリレー接点（51）が開放されて主電源ラインが遮断され、電装品は作動を停止する。かつまた、駆動回路（19）の駆動と同時に警報装置（20）が作動して、水位低下を報知する。
【００４１】
こうして、漏電検知信号または水不存在検知信号の少なくとも一方が出力されたときに、電装品への電力供給が遮断されるとともに、これが報知される。
【００４２】
なお、装置を初期状態に戻すには、リセット回路（21）を作動せしめて、駆動信号発生回路（18）からの駆動信号の出力を停止させれば良い。
【００４３】
また、定常状態においては、センサー部（８）と一体にモールドされたサーミスタ（110 ）により水槽内の水温が検出され、これが図４に示すように、水温設定器（140 ）で予め設定された水温と比較される。そして、検出水温が設定温度よりも低い場合には、制御回路（160 ）はゲートドライバー（170 ）を介してスイッチング素子（180 ）をＯＮとし、ヒーター（120 ）を作動させて水温を上昇させる。一方、検出水温が設定温度よりも高くなるとスイッチング素子（180 ）をＯＦＦとし、ヒーター（120 ）を停止させる。このような動作により水温は設定温度に維持される。
【００４４】
なお、以上の実施形態では、基準信号発生手段として発振回路（10）を設け、該発振回路（10）からの基準パルス信号と、該パルス信号がセンサー部（８）の一方の検出端子（82）から他方の検出端子（81）を巡って帰還してきたときの信号の周波数を比較することにより、両検出端子（81）（82）間に水が存在しているか否かを検出するものとしたが、水位検知手段はかかる構成に限定されるものではなく、要は基準信号がセンサー部（８）の一方の検出端子から他方の検出端子を巡って帰還したか否かを検知しうる構成であれば良い。
【００４５】
また、漏電検知手段と水位検知手段のいずれをも備えたものとして説明したが、いずれか一方のみ備えたものであっても良い。また、水温制御装置を備えることも任意である。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、漏電が検知された場合には、電装品への給電が遮断されるから、観賞魚用水槽等の安全性を増大することができる。しかも、漏電検知を交流電源を利用したトランスによる電圧検知により行うから、漏電電流がほとんど流れることがなく、益々安全性の高い装置となしうる。
【００４７】
請求項２に係る発明によれば、水の不存在が検知された場合に電装品への給電が遮断されるから、観賞魚用水槽等の安全性を増大することができるとともに、水位検知はフロート等を用いた機械式手段によって行うのではなく、電気的にこれを検出するものであるから、センサー部分が水槽内から飛び出したような場合にも水の不存在を確実に検出でき、ひいては電装品への給電を確実に遮断でき、益々安全性に優れた装置となし得る。
【００４８】
また、請求項３に記載の発明によれば、上記の効果に加えて、センサー部の２本の検出端子によって漏電及び水位の検知を行うものであるから、漏電検知装置と水位検知装置のセンサー部分を共用化することができ、従って漏電検知装置と水位検知装置とを一体的なものとして構成することができる。このため、装置全体の構成を簡素化できるとともに、小型にでき、管理、取扱にも極めて便利なものとなし得る。
【００４９】
また、請求項４に記載の発明によれば、漏電検知及び／または水位検知による安全性の確保とともに、水温コントロール機能をも付加した商品価値の高い装置の提供が可能となる。
【００５０】
また、請求項５に記載の発明によれば、水温検出手段と漏電検知及び／または水位検知のためのセンサー部とが一体品として成形されているから、この一体構成品を水中内に浸漬することにより、水温検出手段、漏電検知、水位検知を同時に行うことができ、使用時の取扱を簡素化できるとともに見栄えも良くなり、外観品質に優れた高機能な装置となし得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す回路図である。
【図２】図１の装置の全体の外観を示す斜視図である。
【図３】図１の装置を水槽に取付けた状態の斜視図である。
【図４】水温制御装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1a、1b…電源ライン
５…電磁リレー（回路遮断手段）
７…漏電検知回路（漏電検知手段）
72…トランス
72a …一次コイル
72b …二次コイル
８…センサー部
81、82…検出端子
10…発振回路（基準信号発生手段）
11…周波数比較回路（水位検知手段）
110 …サーミスタ（水温検出手段）
120 …ヒーター（水加熱手段）
140 …水温設定器（水温設定手段）
150 …比較器（比較手段）
160 …制御手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
This invention detects leakage of a power line connected to electrical components such as pumps and heaters in an ornamental water tank or the like, or detects water level, and when electrical leakage or abnormal water level is detected, power is supplied to the electrical components. It relates to safety devices such as aquarium fish tanks.
[0002]
[Prior art and problems to be solved]
For example, in ornamental aquariums such as goldfish and tropical fish, various electrical components using a commercial power source are often used, such as a heater for preventing a decrease in water temperature in winter, an air pump, and a fluorescent lamp as an illumination light source. .
[0003]
However, there has been a risk of electric leakage due to accidents such as cracks in the heater, deterioration of the wiring cord, aging of the air pump or fluorescent lamp in the water tank, and conduction between the fluorescent lamp and water in the water tank due to condensation.
[0004]
Therefore, various types of leakage detection devices are provided. Conventional leakage detection devices are generally of a current detection type that detects a leakage current in the water tank, and thus grounding is necessary to ensure safety.
[0005]
On the other hand, when the water level in the water tank is lowered due to the cracking of the water tank or the like, there arises a disadvantage that the motor of the pump is idle and heated. For this reason, the water level detection apparatus which turns off a power supply when the water level is detected and the water level falls is provided.
[0006]
Conventional water level detection devices as described above are generally mechanical switches using a float or magnetic switches.
[0007]
However, in such a conventional water level detection device, when the float jumps out of the water tank due to an earthquake or the like, it is unclear whether the switch is turned on or turned off, and when it is turned on. This is a safety problem because the electrical components will continue to operate.
[0008]
The present invention has been made in view of such a technical background, and can safely detect leakage even without a ground, or even when the water level sensor part has jumped out of the water tank. An object of the present invention is to provide a safety device such as an aquarium for aquarium fish that can reliably detect the water level and reliably cut off the power supply to the electrical component when a leakage and / or abnormal water level is detected.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, two reference terminals (81) (82) which are spaced apart from each other at a predetermined height in water in a container are shown with reference to the reference numerals in the drawings. ) Sensor unit (8),
A primary coil (72a) of the transformer (72) is inserted in a circuit from one detection terminal (81) of the sensor unit (8) to at least one power supply line (1a) (1b) of the AC power supply, A leakage detection means (7) in which a voltage as a leakage detection signal is induced in the secondary coil (72b) of the transformer in response to a change in magnetic flux of the primary coil;
A circuit tank means (5) for cutting off the power supply from the power source to the electrical component when a leakage detection signal is output from the leakage detection means (7), etc. The gist of the safety device.
[0010]
In the safety device having such a configuration, when a leakage occurs, an AC voltage of 100 V is applied from one commercial AC power source to one detection terminal (81) of the sensor unit (8) through the water in the water tank, for example. This applied voltage causes a change in magnetic flux to flow through the primary coil (72a) of the transformer (72). A voltage corresponding to this change in magnetic flux is immediately induced in the secondary coil (72b), and this voltage is leaked. It becomes a detection signal. When this leakage detection signal is output, power supply to electrical components such as a heater is interrupted by the circuit interrupting means (5).
[0011]
Further, another one of the present invention is a sensor unit (8) comprising two detection terminals (81) (82) spaced apart at a predetermined height position in water in the container,
A reference signal generating means (10);
Detecting whether or not the reference signal output from the reference signal generating means (10) has returned from one detection terminal (82) of the sensor section (8) to the other detection terminal (81); A water level detection means (11) for detecting whether or not between the two detection terminals is in an energized state and outputting a water non-existence signal when the two detection terminals are not in the energized state;
An aquarium for ornamental fish, etc., comprising circuit interruption means (5) for cutting off the power supply from the power source to the electrical components when a water absence signal is output from the water level detection means (11) The safety device is the gist.
[0012]
In such a safety device, when the water level drops and the detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) go out of the water, or when the sensor unit is thrown out of the water tank due to an earthquake or the like Since no water is present between the detection terminals (81) and (82), the two detection terminals are in a non-conductive state. For this reason, the reference signal output from the reference signal generating means (10) is cut off without being sent from one detection terminal (82) of the sensor section (8) to the other detection terminal (81). Therefore, the water level detection means (11) determines that the two detection terminals are not energized, and a water absence detection signal is output.
And when this water absence detection signal is output, the power supply to electrical components such as a heater is cut off by the circuit cut-off means (5).
[0013]
Still another one of the present invention is a sensor unit (8) comprising two detection terminals (81) (82) spaced apart at a predetermined height position in water in the container,
A primary coil (72a) of the transformer (72) is inserted in a circuit from one detection terminal (81) of the sensor unit (8) to at least one power supply line (1a) (1b) of the AC power supply, A leakage detection means (7) in which a voltage as a leakage detection signal is induced in the secondary coil (72b) of the transformer in response to a change in magnetic flux of the primary coil;
A reference signal generating means (10);
Detecting whether or not the reference signal output from the reference signal generating means (10) has returned from one detection terminal (82) of the sensor section (8) to the other detection terminal (81); A water level detection means (11) for detecting whether or not between the two detection terminals is in an energized state and outputting a water non-existence signal when the two detection terminals are not in the energized state;
Circuit breaker means (5) for cutting off the power supply from the power source to the electrical component when the leakage detection signal or the water absence signal is output from the leakage detection means (7) or the water level detection means (11). The gist of the present invention is a safety device such as an aquarium fish tank.
[0014]
In the safety device having such a configuration, when at least one of the leakage detection signal and the water absence detection signal is output, the power supply to the electrical components such as the heater is interrupted by the circuit interrupting means (5).
[0015]
In each of the above inventions, the water temperature detection means (110), the comparison means (150) for comparing the detected water temperature with the set water temperature, the water heating means (120), and the detection by the comparison means (150) It is desirable that a water temperature control device comprising a control means (160) for driving the water heating means (120) when the detected water temperature is lower than the set water temperature is further provided by comparing the water temperature with the set water temperature. . In this case, water temperature control can be performed at the same time as ensuring safety by detecting leakage and / or detecting the water level. Further, in this case, it is desirable that the water temperature detecting means (110) is formed integrally with the sensor portion (8) in that various sensor portions can be provided as a single structure, and handling and appearance are improved.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described. This embodiment is applied to a safety device for an aquarium fish tank.
[0017]
In FIG. 1 showing the configuration of the apparatus, (1a) and (1b) are two main power supply lines, and (2a) and (2b) are two auxiliary power supply lines branched from the main power supply line. The auxiliary power supply line is supplied with 100V AC commercial power via an insertion plug (31).
[0018]
(4) is a protection circuit for protecting the main power supply lines (1a) (1b) and the auxiliary power supply lines (2a) (2b), and is inserted into one of the two main power lines and the auxiliary power supply lines. Fuses (41) and (41), capacitors (42) connected between the power supply lines, and the like. Also, on the output side of the protection circuit (4), the relay contacts (51) and (51) of the electromagnetic relay (5) as the circuit breaker are connected to the main power supply lines (1a) and (1b) in a normally closed state. Has been. The relay contact (51) is switched to an open state when the drive coil (52) is driven. The output terminals (32) are connected to the main power supply lines (1a) (1b) on the output side of the relay contacts (51) (51). The output terminals (32) are connected to the plug sockets (35). The electrical device is connected to the main power supply line (1a) (1b) by inserting the plug of the electrical device such as a heater into the insertion socket (35). In addition, (180) shown in FIG. 1 is a switching element in the water temperature control apparatus mentioned later interposed in the main power supply line (1a).
[0019]
A DC power circuit (6) is connected to the auxiliary power lines (2a) and (2b).
This DC power supply circuit (6) comprises a known AC / DC conversion circuit, and converts a 100V AC power supply into two DC power supplies of V1 (24V) and V2 (48V).
[0020]
In addition, a reverse blocking diode (33) is inserted in the auxiliary power lines (2a) and (2b), and a light emitting diode (34) that emits light when the power is turned on and notifies the power ON state is connected.
[0021]
A leakage detection circuit (7) is connected to the output side of the protection circuit (4). This leakage detection circuit (7) has two series resistance elements (71) (71) having the same high resistance value connected between the main power supply lines (1a) (1b), and the connection of these series resistance elements. A transformer (72) having one end of the primary coil (72a) connected to the point, a high-resistance current limiting resistor element (73) connected to the other end of the primary coil (72a), and the resistor element (73 ), And a Zener diode (75) connected to the anode of the diode. The first detection terminal (81) of the sensor unit (8) is connected to the cathode side of the Zener diode (75). One end of the secondary coil (72b) of the transformer (72) is grounded, and the other end of the secondary coil (72b) is connected to the buffer circuit (9). Further, a bypass resistance element (76) is inserted in parallel with the secondary coil (72b).
[0022]
In the leakage detection circuit (7) having the above configuration, when leakage occurs, a voltage of AC 100V is applied to the primary detection terminal (81) of the sensor unit (8) via water, and the primary coil (72a) of the transformer (72) ) Causes a magnetic flux change to flow, but a voltage corresponding to the magnetic flux change is immediately induced in the secondary coil (72b), and this voltage is output as a leakage detection signal. Accordingly, almost no leakage current flows in the leakage detection circuit (7).
[0023]
(10) is an oscillation circuit as a reference signal generating means for outputting a pulse of a predetermined frequency. In this embodiment, it is driven by a 24V DC power source.
[0024]
(11) is a frequency comparison circuit that compares the frequencies of the signals input to the two input terminals (11a) and (11b) and produces an output when the frequencies are different. The output terminal of the oscillation circuit (10) is connected to one input terminal (11a) of the frequency comparison circuit (11), and the second detection terminal (82) of the sensor unit (8) is further connected. ing. Therefore, the pulse signal output from the oscillation circuit (10) is input to one input terminal (11a) of the frequency comparison circuit (11) and also sent to the second terminal (82) of the sensor unit (8). It is supposed to be. On the other hand, the other input terminal (11b) of the frequency comparison circuit (11) is connected to the first detection terminal (81) of the sensor section (8).
[0025]
As described above, the sensor section (8) includes the first and second detection terminals (81) and (82). Then, as shown in FIG. 2, the first and second detection terminals (81) and (82) are supported by the support member (13) made of an insulating material in a state where the first and second detection terminals (81) and (82) are exposed and parallel to each other at close positions. Has been. In FIG. 2, (14) is a suction cup for fixing the sensor unit (8) to the inner wall of the water tank, (36) is a case for housing the device, and the plug (31) is connected to the wiring cord from the case (36). The insertion socket (35) for connecting an electrical component such as a heater to the side wall of the case is provided.
[0026]
In use, the sensor unit (8) is, as shown in FIG. 3, a support member so that the tip ends of the first and second detection terminals (81) and (82) are positioned at a predetermined height in water. The suction cup (14) attached to (13) is adsorbed and held on the inner wall of the water tank (15). Thus, when the first and second detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) are present in water, the detection terminals (81) and (82) are in an electrically conductive state. The output signal of the oscillation circuit (10) is input to one input terminal (11a) of the frequency comparison circuit (11) and from the second detection terminal (82) of the sensor unit to the first detection terminal (81). Is also sent to the other input terminal (11b) of the frequency comparison circuit (11). Accordingly, in this case, since signals having the same frequency are input to the two input terminals (11a) and (11b) of the frequency comparison circuit (11), no output is generated from the frequency comparison circuit (11). On the other hand, when the first and second detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) are present in the atmosphere, the detection terminals (81) and (82) are not electrically connected. Therefore, the output signal of the oscillation circuit (10) sent to the second detection terminal (82) of the sensor unit (8) is blocked from being sent to the first detection terminal (81), and therefore the frequency comparison circuit (11 ), The reference signal is not input to the other input terminal (11b). In this case, since the signals input to the two input terminals (11a) and (11b) of the frequency comparison circuit (11) have different frequencies, a water absence signal is output from the frequency comparison circuit (11). Yes. The Zener diode (75) of the leakage detection circuit (7) is fed back from the second detection terminal (82) of the sensor unit (8) to the frequency comparison circuit (11) via the first detection terminal (81). While preventing the reference signal of the oscillation circuit (10) from flowing into the leakage detection circuit (7), the zener voltage is set to permit the application of a voltage of 100 V to the leakage detection circuit (7) when leakage occurs. It is set to a value higher than the output signal voltage of the oscillation circuit (10) and lower than 100V.
[0027]
Note that the first and second detection terminals (81) and (82) of the sensor section (8) are made of mutually different conductive materials in order to prevent electrolysis in water.
[0028]
The buffer circuit (9) performs impedance conversion on the leakage detection signal output from the secondary coil (72b) of the transformer (72) in the leakage detection circuit (7). Then, the leakage detection signal subjected to impedance conversion and the water absence signal output from the frequency comparison circuit (11) are used to drive the electromagnetic relay (5) via the diodes (16) and (17), respectively. The signal is input to the drive signal generation circuit (18).
[0029]
The drive signal generation circuit (18) plays a role of driving a drive circuit (19) including a transistor or the like by outputting a drive signal when at least one of a leakage detection signal and a water absence signal is input.
[0030]
The drive circuit (19) is connected to drive coils (52) and (52) of electromagnetic relays (5) and (5) interposed in the main power supply lines (1a) and (1b), respectively, and a buzzer or the like. The alarm device (20) is connected, and the coil (52) and the alarm device (20) are operated by driving of the drive circuit (19).
[0031]
Furthermore, the safety device according to the illustrated embodiment incorporates a water temperature control device for controlling the water temperature. This water temperature control device includes a thermistor (110) as a water temperature detecting means molded integrally in a support member (13) that supports a sensor section (8), and a water heating means that is an electrical component disposed in a water tank. As a heater (120).
[0032]
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of such a water temperature control device. In the figure, (110) is the thermistor, (130) is a water temperature detection circuit for amplifying the output from the thermistor, and (140) is a water temperature setting device. In this embodiment, the water temperature is in the range of about 15 to 35 ° C. Can be variably set. (150) is a comparator that compares the water temperature set by the water temperature setting device (140) with the water temperature detected by the water temperature detection circuit (130), and (160) is a heater based on the comparison result by the comparator (150). It is a control circuit for driving control. In this embodiment, a triac is used as the switching element (180) for driving the heater (120), and a gate driver (170) for opening and closing the gate of the switching element (180) is used. The control circuit (160) turns on the switching element (180) via the gate driver (170) when the detected water temperature is lower than the set water temperature based on the comparison result of the comparator (150). While the heater (120) is operated, when the detected water temperature becomes higher than the set temperature, the switching element (180) is turned off and the heater (120) is stopped. In FIG. 4, (190) is a zero volt detection circuit, which detects the zero volt of the commercial AC power supply (200) and ensures that the switching element (180) rises to ON at zero volt when the heater (120) is operated. This is to prevent noise (so-called zero crossing).
[0033]
Next, the operation of the safety device according to the illustrated embodiment will be described.
[0034]
First, as shown in FIG. 3, the suction cup (14) is placed on the inner surface of the side wall of the water tank (15) so that the front ends of the detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) are positioned at the water level to be detected. Adsorb and hold. Moreover, the plug of electrical components such as the water tank heater (120) is inserted into the socket (35) of the case (36) and connected.
[0035]
In this state, when the plug (31) of the device is inserted into the outlet, the light-emitting diode (34) lights up, notifying the power-on state, and connecting the main power line (1a) (1b) and output terminal (32). An AC 100V commercial power supply is supplied to the electrical component via the electrical component, and the electrical component operates. The DC power supply circuit (6) connected to the auxiliary power supply lines (2a) and (2b) forms a DC power supply of V1 (24V) and V2 (48V) and receives the supply of the DC power supply V1 to generate an oscillation circuit. (10) outputs a pulse of a predetermined frequency.
[0036]
Next, when an electrical leakage occurs for some reason, a voltage of 100 V is applied to the first detection terminal (81) of the sensor unit (8) through the water in the water tank. This applied voltage causes a change in magnetic flux to flow through the primary coil (72a) of the transformer (72), but a voltage corresponding to this change in magnetic flux is immediately induced in the secondary coil (72b), and this voltage is leaked. It is input to the buffer circuit (9) as a detection signal, and is subjected to a speed dance conversion and output. With this signal, a drive signal is output from the drive signal generation circuit (18), and the drive circuit (19) is driven. As a result, the drive coil (52) of the electromagnetic relay (5) is activated, the relay contact (51) is opened, the main power supply lines (1a) (1b) are cut off, and the device stops operating. Moreover, the alarm device (20) is activated simultaneously with the drive of the drive circuit (19) to notify the leakage state.
[0037]
On the other hand, in the normal state, the output pulse of the oscillation circuit (10) is input to one input terminal (11a) of the frequency comparison circuit (11) and sent to the second detection terminal (82) of the sensor unit (8). It is done. Since the tips of the first and second detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) are immersed in water and the first and second detection terminals are in a conductive state, the second detection terminal (82) The signal sent to is sent to the first detection terminal (81) via the water in the water tank, and is inputted to the other input terminal (11b) of the frequency comparison circuit (11).
[0038]
The frequency comparison circuit (11) compares the frequencies of the signals input to the two input terminals (11a) and (11b), both of which are the same as the output frequency of the oscillation circuit (11). 11) does not produce an output signal, that is, a water absence signal.
[0039]
Next, when the water level drops below the positions of the first and second detection terminals (81) and (82) of the sensor unit (8) and the first and second detection terminals go out of the water, an earthquake, etc. When the sensor part is thrown out of the water tank, there is no water between the first and second detection terminals (81) and (82), so that the two detection terminals are non-conductive. Therefore, a loop extending from the oscillation circuit (11) to the other input terminal (11b) of the frequency comparison circuit (11) through the second detection terminal (82) and the first detection terminal (81) of the sensor unit (8). Open, the feedback signal to the input terminal disappears. On the other hand, since the reference pulse of the oscillation circuit (11) is directly input to one terminal (11a) of the frequency comparison circuit (11), the frequency comparison circuit (11) determines that the frequency of the reference signal and the comparison signal are different. A water absence detection signal is output from the frequency comparison circuit (11).
[0040]
The water absence detection signal is input to the drive signal generation circuit (18), and a drive signal is output from the drive signal generation circuit (18) that has received the detection signal to drive the drive circuit (19). As a result, a current flows through the drive coil (52) of the relay (5), the relay contact (51) of the main power supply lines (1a) (1b) is opened, the main power supply line is shut off, and the electrical components stop operating. . Moreover, the alarm device (20) is activated simultaneously with the drive of the drive circuit (19) to notify the water level drop.
[0041]
Thus, when at least one of the leakage detection signal and the water absence detection signal is output, the power supply to the electrical component is cut off and this is notified.
[0042]
In order to return the apparatus to the initial state, the reset circuit (21) may be operated to stop the output of the drive signal from the drive signal generation circuit (18).
[0043]
In the steady state, the water temperature in the water tank is detected by the thermistor (110) molded integrally with the sensor part (8), and this is preset by the water temperature setting device (140) as shown in FIG. Compared with water temperature. When the detected water temperature is lower than the set temperature, the control circuit (160) turns on the switching element (180) via the gate driver (170) and operates the heater (120) to increase the water temperature. On the other hand, when the detected water temperature becomes higher than the set temperature, the switching element (180) is turned off and the heater (120) is stopped. By such an operation, the water temperature is maintained at the set temperature.
[0044]
In the above embodiment, the oscillation circuit (10) is provided as the reference signal generating means, and the reference pulse signal from the oscillation circuit (10) and the detection signal (82) of the sensor unit (8) are detected by the pulse signal. ) To detect whether water is present between the two detection terminals (81) and (82) by comparing the frequency of the signal when returning to the other detection terminal (81). However, the water level detection means is not limited to such a configuration, and in short, a configuration capable of detecting whether or not the reference signal has returned from one detection terminal of the sensor unit (8) to the other detection terminal. If it is good.
[0045]
Moreover, although it demonstrated as what was equipped with both the earth-leakage detection means and the water level detection means, you may provide only either one. It is also optional to provide a water temperature control device.
[0046]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when electrical leakage is detected, the power supply to the electrical component is interrupted, so the safety of the aquarium fish tank can be increased. In addition, since leakage detection is performed by voltage detection using a transformer using an AC power supply, the leakage current hardly flows and the device can be made more secure.
[0047]
According to the second aspect of the present invention, when the absence of water is detected, the power supply to the electrical component is cut off. Therefore, the safety of the aquarium fish tank can be increased, and the water level detection is performed. It is not performed by mechanical means using a float etc., but this is detected electrically, so even if the sensor part jumps out of the water tank, the absence of water can be reliably detected, and consequently The power supply to the electrical components can be reliably cut off, and the device can be further improved in safety.
[0048]
According to the invention described in claim 3, in addition to the above effect, since the leakage and water level are detected by the two detection terminals of the sensor unit, the leakage detection device and the sensor of the water level detection device The part can be shared, and therefore the leakage detection device and the water level detection device can be configured as an integral unit. For this reason, the overall configuration of the apparatus can be simplified, and the apparatus can be reduced in size and can be extremely convenient for management and handling.
[0049]
According to the invention described in claim 4, it is possible to provide a device with high commercial value to which safety is ensured by leakage detection and / or water level detection and a water temperature control function is added.
[0050]
Further, according to the invention described in claim 5, since the water temperature detecting means and the sensor part for detecting electric leakage and / or detecting the water level are formed as an integrated product, the integrated product is immersed in water. Thus, the water temperature detecting means, the leakage detection, and the water level detection can be performed at the same time, the handling during use can be simplified and the appearance can be improved, and a highly functional device having excellent appearance quality can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing the overall appearance of the apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a state in which the apparatus of FIG. 1 is attached to a water tank.
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of a water temperature control device.
[Explanation of symbols]
1a, 1b ... Power line 5 ... Electromagnetic relay (circuit interruption means)
7 ... Earth leakage detection circuit (earth leakage detection means)
72 ... Trans
72a… Primary coil
72b ... secondary coil 8 ... sensor part
81, 82 ... detection terminals
10 ... Oscillator (reference signal generator)
11 ... Frequency comparison circuit (water level detection means)
110… Thermistor (water temperature detection means)
120… heater (water heating means)
140… Water temperature setting device (Water temperature setting means)
150 ... Comparator (comparison means)
160… Control means

Claims

Two detection terminals (separately arranged at predetermined height positions in water in the container) 81 ) ( 82 ) Sensor unit (8),
One detection terminal ( 81 ) To at least one power line of AC power ( 1a ) ( 1b ) In the circuit leading to 72 ) Primary coil ( 72a ) Is inserted, and the secondary coil of the transformer (in response to the change in magnetic flux of the primary coil) 72b ) A leakage detection means (7) in which a voltage as a leakage detection signal is induced;
Reference signal generation means ( Ten )When,
The reference signal generating means ( Ten ) Is output from one detection terminal (8) of the sensor unit (8). 82 ) To the other detection terminal ( 81 ) To detect whether or not the two detection terminals are energized by detecting whether or not they have returned, and when the two detection terminals are not energized, a water level signal is output. Detection means ( 11 )When,
The leakage detection means (7) or the water level detection means ( 11 ) To provide a circuit shut-off means (5) for shutting off the power supply from the power source to the electrical component when a leakage detection signal or a water non-existence signal is output. Safety device.

Water temperature detection means ( 110 ) And a comparison means that compares the detected water temperature with the set water temperature ( 150 ) And water heating means ( 120 ) And the comparison means ( 150 ), When the detected water temperature is lower than the set water temperature, the water heating means ( 120 ) Driving means ( 160 A safety device such as an aquarium fish tank according to claim 1, further comprising a water temperature control device comprising:

Water temperature detection means ( 110 ) Is formed integrally with the sensor part (8), and the safety device for an aquarium fish tank or the like according to claim 2.