(57)【要約】【課題】  浴槽内に投入して浴槽湯を常時一定温度に加温、保持しておくことができる浴槽湯加熱装置であって、装置が気中にある時はヒータを発熱させることなく該ヒータへの通電を遮断することにより安全性を高め、さらに、感電する虞れのない制御回路を提供する。【解決手段】  ケース体内に合成樹脂製の中空室を設けてこの中空室内に高周波発振回路を有する制御回路を配設すると共に中空室の外部に電極端子を突設し、この電極端子をコンデンサを介して上記発振回路に接続して、商用電源が上記電極端子に漏電するのをなくし、トランスレス回路でも安全に使用できるように構成していると共に、電極端子の接地効果は、ケース体が浴槽湯中にある時と気中にある時とでは大小に変化して、スイッチ回路により浴槽湯中にある時にはヒータに通電し、気中にある時にはヒータを非通電状態になるように構成している。【選択図】    図２
2006038324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース体内に絶縁性を有する合成樹脂製の中空室を設け、この中空室内に制御回路を配設すると共に中空室外のケース体部分に水に導電する電極端子とポンプとヒータとを装着して電極端子を上記中空室内の制御回路に接続する一方、ケース体に設けている湯吸込口からケース体内に流入した浴槽湯を上記ポンプによって上記ヒータ側に流通させ、このヒータによって高温湯に加熱して浴槽湯内に流出させるように構成した浴槽湯加熱装置において、電極端子とヒータ間の上記制御回路中に、ケース体が浴槽湯中にある時と気中にある時とで大小に変化する電極端子の接地効果により、浴槽湯中にある時にはヒータに通電し、気中にある時にはヒータを非通電状態にするスイッチ回路を設けていることを特徴とする浴槽湯加熱装置。
【請求項２】
制御回路は電源回路と、この電源回路からの直流電圧の供給によって電気信号を発生する発振回路と、この発振回路の出力側に接続している検波回路および比較回路と、この比較回路とヒータ間に接続しているスイッチ回路とからなり、上記発振回路からコンデンサを介して電極端子を接続してケース体の浴槽湯中と気中とにおけるこの電極端子の接地効果の大小により変化する発振回路からの出力信号によって比較回路を介してスイッチ回路を作動させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の浴槽湯加熱装置。
【請求項３】
発振回路の出力側と検波回路との間に共振回路を接続し、この共振回路の共振周波数をケース体が浴槽湯中にあるときにおける発振回路からの発振周波数に合わせておき、電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にある時にはこの発振周波数の信号を通過させてスイッチ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中にある時には通電を遮断するように構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浴槽湯加熱装置。
【請求項４】
電極端子を発振回路の一部とすることなくこの電極端子に接続したコンデンサとコイルのインダクタンスとで共振回路を構成して電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にある時のこの共振回路の共振信号を上記発振回路の発振周波数に合わせておき、ケース体が浴槽湯中にある時にはこの発振周波数の信号を通過させてスイッチ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中にある時には通電を遮断するように構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浴槽湯加熱装置。
【請求項５】
発振回路に演算増幅回路を設けて電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にあるときにのみ、発振回路を発振させて電力スイッチ回路によりヒータを通電状態にするように構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浴槽湯加熱装置。
【請求項６】
電極端子を発振回路の一部とすることなく電圧平衡回路の一辺に置き換えると共に発振回路からの信号を高周波トランスを通じてこの電圧平衡回路に与え、電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にあるときに電圧平衡回路が平衡して出力を停止させることにより、電力スイッチ回路を閉じてヒータに通電するように構成していることを特徴とする請求項１に記載の浴槽湯加熱装置。
【請求項７】
ケース体は合成樹脂製であると共にこのケース体内に設けている絶縁性を有する合成樹脂製の中空室を気密室に形成してケース体を浴槽湯に浮遊させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の浴槽湯加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入浴前に浴槽湯を常時一定温度に加温、維持しておくことができる浴槽湯加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からこの種の浴槽湯加熱装置には、使用時に水が存在しない状態では通電を遮断する回路が組み込まれている。例えば、図８はその制御回路を示すもので、電源部PSはトランス式であって100 Ｖの商用電源はトランスTFで回路を作動させる低電圧（通常５〜15Ｖ）にし、整流回路RC1 と平滑コンデンサC1で直流電圧にして各回路に供給する。この際、トランスTFは磁気結合であるから、ここで生じた直流電圧は100 Ｖ商用電源から分離絶縁されている。従って、作動中の回路に触れても低電圧であるから感電する虞れはなく、また、回路の一部が電極T1、T2として水中に露出していても感電することはない。
【０００３】
この電極T1、T2は水の有無を検出するもので、発振回路OSC から抵抗R1及び抵抗R2を通じて電極T1、T2に接続し、それぞれの交点から分岐して整流器RC2 に至っている。そして、電極T1、T2が水中にあるときは発振回路OSC からの信号電圧は水中で消費（ショート）されるから整流器RC2 に至る信号電圧は低くなる一方、電極T1、T2が空気中にあるときは発振回路OSC からの信号電圧はそのまま整流器RC2 に至るから信号電圧は高い。これらの信号入力に応じて整流器RC2 の出力に差が生じ、これを電圧比較回路CMP2で判定して電力スイッチを開閉するように構成している。
【０００４】
従って、この浴槽湯加熱装置における制御回路によれば、感電する虞れはないから、上記抵抗R1、R2の定数は自由に設定できるが、電源部PSとしてトランス式を採用しているので、重量が増すと共に装置も大型化して取扱性等に問題点がある。
【０００５】
このような問題点を解消するために、特許文献１に記載されているように、電源部にはトランスを使用しない水槽用加熱装置が開発されている。図９はこの加熱装置の回路図であって、電源部PSはトランスレス電源部で、100 Ｖの商用電源の電圧は、抵抗R1から整流ダイオードD1を介し、ツェナーダイオードZD1 の両端に一定の直流電圧が生じる。この直流電圧は平滑コンデンサC1で平滑されて各回路に供給する。
【０００６】
そして、水検知端子である電極T1、T2が空気中にあると、直流電圧が抵抗器R9を通じて電圧比較器CMP2に入力しているが、水中にあると抵抗器R9、R10 、R11 および電極間の水抵抗で分圧されるから電圧比較器CMP2への入力は空気中より低くなる。この違いでトリガ回路TGをトリガーして電力スイッチPSW を開閉するように構成している。
【特許文献１】特許第３２５０９５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記水槽用加熱装置における制御回路によれば、直流電圧の比較によって電力スイッチPSW を開閉を行っているため、発振回路も整流回路も必要としないから構造が簡単であるが、電極T1、T2に触れても感電する虞れをなくするには、抵抗器R10 及びR11 の抵抗値がかなり高い高抵抗回路を採用しなければならないため、経年変化で回路の絶縁が劣化して動作点が変動したり、誘導ノイズを受け易いといった問題点があった。本発明はこのような問題点を全面的に解消することができる浴槽湯加熱装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の浴槽湯加熱装置は、請求項１に記載したように、ケース体内に絶縁性を有する合成樹脂製の中空室を設け、この中空室内に制御回路を配設すると共に中空室外のケース体部分に水に導電する電極端子とポンプとヒータとを装着して電極端子を上記中空室内の制御回路に接続する一方、ケース体に設けている湯吸込口からケース体内に流入した浴槽湯を上記ポンプによって上記ヒータ側に流通させ、このヒータによって高温湯に加熱して浴槽湯内に流出させるように構成した浴槽湯加熱装置において、電極端子とヒータ間の上記制御回路中に、ケース体が浴槽湯中にある時と気中にある時とで大小に変化する電極端子の接地効果により、浴槽湯中にある時にはヒータに通電し、気中にある時にはヒータを非通電状態にするスイッチ回路を設けてなる構造としている。
【０００９】
このように構成した浴槽湯加熱措置において、請求項２に係る発明は、上記制御回路を電源回路と、この電源回路からの直流電圧の供給によって電気信号を発生する発振回路と、この発振回路の出力側に接続している検波回路及び比較回路と、この比較回路とヒータ間に接続しているスイッチ回路とからなり、上記発振回路からコンデンサを介して電極端子を接続してケース体の浴槽湯中と気中とにおけるこの電極端子の接地効果の大小により変化する発振回路からの出力信号によって比較回路を介してスイッチ回路を作動させるように構成している。
【００１０】
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３に係る発明は、発振回路の出力側と検波回路との間に共振回路を接続し、この共振回路の共振周波数をケース体が浴槽湯中にあるときにおける発振回路からの発振周波数に合わせておき、電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にある時にはこの発振周波数の信号を通過させてスイッチ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中にある時には通電を遮断するように構成していることを特徴とする。
【００１１】
一方、請求項４に係る発明は、上記請求項１又は請求項２に係る発明において、上記電極端子を発振回路の一部とすることなくこの電極端子に接続したコンデンサとコイルのインダクタンスとで共振回路を構成して電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にある時のこの共振回路の共振信号を上記発振回路の発振周波数に合わせておき、ケース体が浴槽湯中にある時にはこの発振周波数の信号を通過させてスイッチ回路によりヒータを通電状態にすると共に気中にある時には通電を遮断するように構成している。
【００１２】
さらに、請求項５に係る発明は、発振回路に演算増幅回路を設けて電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にあるときにのみ、発振回路を発振させて電力スイッチ回路によりヒータを通電状態にするように構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、上記電極端子を発振回路の一部とすることなく電圧平衡回路の一辺に置き換えると共に発振回路からの信号を高周波トランスを通じてこの電圧平衡回路に与え、電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にあるときに電圧平衡回路が平衡して出力を停止させることにより、電力スイッチ回路を閉じてヒータに通電するように構成している。
【００１４】
請求項７に係る発明は、上記請求項１に記載の浴槽湯加熱装置において、ケース体は合成樹脂製であると共にこのケース体内に設けている絶縁性を有する合成樹脂製の中空室を気密室に形成してケース体を浴槽湯に浮遊させるように構成している。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、電極端子と高周波発振回路との間に高周波用のコンデンサを設けているので静電容量が小さいもので済み、100 Ｖの商用電源が電極端子に漏電することがなく、トランスレス回路でっても安全に使用することができる。上記電極端子の接地効果は、この電極端子を装着しているケース体が浴槽湯中にある時と気中にある時とでは大小に変化する。そして、電極端子とヒータ間の制御回路中に、上記大小に変化する電極端子の接地効果により、浴槽湯中にある時にはヒータに通電し、気中にある時にはヒータを非通電状態にするスイッチ回路を設けているので、空焚き状態において電源スイッチを入れてもヒータに対する通電を確実に防止することができ、安全性の高い浴槽湯加熱装置を提供することができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明によれば、上記制御回路は電源回路と、この電源回路からの直流電圧の供給によって電気信号を発生する発振回路と、この発振回路の出力側に接続している検波回路及び比較回路と、この比較回路とヒータ間に接続しているスイッチ回路とからなり、上記発振回路の一部からコンデンサを介して上記電極端子を接続してこの電極端子の浴槽湯中と気中とにおける接地効果の大小により変化する発振回路からの出力信号によって比較回路を介してスイッチ回路を作動させるように構成しているので、上記電極端子を配設しているケース体を空気中に置いた場合における発振回路からの発振振幅をあまり大きくせずに安定発振を持続する臨界に定数を設定しておくことによって、浴槽湯中においては損失が大きくなるために上記発振回路からの発振振幅が消失して発振が停止し、出力信号を発生しない状態にすることができる。
【００１７】
このように、発振回路から出力信号が発生しない時に、スイッチ回路がヒータに通電するように検波回路を通じて電圧比較回路の電圧を設定しておけば、ヒータを備えているケース体が浴槽湯中にあるときだけ該ヒータに通電して発熱させることができる。
【００１８】
また、上記請求項１、請求項２に記載の浴槽湯加熱装置において、電極端子を組み込んでいる発振回路からの発振が浴槽湯中において損失が多くなっても停止しない回路に構成しておいてもよい。この場合には請求項３に記載したように、上記発振回路の出力側と検波回路との間に共振回路を接続し、この共振回路の共振周波数を、ケース体が浴槽湯にあって該ケース体内における中空室内の電極端子が中空室外のケース体内の浴槽湯と対向状態にある時における発振回路からの発振周波数に合わせておくことにより、ケース体が浴槽湯中にある時には、発振回路から発振する低い発振周波数の信号が共振回路を良く通過し、検波回路から電圧比較回路を通じてスイッチ回路を閉じてヒータに通電することができる一方、ケース体が空気中にあると、発振回路からの発振周波数が高くなるので、共振周波数からずれることになり、従って、共振回路を通過する信号は小さくなって電圧比較回路、スイッチ回路がヒータ通電を遮断した状態に保持することができる。
【００１９】
上記電圧比較回路は、基準電圧と共振回路を通過する信号とを比較して基準電圧に対する信号の大小を判定するものであるから、発振回路からの発振周波数が共振周波数からずれて信号振幅が小さくなった場合と、故障等によって発振ができなくなった場合とで同じ判定を行うことになり、両者の場合にはいずれもヒータに対する通電を停止するから信頼性、安全性の高い浴槽湯加熱装置を提供することができる。
【００２０】
上記浴槽湯加熱装置では、電極端子をコンデンサを介して発振回路の一部として該発振回路に組み込んでいるが、請求項４に記載したように、発振回路とは別にしてこの電極端子に接続したコンデンサとコイルのインダクタンスとにより共振回路を構成し、この共振回路を発振回路の出力側と検波回路との間に接続すると共に、該共振回路の共振周波数をケース体が浴槽湯中にあるときにおける発振回路からの発振周波数に合わせておいてもよい。この場合も上記同様に、浴槽湯中においては発振回路からの発振信号を良く通過させる一方、空気中においては共振回路の容量が小さくなるためにその共振周波数が高くなり、発振周波数からずれて該発振信号の通過が減少する。そして、この大きさの違いを電圧比較回路が判定してスイッチ回路を開閉させるので、ケース本体が空焚き状態になった時には直ちにヒータ通電を遮断した状態に保持することができ、浴槽湯加熱装置の安全性を向上させることができる。
【００２１】
また、請求項５に記載した発明のように、発振回路を演算増幅回路とコンデンサ及び抵抗によって構成しておき、電極端子が浴槽湯中にあるときにのみ、発振回路を発振させることによって電力スイッチ回路を閉じてヒータを通電状態にすることもでき、さらに、請求項６に記載したように、一対の電極端子を電圧平衡回路の一辺に置き換えると共に発振回路からの信号を高周波トランスを通じてこの電圧平衡回路に与え、一対の電極端子が浴槽湯中にあるときに電圧平衡回路が平衡して出力を停止させることにより、電力スイッチ回路を閉じてヒータに通電することもできる。
【００２２】
請求項７に係る発明によれば、ケース体は合成樹脂製であると共にこのケース体内に設けている絶縁性を有する合成樹脂製の中空室を気密室に形成してケース体を浴槽湯に浮遊させるように構成しているので、使用に際してケース体を浴槽の内壁に固定する手段などを必要とすることなく、ケース体を浴槽内に投入して浮遊させ、この状態で通電して浴槽湯を所定の温度にまで効率よく加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を図面について説明すると、図１において、１は硬質合成樹脂成形体よりなる中空のケース体で、上半部1aを半紡錘形状に形成していると共に下半部1bを下端に向かって徐々に小径となった円筒形状に形成してあり、上半部1a内に絶縁性を有する合成樹脂よりなる中空室２を配設してこの中空室２の上端外周面を上半部1aの上端部内周面に一体に形成している下向き円環状の座面1cの下面にＯリング20を介して密着すると共にビス21によって座面1cに固着して中空室２の上面と上半部1aの上端部内周面との間の頭部内を密封された空気室３に形成し、気密室に形成している上記中空室２と共に内部に封入された空気によってケース体１に浮力を発生させるように構成している。
【００２４】
さらに、ケース体１の上半部1aの周壁適所に該上半部1a内に連通するスリット形状の湯吸込口４を設けると共に、上記中空室２の下面外周端と上半部1aの下端部とをリング状の仕切板５によって連結してこの仕切板５の数カ所に周方向に一定間隔を存してフィルタ６を着脱自在に装着している。また、上記中空室２の下面にポンプ７を装着していると共に中空室２の下面から下端がケース体１の下半部1b内の下端部に達する長さを有する棒状のヒータHRを垂設してあり、このヒータHRを該ヒータHRよりも大径で且つ上端が中空室２の下面に固定している金属製の垂直筒体８によって被覆させ、この垂直筒体８とヒータHRとの間の空間部を浴槽湯の流通路９に形成している。
【００２５】
一方、上記中空室２内には、上記ポンプ７を駆動するモータ10と後述するヒータHRに対して通電したり通電を遮断したりするスイッチの制御回路を構成する回路部品を備えた回路プリント板11を配設している。さらに、この中空室２の内面適所から室外に向かって電極端子Ｔを水密的に貫通した状態となるように中空室２の成形加工と同時に装着してあり、この電極端子Ｔを上記回路プリント板11に設けられている後述するコンデンサCoにリード線を介して接続している。
【００２６】
また、上記中空室２内に配設したモータ10の回転力を中空室２外に配設した上記ポンプ７に伝達する手段としては、モータ10の回転軸とポンプ７の回転軸とに磁石（図示せず）を対向状態で固着し、磁気吸引力でモータ10の回転をポンプ７に伝達するように構成している。
【００２７】
さらに、ポンプ７の吸込口は上記仕切板５の下方近傍部におけるケース体１の中央部内に臨ませていると共に吐出口を上記垂直筒体８とヒータHRとの間に形成された流通路９の上端部に連通させている。なお、この流通路９の下端は、ケース体１の下半部1bの開口下端1dに臨ませてあり、ヒータHRにより加熱した浴槽湯を該開口下端1dからケース体１外に排出するようにしている。また、上記仕切板５の下面適所に温度が高くなると抵抗値が下がる負特性抵抗素子からなる水温感知素子NTC を水密的に貫通してケース体１の中央部内に突出させている。
【００２８】
上記スイッチの制御回路を構成する回路部品を備えた回路プリント板11は、ケース体１の上半部1aに水密的に挿通している電気コード12に接続していると共に、この電気コード12は外部に引き出されていて、該電気コード12の中間部に電源の入ボタンや切ボタン、温度設定摘み等を設けているコントローラ13を接続してあり、先端に電源に接続するためのプラグ14を接続している。
【００２９】
そして、上記制御回路を電源に接続したのち、コントローラ13の入ボタンを押した場合、上記電極端子Ｔに高周波電圧が与えられてこの電極端子Ｔを装着しているケース体１が浴槽湯中にある時と気中にある時とで、即ち、電極端子Ｔを外部に向かって突出させた状態で装着している中空室２の外側におけるケース体１内に浴槽湯が入っている場合と空気中である場合とでは、外部に露出している該電極端子Ｔの接地効果が変化する。本発明はヒータ本体１、即ち、電極端子Ｔが浴槽湯中にある時と空気中にあるときとで大小に変化する接地効果によって、ヒータ本体１が浴槽湯中にある時にはヒータHRに通電し、気中にある時にヒータHRを非通電状態にするようにスイッチ制御回路を構成しているものであり、次に、この回路構成の具体的な実施の形態を説明する。
【００３０】
〔実施の形態１〕
図２は、上記電極端子Ｔを発振回路OSC の入力側にコンデンサCoを介して接続したスイッチ制御回路を示すもので、この制御回路は、該回路を作動させる直流電圧を作る電源回路PSと、この電源回路PSに接続して電源回路PSからの直流電圧の供給により高周波交流（電気信号）を発生する上記発振回路OSC と、この発振回路OSC の出力側に接続している検波回路RCと、検波回路RCの出力側に接続している電圧比較回路CMP2と、この電圧比較回路CMP2と上記ヒータHR間に接続している電力スイッチ回路PSW とからなるものである。上記電源回路PSはトランスレス電源部であって、100 Ｖの商用電源の電圧は、抵抗R1から整流ダイオードD1を介し、ツェナーダイオードZD1 の両端に一定の直流電圧を生じさせ、この直流電圧を平滑コンデンサC1で平滑化して各回路に供給するように構成している。なお、上記発振回路OSC の構成は、一般に知られている回路構成を採用しているので詳細な説明は省略する。
【００３１】
さらに、上記水温感知素子NTC とコントローラ13に設けている摘まみの回動操作によって抵抗値を変化させて温度設定を行う可変抵抗器TAJ とは、上記電圧比較回路CMP2とは別の電圧比較回路CMP1を介して電力スイッチ回路PSW に接続している。
【００３２】
このように構成した実施の形態１の作用を述べると、電源回路PSからの直流電圧によってスイッチ制御回路を作動させると、この直流電圧による上記発振回路OSC の発振周波数はコイルL1と電極端子Ｔの浮遊静電容量と、コンデンサCo及びコンデンサC1、C2、C3の容量で決まるが、電極端子Ｔに接続したコンデンサCoは電極端子Ｔが空気中にあるときは開放同様となって役目（接地効果）が小さいが、浴槽湯中では電極端子Ｔは水で接地されたことになるからコンデンサCoの効果は大きくなり、同時に損失も多くなる。従って、浴槽湯中では発振回路OSC からの発振周波数が低くなるのに合わせて発振勢力も損失として消費されることになる。ここで、予め、空気中での発振勢力をあまり大きくせずに、安定発振を持続する臨界に定数を設定しておくと、浴槽湯中においては損失が大きくなるために上記発振回路OSC からの発振振幅が消失して発振が停止し、出力信号は発生しない状態となる。
【００３３】
従って、発振回路OSC から出力信号が発生しない時に、電力スイッチ回路PSW がヒータHRに通電するように検波回路RCを通じて電圧比較回路CMP2の電圧を設定しておけば、ヒータHRを内蔵しているケース体１が浴槽湯中にあって電極端子Ｔを装着している中空室２の外側におけるケース体１内に浴槽湯が存在しているときだけ該ヒータHRに通電して発熱させることができ、ケース体１が空気中にあるときには発振回路OSC から出力信号が発生して、検波回路RCによりその信号を振幅に応じた直流電圧に変換して電圧比較回路CMP2に出力し、電力スイッチ回路PSW に対する通電を遮断してヒータHRの発熱を停止させるものである。
【００３４】
〔実施の形態２〕
上記実施の形態１においては、発振回路OSC からの出力信号が発生しない時に電力スイッチ回路PSW をヒータHRが通電するように作動させているが、発振回路OSC 等が故障した場合においても出力信号が発生しないために、このような場合でもヒータHRに通電することは安全性の上において問題がある。そのため、この実施の形態２においては、発振回路OSC からの出力信号が検波回路RC側に円滑に通過した時にのみ、ヒータHRに通電して発熱させるように構成している。
【００３５】
図３はそのスイッチ制御回路を示すもので、上記実施の形態１で示した図３において、発振回路OSC の構成は同じであるが、浴槽湯中で損失が多くなっても発振が停止しない定数に設定しておくと共に、この発振回路OSC と検波回路RCとの間に共振回路L2、C6を接続してこの共振回路L2、C6の共振周波数を発振回路OSC からの発振周波数に合わせた回路構成としている。その他の回路構成は上記実施の形態１と同一であるので、同一部分には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。なお、電源回路PSは上記実施の形態１と同様にトランスレス電源部を採用している。
【００３６】
このように構成したので、ケース体１を浴槽湯中に投入して電極端子Ｔを装着している中空室２の外側におけるケース体１内に浴槽湯が存在している状態において、電源回路PSからの直流電圧によって発振回路OSC を作動させると、上記電極端子Ｔに接続したコンデンサCoの効果は浴槽湯中では大きいから発振回路OSC からの発振周波数は低いが、この発振周波数に共振回路L2、C6の共振周波数を合わせているので、この発振周波数の信号をよく通過させるから信号振幅が大きい。この信号によって検波回路RCで直流電圧を得、電圧比較回路CMP2によって電力スイッチ回路PSW を閉止した状態にしてヒータHRに通電する。
【００３７】
一方、ケース体１、即ち、ヒータHRや電極端子Ｔが空気中にある場合には、発振回路OSC からの発振周波数が高くなるから共振回路L2、C6の共振周波数から外れることになり、従って、共振回路をL2、C6を通過する信号が小さくなって電圧比較回路CMP2により電力スイッチ回路PSW を開放状態に維持し、ヒータHRへの通電を遮断する。電圧比較回路CMP2は基準電圧と比較して大小を判定するものであるから、発振回路OSC からの発振周波数が共振周波数から外れて信号振幅が小さくなったことと、故障等で発振がなくなったこととに対して同じ判定を行ってヒータHRへの通電を停止するので、安全性、信頼性の高い加熱装置を提供することができる。
【００３８】
〔実施の形態３〕
上記実施の形態１、２においては、上記電極端子Ｔを発振回路OSC の一部として組み込んでいるが、この実施の形態３においては、電極端子Ｔを発振回路OSC の一部として使用することなくこの電極端子Ｔに接続したコンデンサCoとコイルのインダクタンスL1とで共振回路を構成している。即ち、図４に示すように、発振回路OSC からの出力側と検波回路RCとの間に上述した電極端子Ｔに接続したコンデンサCoとコイルのインダクタンスL1とからなる共振回路を接続してなるもので、発振回路OSC からの発振周波数を固定にし、共振回路のコンデンサＣを電極端子ＴとコンデンサCoとして共振周波数が浴槽湯中と空気中とで変化するのを利用しているものである。
【００３９】
そして、上記電極端子Ｔに接続したコンデンサCoとコイルのインダクタンスL1とからなる共振回路の共振周波数をヒータHRと共に電極端子Ｔが浴槽湯中にあるときの上記発振回路OSC の発振周波数に合わせておく。このように構成したので、ケース体１を浴槽湯中に投入してヒータHRを電極端子Ｔと共に浴槽湯中に入れている状態において、電源回路PSからの直流電圧によって発振回路OSC を作動させると、発振回路OSC からの発振信号は電極端子Ｔに接続したコンデンサCoとコイルのインダクタンスL1とからなる共振回路を最もよく通過して検波回路RCで直流電圧を得、電圧比較回路CMP2によって電力スイッチ回路PSW を閉止した状態にしてヒータHRに通電する一方、ケース体１、即ち、ヒータHRや電極端子Ｔが空気中にある場合には、電極端子Ｔに接続したコンデンサCoとコイルのインダクタンスL1とからなる共振回路の容量が小さくなるため、共振周波数が高くなって発振周波数から外れてしまうから、信号の通過が減少するものである。この信号の通過の大きさの違いを電圧比較回路CMP2で判定し、電力スイッチ回路PSW を開閉することは上記実施の形態と同様である。
【００４０】
〔実施の形態４〕
図５は発振回路OSC を演算増幅回路OPAMP と、上記電極端子Ｔ及びコンデンサCoと、コンデンサC1、C2と、抵抗R1〜R6とから構成しているもので、電源回路PSからの直流電源電圧（＋）を等しい抵抗値を有する抵抗R1、R2によって１／２に分圧して演算増幅回路OPAMP に入力してこの入力点を動作点（振幅の中心）としていると共に、演算増幅回路OPAMP の出力を抵抗R4、R5で分圧減衰させ、その分圧をコンデンサC2で演算増幅回路OPAMP の非反転入力「＋」に正帰還をかけて発振させるようにしている。なお、演算増幅回路OPAMP からの発振周波数はコンデンサC2と抵抗R3とでおおよそが決定できる。
【００４１】
そして、演算増幅回路OPAMP からの発振信号、即ち、発振回路OSC からの発振信号はコンデンサC3を介して検波回路RCに接続している。その他の回路構成については上記実施の形態１、２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は省略する。
【００４２】
上記発振回路OSC からの信号の発振、発振停止の条件は、演算増幅回路OPAMP の反転入力「−」で回路の増幅率を変化させることによって決定される。この演算増幅回路OPAMP の増幅率は、出力に対する負帰還量の逆割合であるから、演算増幅回路OPAMP の出力を反転入力「−」に直結接続すればその出力の全てが負帰還されるため、増幅率は「１」とって発振しない。しかしながら、この本回路では抵抗R6を通じて負帰還をかけているところに電極端子Ｔが接続されていて、この電極端子Ｔが空気中でも浮遊静電容量を持つため、この容量で分圧されて上記出力の全てが負帰還されない。従って、僅かではあるが、演算増幅回路OPAMP の増幅率が「１」以上となって発振に至ってしまう。
【００４３】
そこで、電極端子Ｔが空気中にあって浮遊静電容量が小さくて演算増幅回路OPAMP の増幅率がわずかではあるが「１」以上になっているとき、発振しない限度に正帰還量を抵抗R4、R5で分圧減衰させて回路ループの増幅率を「１」以下にして発振の手前に設定しておく。
【００４４】
そうすると、電極端子Ｔが浴槽湯中にあるときには、電極端子Ｔに接続したコンデンサCoが接地されてことになって静電容量が大きくなることから演算増幅回路OPAMP の出力が抵抗R6とこの大きくなった静電容量とで分圧され、これが負帰還となるから負帰還量が少なくなり、その逆割合の増幅率は空気中よりも大きくなって発振する。
【００４５】
従って、発振回路OSC からの発振信号があるときに電力スイッチ回路PSW がヒータHRに通電するように電圧比較回路CMP2を設定しておけば、ヒータ本体１が浴槽湯中にあるときにのみ、即ち、ヒータHRが電極端子Ｔと共に浴槽湯中にあるときにのみ、ヒータHRに通電させることができる。
【００４６】
〔実施の形態５〕
図６は本発明の実施の形態５を示すもので、２本の電極端子T1、T2を発振回路OSC とは別にして、この発振回路OSC を高周波トランスHFT を通じて抵抗R1〜R4とコンデンサC1、C2とからなる電圧平衡回路に接続し、この電圧平衡回路からの出力を結合コンデンサC3で取り出し、この結合コンデンサC3を信号増幅回路AMP を介して検波回路RCに接続している。さらに、上記２本の電極端子T1、T2を電圧平衡回路の一辺R2、C2の両端にそれぞれコンデンサCo、Coo を介して接続している。その他の構成については上記実施の形態１〜４と同様であるので、同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。なお、発振回路OSC としては、実施の形態４のように、演算増幅回路OPAMP とコンデンサC1、C2、抵抗R1〜R6から構成した回路であっても、実施の形態１、２等で説明した電極端子Ｔ以外の発振回路OSC であってもよい。
【００４７】
上記電圧平衡回路において、この回路の一辺R2、C2を上記電極端子T1、T2とコンデンサCo、Coo で置き換え、抵抗R3と抵抗R4との値を等しくして浴槽湯中において抵抗R1及びコンデンサC1を調整することにより電圧平衡回路からの出力が最小となる、所謂、平衡がとれる定数に選定する。
【００４８】
このように構成したので、電源回路PSからの直流電圧によって発振する発振回路OSC からの信号は、高周波トランスHFT を通じて電圧平衡回路に与えられ、その出力を結合コンデンサC3で取り出するものであるが、ヒータHRが電極端子T1、T2と共に空気中にあると、水の導通抵抗要素が無限大となってバランスが崩れた信号が表れる。従って、浴槽湯中で平衡して出力が出ないようにしているので、このときの電圧比較回路CMP2は入力がないとき、電力スイッチ回路PSW を閉じてヒータHRに通電することになる。
【００４９】
このように、２個の電極端子T1、T2を設けた回路では電極間は水中では抵抗体として働き、高周波発振信号はコンデンサCo＋抵抗体＋コンデンサCoo で接地（Ｇ端子）されたことになる一方、空気中では開口された電極となるからコンデンサCo、Coo は片線開放でないのと同じである。浴槽を浮遊抵抗体とみても体積が大きいから高周波発振信号にとっては接地（Ｇ端子）と等価である。従って、電極端子T1のみ１個設けてものは、水中においては高周波発振信号はコンデンサCoで接地（Ｇ端子）されたのと同様に見ることができる。感電しない理由は、コンデンサに流れる電流は周波数に比例するため、高周波発振信号はよく流れても、商用電源60Hzは流れ難いからである。なお、以上の実施の形態３〜５においても、実施の形態１、２と同様に電源回路PSはトランスレス電源部を採用している。
【００５０】
次に、上記のように構成した浴槽湯加熱装置によって浴槽湯を一定温度に加熱、保持する方法を簡単に述べると、まず、長時間入浴しない場合に本装置のケース体１を図７に示すように浴槽20内に投入し、ケース上半部内に設けた中空室２とケース頭部内の空気室３とによる浮力によって該ケース体１をその湯吸込口４が湯面に臨ませた状態で浮遊させる。この状態にしてコントローラ13の電源入りボタンを入れてモータ10やヒータHR等に通電すると、ヒータHRが設定された温度で発熱する一方、モータ10によってポンプ７が作動し、上記湯吸込口４から浴槽湯をケース体１の上半部1a内に吸い込んでフィルタ６を通過させ、ポンプ７内を通じてヒータHRを囲んでいる垂直筒体８内の流通路９の上端部に流入させ、この流通路９を通過中にヒータHRによって加熱し、加熱した浴槽湯をケース体１の開口下端1dから浴槽内に排出して、浴槽内の低温湯と対流、混合させる。
【００５１】
このように、浴槽20内の湯をケース体１の湯吸込口４からケース体１内に吸い込み、ヒータHRに加熱したのち浴槽内に還流させることによって浴槽湯全体を徐々に昇温させ、その時の温度を水温感知素子NTC により感知させ、この負特性抵抗素子NTC の電圧と予め、温度設定摘まみで設定された可変抵抗器TAJ の電圧とを電圧比較回路CMP1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、オフし、浴槽湯を所定の温度に保持するものである。なお、入浴時においては、ケース体１を浴槽から取り出し、適所に設置しているスタンド15にその下端部を挿嵌、支持させておくものである。16はケース体１の上端部に回動自在に取り付けた手提げハンドルである。なお、以上の実施の形態においては、浴槽湯加熱装置のケース体１を浴槽湯に浮遊させるように構成しているが、浴槽湯内に没入、設置させるように構成しておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】浴槽湯加熱装置の簡略縦断側面図。
【図２】実施の形態１の回路構成図。
【図３】実施の形態２の回路構成図。
【図４】実施の形態３の回路構成図。
【図５】実施の形態４の回路構成図。
【図６】実施の形態５の回路構成図。
【図７】使用状態を示す簡略縦断側面図。
【図８】トランス式電源部を有する従来例の回路構成図。
【図９】トランスレス電源部を有する従来例の回路構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１  ケース体
２  中空室
７  ポンプ
Ｔ  電極端子
Co  コンデンサ
HR  ヒータ
PS  電源回路
OSC 発振回路
AMP 信号増幅回路
RC  検波回路
PSW 電力スイッチ回路
CMP1、CMP2  電圧比較回路
NTC   水温感知素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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