JPH09275848A - 観賞用水槽の水温調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音がなく簡易的な機構により水槽内の水温
だけを効率良く調節する。 【解決手段】 熱伝導部材５の一側端部４を水槽１内の
水面下に配置する。また、熱伝導部材５の他側端部10
に、ペルチェ効果を有するサーモモジュール11を配設す
る。サーモモジュール11に正方向または逆方向の駆動電
流を供給する。これにより、熱伝導部材５を介して水槽
１内の水温だけを効率良く調節できる。また、サーモモ
ジュール11を用いているので、コンプレッサのような騒
音もなく、構造も簡易的にできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水槽内の水温を任
意に調節することを目的とした観賞用水槽の水温調節装
置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般に、この種の観賞
用水槽は、水を収容するガラスやプラスチック製の水槽
本体内に、水草植物や魚類などの動植物を飼育するもの
であるが、これらの動植物の飼育には水温を適度に管理
する必要があり、例えば熱帯魚の場合には、サーモスタ
ット付きのヒータを利用して、水槽内の水温を２５℃程
度に維持するようにしている。

【０００３】ところで、上記のようなヒータを用いた水
温の調節は、冬場などにおいて室温の低い時期にはある
程度の効果を発揮するが、逆に夏場などの室温の高い時
期には水温を下げることができず、水温が４０℃程度に
まで上昇して、水槽内の魚や水草が死んでしまうという
問題がある。こうした夏場の水温上昇対策として、従来
はコンプレッサなどの冷却器を用いたり、換水を頻繁に
行なうなどの方法が知られているが、前者の場合は音が
大きく装置が大掛かりになり、また、後者の場合は水の
取り換えが煩わしいという問題が発生する。さらに、室
内用クーラーを用いて水槽内の水温を低下させる方法も
あるが、室内に人がいない場合でも水槽以外の室内全体
が無駄に冷やされてしまい、夏場の省エネルギー対策と
いう面からみても好ましいものではない。

【０００４】そこで本発明は上記問題点に鑑み、騒音が
なく簡易的な機構により水槽内の水温だけを効率良く調
節することができる観賞用水槽の水温調節装置を提供す
ることをその目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における観賞用水
槽の水温調節装置は、熱伝導部材の一側を水槽内の水面
下に配置するとともに、前記熱伝導部材の他側にペルチ
ェ効果を有するサーモモジュールを配設して構成され
る。

【０００６】この場合、サーモモジュールに正方向また
は逆方向の駆動電流を供給して、熱伝導部材に接したサ
ーモモジュールより熱の吸収または熱の放散を起こさせ
ることで、熱伝導部材を介して水槽内の水温だけを効率
良く調節することが可能となる。また、サーモモジュー
ルを用いているので、コンプレッサのような騒音もな
く、その構造も簡易的にすることが可能となる。

【０００７】

【発明の実施形態】以下、添付図面を参照しながら本発
明の一実施例を説明する。先ず、装置の主要部分の構成
を示す図１および図２から説明すると、１は上面を開口
した略箱状に形成されたガラス製の水槽であり、この水
槽１の内部には、図示しない水草植物や魚類などの動植
物とともに、所定量の水Ｗが収容される。また、２は複
数の吸盤３によって水槽１の外側面に着脱可能に設けら
れる本体ケースであって、この本体ケース２の上部に
は、水槽１内の水面下に一側端部４が配置された熱伝導
部材５が、水槽１の側部上方を跨ぐようにして設けられ
ている。

【０００８】熱伝導部材５は、本実施例では熱伝導性の
良好な厚さ８ｍｍのアルミニウム材からなり、その断面
形状は図１に示すように、略逆Ｕ字状に形成される。ま
た、熱伝導部材５の一側端部４には、吸熱および発熱作
用を有する熱伝導性の良好なヒートシンク６が設けられ
るとともに、図示しないシール部材により一側端部４の
側面に密封された温度センサ７が設けられる。温度セン
サ７は、水槽１内の水温を検知する水温検知手段に相当
するものであり、そのリード線８は、熱伝導部材５の側
面に形成された溝部９に案内されつつ、熱伝導部材４の
他側端部10から本体ケース２の内部に引き出されてい
る。また、図示しないシール部材は、溝部９を伝わって
水Ｗが本体ケース２内に侵入することを防ぐためにあ
る。

【０００９】11は、第１側面12および第２側面13を各々
備えたペルチェ効果を有する平板状のサーモモジュール
である。このサーモモジュール11は、ケース本体２内に
収容されており、リード線14を介してサーモモジュール
11に正方向の駆動電流を流すと、第１側面12は温度が低
下して吸熱面となる一方、第２側面13は温度が上昇して
放熱面となる。また、サーモモジュール11に逆方向の駆
動電流を流すと、今度は第１側面12は温度が上昇して放
熱面となる一方、第２側面13は温度が低下して吸熱面と
なる。サーモモジュール11の第１側面12は、前記熱伝導
部材５の他側端部10の外側面に密着して設けられるとと
もに、反対側にある第２側面13には、アルミニウムなど
からなるフィン状のヒートシンク15が密着状態で設けら
れる。

【００１０】熱伝導部材５の他側端部10は、本体ケース
２の内部において、例えば石膏ボードなどの断熱材16で
囲まれており、他側端部10と外気との熱的な影響をここ
で遮断してある。また、熱伝導部材５の一側端部４から
他側端部10に至る部位にも、外気との熱的な影響を受け
ないようにするための断熱コーティング層17が形成され
る。18は、本体ケース２の内側面と断熱材16との間に設
けられるシート部材であり、ねじ19によりこれらの本体
ケース２，断熱材16と一体的に取付け固定される。ねじ
19の先端部は断熱材16の外側面より突出しており、この
ねじ19の先端部にヒートシンク15を螺着すると、熱伝導
部材５の他側端部10とヒートシンク15の側面との間に、
サーモモジュール11が挾持されるようになっている。本
体ケース２の下部には、冷却ファン15の下面に対向して
送風ファン21が設けられており、送風ファン21のリード
線22と、前記温度センサ７およびサーモモジュール11の
各リード線８，14が、本体ケース２の下面に形成される
孔23を挿通して、制御装置としてのコントロールボック
ス31（図３参照）に接続される。

【００１１】図３は、コントロールボックス31の正面図
を示したものである。同図において、32は、コントロー
ルボックス31への電源投入または電源遮断を操作する主
スイッチであり、また33は、水槽１内の水温の設定温度
を可変する水温設定手段たるロータリースイッチであ
る。このロータリースイッチ33を操作することにより、
水槽１内に投入する動植物に応じて、水温の設定基準を
任意に変えることができる。34は、温度センサ７からの
温度検知出力に基づき、水槽１内の水温を表示する水温
表示部である。実施例では、実施例では棒状の複数のＬ
ＥＤにより水温表示部34を構成しているが、表示手段お
よび表示形態はこれに限るものではない。35は、現時点
におけるサーモモジュール11の動作状態を表示する動作
表示部である。この動作表示部35は、サーモモジュール
11が水槽１内の水温を上げる方向に動作している場合に
は、“ＨＯＴ”なる表示形態の表示ランプが点灯し、逆
に水槽１内の水温を下げる方向に動作している場合に
は、“ＣＯＯＬ”なる表示形態の表示ランプが点灯する
ようになっている。これにより、使用者はサーモモジュ
ール11の動作状態、すなわち水温の管理状態を適確に知
ることができる。

【００１２】次に、本発明の電気的構成を図４に基づき
説明する。41は、コントロールボックス31内に設けられ
たマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと称す
る。）であり、これは周知のように、各種データの演算
処理機能を有するＣＰＵの他に、ＲＯＭやＲＡＭなどの
記憶装置、計時装置、およびＡ／Ｄ，Ｄ／Ａ変換器など
の入出力インターフェース装置などが内蔵される。この
マイコン41の入力側には、温度センサ７からの温度情報
と、ロータリースイッチ33による設定温度情報が入力さ
れる。また、マイコン41の出力側には、サーモモジュー
ル11に出力する駆動信号のパルス幅を可変するパルス幅
制御回路42と、冷却ファン21を駆動させるファンの他
に、コントロールボックス31に備えてある水温表示部3
4，動作表示部35，および警報器43が各々接続される。

【００１３】マイコン41には、記憶装置に記憶されるプ
ログラム上の機能として、温度センサ７により検知され
る水槽１内の水温が、ロータリースイッチ33により設定
された温度に近付くように、前記サーモモジュール11お
よび冷却ファン21を制御する水温制御手段51と、水温表
示部34および動作表示部35の表示を制御する表示制御手
段52とを備えている。水温制御手段51は、水槽１内の水
温が設定温度よりも高い場合、サーモモジュール11から
正方向、すなわち第１側面12が吸熱面となるような駆動
信号が出力されるようにパルス幅制御回路42を制御し、
逆に、水槽１内の水温が設定温度よりも低い場合、サー
モモジュール11から逆方向、すなわち第１側面12が放熱
面となるような駆動信号が出力されるように、パルス幅
制御回路42を介してサーモモジュール11を制御する。こ
のとき、パルス幅制御回路42は、水温制御手段51による
水温と設定温度との比較結果に基づき、水槽１内の水温
と設定温度との差が大きい程、サーモモジュール11への
駆動信号のパルス導通幅を拡げ、かつ、冷却ファン21の
モータ回転速度を上げるようにしている。但し、サーモ
モジュール11に対する出力を最大にしても、水槽１内の
水温と設定温度との差が、所定の例えば３℃以内に収ま
らないまま一定時間経過した場合は、水温制御手段51の
一機能として備えてある異常検知手段53により、警報器
43を介してアラーム報知を行なうように構成してある。

【００１４】次に、上記構成につき、その作用を図５お
よび図６のフローチャートに基づき説明する。先ず、主
スイッチ32をオンにし、水槽１内に投入する動植物に最
適な水温の設定温度を、ロータリースイッチ33により設
定する。また、ケース本体２を、吸盤３により水槽１の
外側面適所に取付ける。そして、図５に示すフローチャ
ートのステップＳ１において、水温がおおよそ設定温度
に一致するように適宜加減しながら、水槽１内に水Ｗを
投入する。その後、ステップＳ２に移行し、水槽１内の
水温が設定温度よりも高ければ、パルス幅制御回路42か
ら正方向の駆動電流を供給して、サーモモジュール11に
より水槽１内の水温を下げる冷却運転を行なう（ステッ
プＳ３）。この場合、熱伝導部材５の他側端部10に当接
するサーモモジュール11の第１側面12は、温度が低下し
て吸熱面となるため、反対側の一側端部４にあるヒート
シンク６は、断熱材16および断熱コーティング層17によ
り外部と断熱された熱伝導部材５を経由して、効率良く
水槽１内の水Ｗから熱を奪い取る。水槽１内の水Ｗから
の熱は、サーモモジュール11の放熱面である第２側面13
からヒートシンク15により外部に放散される。この際、
冷却ファン21も同時に運転しているので、ヒートシンク
15から効率よく熱を放散させることができる。水温制御
手段51は、水槽１内の水温が設定温度よりも高い程、サ
ーモモジュール11への駆動信号のパルス導通幅を拡げ、
かつ、冷却ファン21のモータ回転速度を上げる。これに
より、サーモモジュール11の第１側面12の冷却能力を高
めると同時に、このサーモモジュール11の第２側面13の
放熱能力を高めることで、水槽１内の水温を早く設定温
度に近付けることができる。

【００１５】一方、前述のステップＳ２において、水槽
１内の水温が設定温度よりも低ければ、ステップＳ４に
移行して、パルス幅制御回路42から逆方向の駆動電流を
供給し、サーモモジュール11により水槽１内の水温を上
げる加熱運転を行なう。この場合、熱伝導部材５の他側
端部10に当接するサーモモジュール11の第１側面12は、
温度が上昇して放熱面となり、この第１側面12からの熱
が、外部と断熱された熱伝導部材５を経由して、効率良
くヒートシンク６から水槽１内の水Ｗに供給される。ま
た、この場合にも冷却ファン21が同時に運転しているの
で、サーモモジュール11の吸熱面である第２側面13は、
冷却ファン21によりヒートシンク15を冷却することで、
効率良く温度が低下する。水温制御手段51は、水槽１内
の水温が設定温度よりも高い程、サーモモジュール11へ
の駆動信号のパルス導通幅を拡げ、かつ、冷却ファン21
のモータ回転速度を上げる。これにより、サーモモジュ
ール11の第１側面12の放熱能力を高めると同時に、この
サーモモジュール11の第２側面13の冷却能力を高めるこ
とで、水槽１内の水温を早く設定温度に近付けることが
できる。

【００１６】そして、次のステップＳ５において、水温
制御手段51は、水槽１内の水温と設定温度とを比較し、
水槽１内の水温が設定温度に対し±１℃以内に達した
ら、ステップＳ２の手順に戻らずに，図６のフローチャ
ートに示すステップＳ11以降の手順を実行する。なお、
このステップＳ２において、仮に水槽１内の水温と設定
温度との差が３℃以上ある状態で所定時間経過しても、
水温制御手段51は異常検知手段53による無駄なアラーム
報知を行なわないように構成している。これは、水温が
設定温度に至るまでは、一般に水槽１内に動植物を投入
しないからであり、このような場合は、適宜水槽１に水
Ｗを投入して水温を再調節すれば良い。また、ステップ
Ｓ２の手順以降、表示制御手段52の表示制御により、水
槽１内の水温が水温表示部34で表示されるとともに、サ
ーモモジュール11の動作状態が動作表示部35で表示され
る。

【００１７】ステップＳ11の手順に移行すると、水温制
御手段51はサーモモジュール11への制御を一時的に中止
し、水槽１を室温状態に放置させる。同時に、動作表示
部35もここで一時的に消えるので、使用者は観賞魚など
の投入時期を知ることができる。そして、ステップＳ12
において、一定時間（例えば３時間）経過した後、前記
ステップＳ２と同様に、温度センサ７で検知される水槽
１内の水温が設定温度よりも高いか否かを、水温制御手
段51で判断する（ステップＳ13）。そして、水槽１内の
水温が設定温度よりも高ければ、ステップＳ14に移行し
て、パルス幅制御回路42から正方向の駆動電流を供給し
て、サーモモジュール11により水槽１内の水温を下げる
冷却運転を行なう。また、水槽１内の水温が設定温度よ
りも低ければ、ステップＳ15に移行して、パルス幅制御
回路42から逆方向の駆動電流を供給し、サーモモジュー
ル11により水槽１内の水温を上げる加熱運転を行なう。
これらの冷却運転および加熱運転は、前記ステップＳ３
およびステップＳ４と全く同一に行なわれる。

【００１８】こうして、水温制御手段51は、水槽１内の
水温が設定温度に対し±１℃以内に収まるように、サー
モモジュール11をパルス幅制御する。これにより、冬場
の室温の低い時期には、水槽１内の水温を上げることが
できる一方、夏場の室温の高い時期には水温を下げるこ
とが可能になる。但し、次のステップＳ16において、水
槽１内の水温と設定温度との差が３℃以上ある場合は、
異常検知手段53によりブザーなどの警報器43を介してア
ラーム報知を行なう。また、水温制御手段51は、これ以
上の水温制御は不可能であると判断し、サーモモジュー
ル11および冷却ファン21の運転をこの時点で停止する。
使用者は、前記警報器43からのアラーム報知により、水
槽１内の水温の異常を即座に確認することができる。

【００１９】以上のように、上記実施例によれば、熱伝
導部材５の一側端部４を水槽１内の水面下に配置すると
ともに、この熱伝導部材５の他側端部10にペルチェ効果
を有するサーモモジュール11を配設してあるので、サー
モモジュール11に正方向または逆方向の駆動電流を供給
して、熱伝導部材５に接したサーモモジュール11の第１
側面12で熱の吸収または熱の放散を起こさせることで、
熱伝導部材５を介して水槽１内の水温だけを効率良く調
節することが可能となる。また、サーモモジュール11を
用いているので、コンプレッサのような騒音もなく、そ
の構造も簡易的にすることが可能となる。

【００２０】また、本実施例では、ヒートシンク15と熱
伝導部材５の他側端部10との間にサーモモジュール11を
挾持するとともに、このヒートシンク15に冷却ファン21
を配置してあるので、サーモモジュール11の熱伝導部材
５に接していない第２側面の温度上昇を、冷却ファン21
を備えたヒートシンク15で抑制することができ、水槽１
内の水温を素早く調節することが可能になる。この場
合、熱伝導部材５の一側端部４にも、別のヒートシンク
６を設けると、水槽１内の水との放熱または吸熱面積が
広くなってさらに好ましい。また、熱伝導部材５の外側
に断熱材16や断熱コーティング層17などの断熱体を設け
ると、外部との熱的な影響を遮断することができ、水槽
１内の水温をさらに効率良く調節できる。

【００２１】一方、水温制御の点からみた効果を列記す
ると、本実施例では、水槽１内の水温を検知する水温検
知手段たる温度センサ７と、この温度センサ７からの温
度情報に基づき、水槽１内の水温がほぼ一定に保たれる
ようにサーモモジュール11を制御する水温制御手段51を
備えてある。したがって、室温の状況にかかわらず、水
槽１内の水温を常にほぼ一定に保つことができる。ま
た、水温制御手段51は、水槽１内の水温と設定温度との
差が大きい程、冷却ファン21のモータ回転速度を上げる
ように制御を行なっている。すなわち、水槽１内の水温
が設定温度とさほど離れていないときには、冷却ファン
21を弱運転にして無駄な電力消費を抑え、水槽１内の水
温が設定温度から離れている場合には、冷却ファン21を
強運転にして、水温を設定温度に速やかに近付けること
が可能となる。なお、冷却ファン21の回転速度は、連続
的または段階的に可変させればよい。

【００２２】さらに、本実施例では、温度センサ７で検
知される水槽１内の水温と設定温度との差が、所定の範
囲から外れたまま一定時間経過した場合は、警報器43に
よるアラーム報知を行なわせる異常検知手段53を備えて
いる。したがって、使用者は警報器43からのアラーム報
知により、水槽１内の水温の異常を即座に確認すること
ができる。また、この異常検知手段53は、水温制御手段
51による制御不能状態を検知すると、直ちにサーモモジ
ュール11や冷却ファン21の運転を停止するので、異常状
態を継続したままサーモモジュール11や冷却ファン21が
フル運転されることを防止でき、装置の二次的損害を防
ぐことが可能となる。加えて、温度センサ７は水槽１内
の水温を監視しているので、リード線14，22の断線など
により、サーモモジュール11や冷却ファン21が動作不良
を起こした場合も、最終的には水槽１内の水温の調節が
できなくなって、異常検知手段53により警報器43からの
アラーム報知が行なわれるので、サーモモジュール11や
冷却ファン21に異常検知のためのセンサを別に装着しな
くても良いという利点がある。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、これ以外にも本発明の要旨の範囲内におい
て種々の変形実施が可能である。例えば、水槽内の容量
が多い場合には、サーモモジュールを複数設けて、冷却
および加熱効果を高めるようにしてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明における観賞用水槽の水温調節装
置は、熱伝導部材の一側を水槽内の水面下に配置すると
ともに、前記熱伝導部材の他側にペルチェ効果を有する
サーモモジュールを配設して構成され、騒音がなく簡易
的な機構により水槽内の水温だけを効率良く調節するこ
とができる観賞用水槽の水温調節装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す本体ケース周辺の断面
図である。

【図２】同上図１のＡ−Ａ´線断面図である。

【図３】同上コントロールボックスの正面図である。

【図４】同上電気的構成を示すブロック図である。

【図５】同上温度管理の手順を示すフローチャートであ
る。

【図６】同上温度管理の手順を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１ 水槽 ５ 熱伝導部材 11 サーモモジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱伝導部材の一側を水槽内の水面下に配
   置するとともに、前記熱伝導部材の他側にペルチェ効果
   を有するサーモモジュールを配設したことを特徴とする
   観賞用水槽の水温調節装置。