JP3913569B2

JP3913569B2 - 水槽等の加熱装置

Info

Publication number: JP3913569B2
Application number: JP2002039872A
Authority: JP
Inventors: 正志芝原
Original assignee: クマガイ電工株式会社
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003235399A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バケツや水槽内に投入して内部の水を所定温度にまで加熱し、その水温を保持するようにした加熱装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば熱帯魚などを鑑賞する水槽においては、水槽内の温度を一定温度に加熱、保持するための加熱装置が使用されている。この加熱装置は通電によって発熱するヒータと、このヒータに電力を供給、遮断するスイッチ素子と、温度検知センサ及び温度制御回路とを備えてあり、ヒータによって加熱された水温が設定温度以下においてはヒータに電力を供給して水槽内の水を加熱し、水槽内の水が設定温度に達するとスイッチ素子により通電を遮断してヒータに対する電力の供給を停止し、これを繰り返し行わせて水槽内の水の温度を所定温度に保持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の加熱装置では水漏れや水槽の転倒、或いは、ヒータが誤って水槽外に出しておいた場合には空焚き状態となってヒータが異常に温度上昇し、火災が発生する等の極めて危険な事態となる虞れがある。このため、回路中に温度ヒューズを設けておき、異常に温度上昇した時にはその温度ヒューズを溶断させて電力を遮断するように構成しているが、一度、温度ヒューズが溶断すると加熱装置の構造上、その取り替えができないため、装置全体を破棄せざるを得ないという問題点がある。
【０００４】
一方、加熱装置がて空焚き状態になった時に、高温度に達したヒータの異常温度を検知してヒータへの通電を遮断するように構成した水槽等の加熱装置も開発されているが、気中においてヒータが高温に達するまで発熱するので、安全性において問題があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、ヒータ本体を叩打した場合、水中と気中とではその音色に差が生じるのを利用して、空焚き状態となった場合にはヒータへの通電を直ちに停止させ、水中に再投入等することによって元の使用状態に復帰させることができるようにした水槽等の加熱装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の水槽等の加熱装置は、請求項１に記載したように、ヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる起振手段と、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時との上記起振手段によるヒータ本体の振動の違いを検出する検振手段と、この検振手段による振動の違いを分別する分別回路と、この分別回路による分別によってヒータ本体が水中にある時には上記ヒータに通電し、気中にある時には非通電状態にするスイッチ回路とから構成している。
【０００７】
このように構成した水槽等の加熱装置において、請求項２に係る発明は、本体に振動を発生させる上記起振手段を電磁石又は圧電セラミックによって構成し且つこれらの電磁石の電磁誘導または圧電セラミック、或いはコンデンサマイクによって検振手段を形成し、さらに、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時とにおけるこの検振手段から出力される余韻振動の違いを分別回路によって分別させるように構成している。この場合、請求項３に係る発明においては、上記分別回路によって余韻振動の振幅の大小を検出させるように構成し、請求項４に係る発明においては、上記分別回路によって余韻振動の周波数の高低を検出させるように構成している。
【０００８】
また、上記請求項１又は請求項２に記載の発明において、請求項５に係る発明は一つの手段によって起振手段と検振手段とを兼備させていることを特徴とし、請求項６に係る発明は、起振手段をパルス信号によって作動させるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
請求項７に係る発明は、本発明の別な水槽等の加熱装置であって、ヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる電磁石又は圧電セラミックからなる起振手段と、この起振手段を作動させる発振回路と、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時との上記起振手段によるヒータ本体の固有振動数の違いを上記発振回路から起振手段に流れる励振電力の変化によって分別する分別回路と、この分別回路による励振電力の分別によってヒータ本体が水中にある時には上記ヒータに通電し、気中にある時には非通電状態にするスイッチ回路とから構成している。
【００１０】
このように構成した水槽等の加熱装置において、請求項８に記載したように、上記発振回路は正弦波発振回路であり、分別回路はこの正弦波発振回路と起振手段との間に接続された抵抗体からなることを特徴とする。
【００１１】
請求項９に係る発明は、本発明のさらに別な水槽等の加熱装置であって、ヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる起振手段と、この起振手段によるヒータ本体の振動を検出する検振手段と、起振手段によって振動するヒータ本体を媒体とした検振手段からの信号を増幅して上記起振手段を励振する帰還ループとからなり、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時とのヒータ本体の固有振動数の変化による上記帰還ループの増幅率の大小によってスイッチ回路を開閉させるように構成している。
【００１２】
このように構成した水槽等の加熱装置において、上記帰還ループは、請求項10に記載したように、電磁石又は圧電セラミックからなる起振手段と、コンデンサマイクからなる検振手段と、周波数の低い信号を通過させ高い信号を減衰させる低域通過回路と、信号増幅回路と、励振増幅回路と、この励振回路によって駆動されて起振手段が電気信号を機械的振動に変換できる電力まで増幅させる電力増幅回路とから形成している。
【００１３】
【作用】
加熱装置をバケツ或いは水槽等の水中に投入し、通電すると、筒状のヒータ本体内に配設している電磁石等からなる起振手段が作動してその振動をヒータ本体の内面に伝搬して該ヒータ本体に振動を発生させる。この場合、ヒータ本体が水中にある時と、気中（大気中）にある時とでは、起振手段の作動によって発生する振動の振幅や周波数、減衰時間、倍音の含有率等が相違するので、この相違を検振手段により検出して水中にある時には上記ヒータに通電した状態を保持し、水温を所定の温度に達するまで加熱する。なお、センサーにより水温を検出して所定の温度に達すると、スイッチを開いてヒータによる加熱を停止させ、水温が低下するとスイッチを閉じてヒータによる加熱を行わせるのは、通常の加熱装置と同じである。
【００１４】
次に、地震等によって水槽やバケツ内が水漏れや地震等による転倒、或いは、ヒータが誤って水槽外に出しておいた場合等のように気中での空焚き状態となった時には、起振手段の作動によって発生するヒータ本体の振動が水中における時とで異なるので、この振動を検振手段によって検出させ、スイッチ回路を開放してヒータに対する電力の供給を停止した状態に保持するものである。また、この状態から加熱装置を水槽の水中に投入等すれば、起振手段により発生する水中でのヒータ本体の振動状態が検振手段により検振され、再び、水槽等の加熱装置としての機能を奏するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１はバケツや水槽（以下、水槽という）内に投入して水槽内の水を所定温度にまで加熱する加熱装置の構造を示すもので、鉄製等の金属製の管からなる有底筒状のヒータ本体１の下半部内にニクロム線からなるヒータHRを配設していると共に上半部内に起振手段２と検振手段３を、中央部に温度が高くなると抵抗値が下がる負特性抵抗素子NTC をそれぞれ配設してあり、さらに、ヒータ本体１の上端部に一体に装着しているハウジング４内にプリント基板５を配設し、このプリント基板５に設けているスイッチ開閉制御回路に上記起振手段２と検振手段３とを配線によって電気的に接続している。
【００１６】
また、上記ハウジング４から上記スイッチ開閉制御回路に接続して電力を供給するための先端に電源プラグ７を有する電源コード６を引き出していると共に、可変抵抗器TAJ の抵抗値を変化させる水温設定摘まみ８を設けている。９は水槽の縁にこの加熱装置を引っ掛けてヒータ本体１を水槽内に没入させた状態に保持する係止部で、ハウジング４に突設している。
【００１７】
上記起振手段２及び検振手段３は、ヒータ本体１の内面に固着した振動ベース10上に装着されてあり、起振手段２は図２、図３に示すように、合成樹脂製又は銅、アルミ等の非鉄金属製の短筒体2aの外周面にエナメル絶縁電線2bを巻き付けてなるコイル21と、このコイル21の金属製短筒体2a内に収納した截頭円錐形状のコイルバネ22と、該コイルバネ22に受止されたマグネット23と、このマグネット23上に固定されて上記コイルバネ22の弾性力によりその先端面をヒータ本体１の内面に圧接させている振動ヘッド24とからなる電磁式起振手段によって構成されている。なお、上記短筒体2aと振動ベース10とは一体成形によって形成されている。
【００１８】
一方、検振手段３は図３、図４に示すように、上記起振手段２から小間隔を存した所定位置に該起振手段２と並列させて配設されているコンデンサマイクCMからなり、このコンデンサマイクCMを振動ベース10上に截頭円錐形状のコイルバネ3aによって弾性的に受止させて該コンデンサマイクCMの先端面をヒータ本体１の内面にこのコイルバネ3aの弾性力によって弾接させている。
【００１９】
〔実施の形態１〕
図５は、ヒータ本体１内に設けている上記起振手段２、検振手段３、負特性抵抗素子NTC 及びヒータHRと、ハウジング４内に配設しているスイッチ開閉制御回路との接続回路構成図であって、本発明における実施の形態１を示している。
【００２０】
この実施の形態１におけるスイッチ開閉制御回路は、起振手段２に対してこの起振手段２を作動させる電気信号を発生する発振回路OSC と、この発振回路OSCの発振信号に同期して制御信号を作る時間信号作成回路TMと、電力増幅回路PAとを順次接続してあり、又、コンデンサマイクCMからなる検振手段３からヒータHRに至る間には、時間信号で別な信号をオン、オフする時間信号スイッチ回路TMSと、周波数の低い信号を通過させ高い信号を減衰させる低域通過回路LPF と、電気信号の振幅を大きくする信号増幅回路AMP と、信号（交流）を振幅に応じた直流電圧に変換する整流回路RCと、変化する直流電圧を一定の範囲において一定電圧を出力する直流電圧保持回路DCH と、ヒータHRに対して通電、遮断を行う電力スイッチ回路PSW を順次接続している。さらに、上記発振回路OSC と時間信号作成回路TMとは時間信号スイッチ回路TMS に対しても電気的に接続している。なお、PSは回路を作動させる直流電圧を作る電源回路である。
【００２１】
また、ヒータ本体１内に配設している上記負特性抵抗素子NTC とハウジング４の頂部に回動自在に配設している水温設定摘まみ８の回動操作によって抵抗値が変化する可変抵抗器TAJ とは、電圧比較回路CMP を介して上記電力スイッチ回路PSW に接続している。
【００２２】
上記のように構成した実施の形態１の作用を、ヒータ本体１が起振した時における振動の動作波形と時間的関係を示す図６に基づいて説明する。まず、電源プラグ７をコンセントに差し込むと、電源コード６に電力が給電され、発振回路OSC が一定の周期間隔毎にパルス波を発生させる。このパルス波を時間信号作成回路TMによってヒータ本体１を起振（加振）させるのに適した波形に成形する。なお、ヒータ本体１を起振させるの適した波形とは、ヒータ本体１における上記起振手段２を設置した部分の固有振動数の周期の２分の１のパルス幅波形のことである。
【００２３】
このパルス幅波形の勢力は電力増幅回路PAによって高められて電磁石からなる起振手段２のコイル21に流れ、その電磁力によってマグネット23をヒータ本体１の内面側に向かって押圧してヒータ本体１の内面に圧接している振動ヘッド24をヒータ本体１の内面にさらに強く且つ急激に押圧する。次いで、コイル21に対する電流の流れが停止すると、ヒータ本体１の内面に対する振動ヘッド24の接圧力はコイルバネ22の弾発力のみとなり、この振動ヘッド24の接圧力の変化によってヒータ本体１に振動が発生する。
【００２４】
なお、起振手段２のコイル21に発生する電磁力によってマグネット23をコイルバネ22の弾性力に抗して該コイルバネ22を圧縮させながら引き寄せて振動ヘッド24をヒータ本体１の内面から離間させる方向に作動させ、次いで、コイル21に対する電流の流れが停止されると、コイルバネ22の復元弾発力によって振動ヘッド24を急激にヒータ本体１の内面に押当させてこの圧力変化により該ヒータ本体１に振動を発生させてもよい。
【００２５】
振動ヘッド24の作動により起振するヒータ本体１の振動は、発振回路OSC から発生するパルス波の一定の間隔毎によって行われ、ヒータ本体１が振動する毎にその振動が起振手段２に近接してヒータ本体１内に配設しているコンデンサマイクCMからなる検振手段３によって検出され、その振動を電気信号に変換する。
【００２６】
この際、振動ヘッド24によってヒータ本体１を強く叩打するように押圧した瞬間とその直後においては、ヒータ本体１の振動勢力が大きくてヒータ本体１が水中にあるのか気中にあるのかの分別が困難であるので、ヒータ本体１が起振した瞬間及びその直後におけるコンデンサマイクCMで検出した信号を時間信号スイッチ回路TMS によって通過させなくし、それ以降の余韻振動を通過させてヒータ本体１が水中にある時と気中にある時とで異なる上記余韻振動の振幅の大小を、時間信号スイッチ回路TMS から直流電圧保持回路DCH に至る間の分別回路によって分別させる。
【００２７】
時間信号スイッチ回路TMS を通過した信号には多くの倍音（高調波）が含まれているので、低域通過回路LPF によって高調波を減衰させたのち、基本波の振幅を信号増幅回路AMP によって大きくし、大きくなった信号（交流）を整流回路RCによって直流電圧とする。
【００２８】
ヒータ本体１の振動は、起振手段２の振動ヘッド24の作動によって一定時間毎に発生しているため、その余韻振動は減衰波形となり、整流回路RCで整流した直流電圧も減衰波形となる。さらに、上記余韻振動の振幅は、ヒータ本体１が気中にある時の方が水中にある時よりも大きくなるので、気中においては直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬよりも高い信号が整流回路RCから一定周期毎に直流電圧保持回路DCH に入り、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧のレベルが高くなった状態で直流電圧保持回路DCH から出力し、この出力電圧によって電力スイッチ回路PSW を制御してヒータHRへの通電をオフ（非通電）にすると共にこの状態を維持するものである。
【００２９】
一方、ヒータ本体１が水中にある時には、上記余韻振動の振幅が小さいので、信号増幅回路AMP から出力される振動波形が直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬに達せず、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧が低レベルとなった状態で出力して電力スイッチ回路PSW がヒータHRへの通電をオン（導通）にすると共にこの状態を維持して水槽内の水温を所定温度に加熱、保持するものである。
【００３０】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１においては、分別回路として余韻振動の振幅の大小を分別するように構成しているが、実施の形態２として図７に示したように、余韻振動の周波数の高低を分別するようにスイッチ開閉制御回路を構成しておいてもよい。即ち、この実施の形態２においては、実施の形成１における信号増幅回路AMP と電力スイッチ回路PSW 間を接続している整流回路RCと直流電圧保持回路DCH に代えて、比較回路CMP1とサイクル検波回路CYD を信号増幅回路AMP と電力スイッチ回路PSW 間に接続した回路構成としている。その他の構成については上記実施の形態１と同じであるので、同一部分には同一符号（記号）付してその詳細な説明を省略する。
【００３１】
この実施の形態２によると、上記低域通過回路LPF によって得た余韻振動の基本波の周波数を安定に計数できるようにするため、図８に示すように、比較回路CMP1によってその波形を方形波にする。余韻振動の周波数は、ヒータ本体１が気中にある時の方が水中にある時よりも低く、従って、一定時間Ｔにおける方形波の数はヒータ本体１が気中にある時の方が水中にある時よりも少なくなって比較回路CMP1から出力される。例えば、ヒータ本体１が気中にある時には比較回路CMP1から10サイクルの方形波の数が出力され、水中にある時には11サイクルの方形波の数が出力されて、この周波数の違いをサイクル検波回路CYD で判定し、方形波の数が少ない時にはこのサイクル検波回路CYD から低レベルの信号を出力して電力スイッチ回路PSW をヒータHRへの通電がオフ状態となるように作動させてその状態を維持させる。
【００３２】
一方、ヒータ本体１が水中にある時には、比較回路CMP1から出力される方形波の数が多くなり、サイクル検波回路CYD から高レベルの信号が出力されて電力スイッチ回路PSW をヒータHRへの通電がオン状態となるように作動させ、その状態を維持させる。このように、時間信号スイッチ回路TMS からサイクル検波回路CYD に至る間の分別回路によってヒータ本体１が水中にある時と気中にある時とによって異なる余韻振動の周波数の高低を分別してヒータHRへの通電をオン、オフするものである。
【００３３】
〔実施の形態３〕
次に、上記実施の形態１、２においては、起振手段２によってヒータ本体１に発生した振動をコンデンサマイクCMからなる検振手段３によって検出させているが、実施の形態３として図９に示したように、コンデンサマイクCMを使用することなく、起振手段２に検振手段を兼備させた制御回路とすることもできる。
【００３４】
即ち、図９において、ヒータ本体１内にコンデンサマイクCMを配設することなく電磁石からなる上記起振手段２のコイル21に制御信号で別な信号を小さく抑える機能を有する制御振幅制限回路TAL を接続すると共にこの制御振幅制限回路TAL に発振回路OSC を接続し、さらに、この制御振幅制限回路TAL を信号用変圧器Ｔを介して時間信号スイッチ回路TMS に接続している制御回路としている。その他の構造は上記実施の形態１と同じであるので、同一部分には同一符号（記号）を付してその詳細な説明を省略する。
【００３５】
この制御回路によると、上記実施の形態１、２と同様に、電源コード６に電力を給電して発振回路OSC に一定の周期間隔毎にパルス波を発生させ、このパルス波を時間信号作成回路TMによってヒータ本体１を起振（加振）させるのに適した波形に成形すると共に電力増幅回路PAによって増幅させて起振手段２のコイル21に流すことによって振動ヘッド24をヒータ本体１の内面に対して進退させ、前進時にヒータ本体１を強く押圧して該振動ヘッド24の進退による圧力変化により振動を発生させると、その振動が振動ヘッド24を介してマグネット23に伝達され、このマグネット23が振動する。
【００３６】
この際、起振手段２が検振手段を兼備しているため、起振しているときの大きな信号が検振回路側に流入するのを防止してコイル21に誘起する余韻振動の信号のみを信号用変圧器Ｔに伝達する。また、起振手段２のコイル21にパルス電流が流れると自己誘導で逆起電力が発生してこの逆起電力による振動の振幅が制御振幅制限回路TAL によって抑制される。なお、起振時と余韻振動の検出時の作動は時間信号スイッチ回路TMS によって切り換えられる。
【００３７】
余韻振動によってコイル21に電磁誘導する信号電圧の大きさは、上記実施の形態１、２において検振手段として採用しているコンデンサマイクCMで得られる信号電圧よりも小さいので、信号用変圧器Ｔによって大きくして時間信号スイッチ回路TMS に入力し、以下、上記実施の形態１と同様に、ヒータ本体１が水中にある時と気中にある時とで異なる上記余韻振動の振幅の大小を、時間信号スイッチ回路TMS から直流電圧保持回路DCH に至る間の分別回路によって分別させる。
【００３８】
即ち、低域通過回路LPF によって高調波を減衰させたのち、基本波の振幅を信号増幅回路AMP によって大きくし、大きくなった信号（交流）を整流回路RCによって直流電圧とする。上記余韻振動の振幅は、ヒータ本体１が気中にある時の方が水中にある時よりも大きくなるので、気中においては直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬよりも高い信号が整流回路RCから一定周期毎に直流電圧保持回路DCH に入り、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧のレベルが高くなった状態で直流電圧保持回路DCH から出力し、この出力電圧によって電力スイッチ回路PSW を制御してヒータHRへの通電をオフ（非通電）にすると共にこの状態を維持するものである。
【００３９】
一方、ヒータ本体１が水中にある時には、上記余韻振動の振幅が小さいので、信号増幅回路AMP から出力される振動波形が直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬに達せず、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧が低レベルとなった状態で出力して電力スイッチ回路PSW がヒータHRへの通電をオン（導通）にすると共にこの状態を維持して水槽内の水温を所定温度に加熱、保持するものである。
【００４０】
〔実施の形態４〕
次に、上記実施の形態１〜３においては周期的にパルス信号を発振する発振回路OSC によって起振手段２を作動させ、余韻振動を検出してその振幅の大小からヒータ本体１が気中にあるのか水中にあるのかを判定しているが、この実施の形態４においては、余韻振動によることなく起振手段２に常に起振信号を与えて、ヒータ本体１の固有振動数（共振周波数）と起振振動とを比較することにより、ヒータ本体１が気中にあるのか、水中にあるのかを判断するものである。
【００４１】
この実施の形態４の構成は図10に示すように、起振手段２に対して正弦波信号を発生させる正弦波発振回路OSC1と、励振増幅回路EXと、この励振増幅回路EXによって駆動される電力増幅回路PAと、抵抗PRとを順次接続していると共に、この抵抗PRに該抵抗PRによって検出される電流の変化の信号を大きくする信号用変圧器Ｔを接続し、さらに、この信号用変圧器Ｔに上記実施の形態１、３と同様に電気信号の振幅を大きくする信号増幅回路AMP に接続し、この信号増幅回路AMP から整流回路RC、直流電圧保持回路DCH を介して電力スイッチ回路PSW を順次接続している。その他の構成については上記実施の形態１、３と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４２】
このように構成したので、電源コード６に電力を供給すると、正弦波発振回路OSC1に正弦波信号が発生し、この正弦波信号が励振増幅回路EXによって増幅されてこの励振増幅回路EXにより電力増幅回路PAを駆動する。なお、上記実施の形態１〜３においては、発振回路OSC から発生する信号はパルス波形であり、パルス周期に対してパルス幅、即ち、電流の流れる時間が短いため、電力増幅回路PAを駆動するのに励振増幅回路EXを必要としなかったが、この実施の形態４においては、正弦波信号であるため、励振増幅回路EXを採用している。
【００４３】
電力増幅回路PAによって起振手段２が駆動されてその振動ヘッド24が作動し、上記実施の形態と同様にヒータ本体１の内面に対する該振動ヘッド24の押圧力を変動させることによって該ヒータ本体１に振動を発生させると、このヒータ本体１の固有振動数（共振周波数）が電力増幅回路PAから起振手段２に与える振動数と一致した時に最もよく振動する。換言すれば、ヒータ本体１の固有振動数で起振手段２を駆動する時には最も少ない駆動力で起振手段２を駆動することができる。従って、電力増幅回路PAによって起振手段２に振動信号を与えている時において、起振手段２の振動ヘッド24が押当するヒータ本体１部分の固有振動数と駆動信号の周波数が一致した時に起振手段２に対する駆動力、即ち、負荷が軽くなる。また、起振手段２の振動ヘッド24が押当している部分のヒータ本体１の固有振動数はヒータ本体１が気中にある時と水中にある時とでは変化する。
【００４４】
この固有振動数の相違によって生じる電力増幅回路PAと起振手段２との間の電流の流れの大小を検出抵抗PRで検出し、信号用変圧器Ｔで信号を大きくしたのち上記実施の形態１、３と同様に、信号増幅回路APM から直流電圧保持回路DCH に至る間の分別回路によって分別させる。
【００４５】
即ち、上記信号の振幅を信号増幅回路AMP によって大きくし、大きくなった信号（交流）を整流回路RCによって直流電圧とする。上記信号の振幅は、正弦波発振器OSC1の周波数を水中にあるときの起振手段２が設けられたヒータ本体１部分の固有振動に合わせておけばヒータ本体１が気中にある時の方が水中にある時よりも大きくなるので、気中においては直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬよりも高い信号が整流回路RCから一定周期毎に直流電圧保持回路DCH に入り、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧のレベルが高くなった状態で直流電圧保持回路DCH から出力し、この出力電圧によって電力スイッチ回路PSW を制御してヒータHRへの通電をオフ（非通電）にすると共にこの状態を維持するものである。
【００４６】
一方、ヒータ本体１が水中にある時には、共振して負荷が軽いから上記信号の振幅が小さくなって、信号増幅回路AMP から出力される振動波形が直流電圧保持回路DCH の判定レベルＬに達せず、この直流電圧保持回路DCH によって整流された直流電圧が低レベルとなった状態で出力して電力スイッチ回路PSW がヒータHRへの通電をオン（導通）にすると共にこの状態を維持して水槽内の水温を所定温度に加熱、保持するものである。
【００４７】
〔実施の形態５〕
ホール等において音響設備の拡声器の調整が悪い時に、「ワーン」と鳴り響くことがある。これは、スピーカからマイクへ帰還がかかっている現象で、本来、音声や楽器音等の信号を増幅する装置が帰還のために発振器になってしまうためである。図11はこの帰還発振を利用してヒータ本体１が気中にある時と水中にある時とを検出してヒータHRへの通電、遮断を行うように構成した実施の形態５の制御回路図である。なお、上述した拡声器における帰還は、空気を媒体として行われるが、この実施の形態５においてはヒータ本体１の筒状部の振動を通じて帰還するものである。
【００４８】
図11において、電磁石等からなる起振手段２とコンデンサマイクCMからなる検振手段３、低域通過回路LPF 、信号増幅回路AMP 、励振増幅回路EX、電力増幅回路PA、検振手段３を順次接続して帰還ループを形成し、この帰還ループにおける信号増幅回路AMP から分岐させ、上記実施の形態１、３、４と同様に、整流回路RCを介して直流電圧保持回路DCH に接続し、電力スイッチ回路PSW を経てヒータHRに通電、遮断を行うように構成している。その他の構造については上記実施の形態１等と同じであるので、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
このように構成したので、ヒータ本体１に帰還発振が起こるのは、上記帰還ループの増幅率が「１」以上の時であり、起振手段２から検振手段３であるコンデンサマイクCMへの振動の伝搬量は、起振手段２の振動ヘッド24とコンデンサマイクCMが接するヒータ本体１部分の固有振動数（共振周波数）において最も多くなる。即ち、この部分において信号の減衰量が最も少ない周波数が発生する。この減衰量を帰還ループにおける低域通過回路LPF から電力増幅回路PAに至る電気回路で補ってその増幅率を「１」以上にすれば、ヒータ本体１における起振手段２とコンデンサマイクCMに対する部分の固有振動数で発振することになる。
【００５０】
また、起振手段２、コンデンサマイクCMが接するヒータ本体１部分の固有振動数は、ヒータ本体１が気中にある時と水中にある時とで変化する。ここで、上記電気回路中の低域通過回路LPF の周波数をヒータ本体１が気中にある時の固有振動数（共振周波数）にしておくと、ヒータ本体１が水中にある時にはその固有振動数が高くなり、高くなった周波数は低域通過回路LPF で減衰されるから上記帰還ループの増幅率が「１」以下になって発振は停止し、信号増幅回路AMP から整流回路RC側には何等の信号が送られなくなって電力スイッチ回路PSW をオン状態にし、ヒータHRに通電して水槽内の水を加熱する。
【００５１】
一方、ヒータ本体１が気中にあると、上記のように低域通過回路LPF の周波数をヒータ本体が水中にある時の固有振動数にしているので、ヒータ本体１における起振手段２やコンデンサマイクCMが接する部分の固有振動数が低くなり、低くなった周波数は低域通過回路LPF を通過するので、帰還ループの増幅率は「１」以上の状態を保持して発振を続け、信号増幅回路AMP によってその振幅を増大させて整流回路RCに送る。
【００５２】
信号増幅回路AMP から送られる信号の有無を、以下、上記実施の形態１〜４と同様に、整流回路RCによって直流電圧として直流電圧保持回路DCH により整流し、この直流電圧保持回路DCH からの出力電圧によって電力スイッチ回路PSW を制御してヒータHRへの通電をオフ（非通電）にすると共にこの状態を維持するものである。
【００５３】
なお、以上のいずれの実施の形態１〜５においても、水槽内の水を所定の温度に加熱、保持する手段としては、従来から公知の手段、例えば、ヒータHRによって加熱される水温をヒータ本体１内に配設している水温感知センサである負特性抵抗素子NTC によって感知させ、この負特性抵抗素子NTC の電圧と予め、温度設定摘まみTAJ で設定された可変抵抗器の電圧とを電圧比較回路CMP によって比較した電圧出力で電力スイッチ回路PSW をオン、オフするように構成している。また、上記の実施の形態１〜３においては、起振手段２として電磁石を採用しているが、圧電セラミックを起振手段２として用いてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明の水槽等の加熱装置によれば、筒状のヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる起振手段と、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時との上記起振手段によるヒータ本体の振動の違いを検出する検振手段と、この検振手段による振動の違いを分別する分別回路と、この分別回路による分別によってヒータ本体が水中にある時には上記ヒータに通電し、気中にある時には非通電状態にするスイッチ回路とから構成しているので、構造が簡単で安価に提供し得るのは勿論、ヒータ本体を叩打した時における水中と気中とでのヒータ本体の振幅や周波数等の音色の差からヒータ本体が気中にあるのか水中にあるのかを確実に検出することができ、ヒータ本体を電源に接続していても、気中にある時にはヒータに対する通電を確実且つ瞬時に停止した状態にすることができて安全性を高めることができる。
【００５５】
また、ヒータ本体の電源プラグをコンセントから抜くことなく、そのまま水中に投入すれば、気中とは異なる水中におけるヒータ本体の振動を検出して直ちにヒータに対する通電が行われ、所定の温度に加熱、保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱装置の簡略縦断側面図、
【図２】起振手段と検振手段とを設けているヒータ本体部分の縦断側面図、
【図３】起振手段の分解斜視図、
【図４】検振手段部分の横断面図、
【図５】実施の形態１の回路構成図、
【図６】その振動の動作波形と時間関係を示す線図、
【図７】実施の形態２の回路構成図、
【図８】その動作波形と時間関係を示す線図、
【図９】実施の形態３の回路構成図、
【図１０】実施の形態４の回路構成図、
【図１１】実施の形態５の回路構成図。
【符号の説明】
１ヒータ本体
２起振手段
３検振手段
HR ヒータ
OSC 発振回路
TMS 時間信号スイッチ回路
LPF 低域通過回路
AMP 信号増幅回路
RC 整流回路
DCH 直流電圧保持回路
PSW 電力スイッチ回路

Claims

筒状のヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる起振手段と、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時との上記起振手段によるヒータ本体の振動の違いを検出する検振手段と、この検振手段による振動の違いを分別する分別回路と、この分別回路による分別によってヒータ本体が水中にある時には上記ヒータに通電し、気中にある時には非通電状態にするスイッチ回路とから構成していることを特徴とする水槽等の加熱装置。
電磁石又は圧電セラミックによってヒータ本体に振動を発生させる起振手段を形成していると共に、上記電磁石の電磁誘導または上記圧電セラミック或いはコンデンサマイクによって検振手段を形成し、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時とにおけるこの検振手段から出力される余韻振動の違いを分別回路によって分別させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の水槽等の加熱装置。
分別回路によって余韻振動の振幅の大小を検出させるように構成していることを特徴とする請求項２に記載の水槽層の加熱装置。
分別回路によって余韻振動の周波数の高低を検出させるように構成していることを特徴とする請求項２に記載の水槽層の加熱装置。
一つの手段によって起振手段と検振手段とを兼備させていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水槽等の加熱装置。
起振手段はパルス信号によって作動することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水槽層の加熱装置。
ヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる電磁石又は圧電セラミックからなる起振手段と、この起振手段を作動させる発振回路と、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時との上記起振手段によるヒータ本体の固有振動数の違いを上記発振回路から起振手段に流れる励振電力の変化によって分別する分別回路と、この分別回路による励振電力の分別によってヒータ本体が水中にある時には上記ヒータに通電し、気中にある時には非通電状態にするスイッチ回路とから構成していることを特徴とする水槽等の加熱装置。
発振回路は正弦波発振回路であり、分別回路はこの正弦波発振回路と起振手段との間に接続された抵抗体からなることを特徴とする請求項７に記載の水槽等の加熱装置。
ヒータ本体内に配設されたヒータと、該ヒータ本体内に設けられてヒータ本体に振動を発生させる起振手段と、この起振手段によるヒータ本体の振動を検出する検振手段と、起振手段によって振動するヒータ本体を媒体とした検振手段からの信号を増幅して上記起振手段を励振する帰還ループとからなり、ヒータ本体が水中にある時と気中にある時とのヒータ本体の固有振動数の変化による上記帰還ループの増幅率の大小によってスイッチ回路を開閉させるように構成していることを特徴とする水槽等の加熱装置。
帰還ループは、電磁石又は圧電セラミックからなる起振手段と、コンデンサマイクからなる検振手段と、周波数の低い信号を通過させ高い信号を減衰させる低域通過回路と、信号増幅回路と、励振増幅回路と、この励振回路によって駆動されて起振手段が電気信号を機械的振動に変換できる電力まで増幅させる電力増幅回路とから形成していることを特徴とする請求項９に記載の水槽等の加熱装置。