(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータに対する電力の通電、遮断を行う開閉回路と、水温感知センサによって検出される水温を温度設定可変抵抗器によって設定される正常温度に制御する水温制御回路と、ヒータの異常温度感知センサによって検出される異常温度を制御する異常温度制御回路とを備えている水槽等の加熱装置であって、上記異常温度制御回路は一定の異常温度に達した時に上記開閉回路を開き且つ該異常温度以下に降下した時に開閉回路を閉じる自動復帰回路と、上記異常温度よりも高い異常温度に達した時に開閉回路を自動復帰不能に開放する自動復帰不能回路とからなり、さらに、上記自動復帰回路及び自動復帰不能回路は上記温度設定可変抵抗器の端子に接続されていてこの温度設定可変抵抗器の設定温度に応じて上記異常温度感知センサが異常温度状態にあると判定するまでの時間を短くす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。
【請求項２】
自動復帰不能回路は記憶保持回路を備えており、記憶保持状態を外部操作で解除することによって再使用可能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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バケツや槽内に収容されている水をヒータによって加熱して所定温度に維持し、異常が発生した場合にはヒータに対する電力供給を遮断するようにした加熱装置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】
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露出し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】
上記のような問題点は、例えば、特開平１０−１６２９３６号公報に記載しているように、温度検知センサが異常温度に達したことを異常検知回路によって検知させ、この異常検知に応答してスイッチ素子を開動作させてヒータに対する電力供給を遮断すると共に上記異常検知状態を記憶回路によって記憶保持させ、電源プラグを電源コンセントから引き抜いたのち再び差し込むことで上記記憶回路の異常保持状態を解除し、再使用を可能にすることによって解消することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この加熱装置によれば、安全のために異常温度を検知する設定温度を低くしておくと、その温度に達した時に記憶回路によって異常検知状態が記憶され、異常温度が低下したり正常温度になっても電源プラグを電源コンセントから引き抜いたのち再び差し込むというリセット操作を行わなければ再使用することができない。さらに、水槽内で使用中において、対流の有無等によって一時的に高温となりやすい場所に配設した場合には、異常温度に達したとして検知し、ヒータの通電を完全に遮断して水温が急激に低下し、熱帯魚が死滅する虞れが生じることになる。また、例えば、ヒータを水槽の内底面上に横置させた状態にして使用する場合において、一時的に縦置きにして通電した場合には短時間で異常温度と判断してヒータの通電が遮断され、縦置き状態からヒータを直ちに水中に没入させてもヒータはもはや作動しなく、上記のようにリセット操作を行わなければならない。
【０００６】
このため、異常温度と判断してヒータの通電を遮断する温度を高く設定しておけば、上記のような誤動作をなくすることができるが、そうすると、異常温度が発生してこの設定温度に達するまでの時間が長くなり、その間にヒータが高温となって危険度が一層高くなるという問題点があった。このような問題点は、上記水槽用加熱装置にかぎらず、冬季に工事現場等において湯を沸かしたり、室内で壁紙貼着用糊を温める加熱装置においても度々発生している。
【０００７】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、異常温度を検出してもその異常温度がそれ以上高くならずに低下したりする場合にはリセット操作を行うことなくヒータによる加熱を続行させるようにし、異常温度が上昇して設定温度に達した時にはヒータの通電を遮断し、リセット操作等によって再び使用し得るようにした水槽等の加熱装置を提供するにある。
【０００８】
【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、ヒータに対する電力の通電、遮断を行う開閉回路と、水温感知センサによって検出される水温を温度設定可変抵抗器によって設定される正常温度に制御する水温制御回路と、ヒータの異常温度感知センサによって検出される異常温度を制御する異常温度制御回路とを備えている水槽等の加熱装置であって、上記異常温度制御回路は一定の異常温度に達した時に上記開閉回路を開き且つ該異常温度以下に降下した時に開閉回路を閉じる自動復帰回路と、上記異常温度よりも高い異常温度に達した時に開閉回路を自動復帰不能に開放する自動復帰不能回路とからなり、さらに、上記自動復帰回路及び自動復帰不能回路は上記温度設定可変抵抗器の端子に接続されていてこの温度設定可変抵抗器の設定温度に応じて上記異常温度感知センサが異常温度状態にあると判定するまでの時間を短くするように構成していることを特徴とする。
【０００９】
上記水槽等の加熱装置において、請求項２に係る発明は、自動復帰不能回路は記憶保持回路を備えており、記憶保持状態を外部操作で解除することによって再使用可能に構成している。
【００１０】
【作用】
加熱装置のヒータを水槽或いはバケツ等に収容している水中に配設して該ヒータに通電することにより水を加温し、水温感知センサによってその温度を検知して水温制御回路により一定の水温に保持する。この使用状態において、水温感知センサの周囲の温度が対流の停止等の何らかの異常発生で一時的に異常高温になって予め低く設定されている低異常設定温度に達すると、異常温度感知センサがそれを検知し、異常温度制御回路中の自動復帰回路によって一旦電源の開閉回路を開放してヒータに対する電力の供給を停止させる。そうすると、水温が降下して設定された低異常設定温度以下になるから開閉回路が再び閉じてヒータに対する通電を再開し、水温を所定温度にまで上昇させる。
【００１１】
このように、水槽やバケツ内の水温が低異常設定温度に達しても、それ以上上昇することなく再び降温する場合には、自動復帰回路によって電源の開閉回路を自動的に開閉させてヒータに対する切断、通電を繰り返し行わせ、水温が正常温度になると水温制御回路によって一定の水温に保持させる。また、例えば、ヒータを水槽の内底面上に横置させた状態にして使用する場合において、一時的に縦置きにして通電した場合にはヒータが低異常設定温度に達して異常温度感知センサにそれを検出し、電源の開閉回路が開放してヒータに対する電力の供給が停止されるが、ヒータを水槽内に没入、設置すると、自動復帰回路によって上記同様に再び電源の開閉回路が閉じられてヒータに対する電力の供給が再開され、通常通りの使用状態となる。
【００１２】
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露出した場合等のように空焚き状態となった時には、上記異常温度感知センサによってその異常温度が検知される。この場合、まず、この異常温度感知センサによって上記のように低異常設定温度が検出されて電源の開閉回路を開放し、ヒータに対する電力の供給を停止する。しかしながら、余熱によりこの状態からさらに異常温度が上昇するので、自動復帰回路によるヒータへの通電復帰は行われず、自動復帰不能回路によって開閉回路の遮断状態が維持される。
【００１３】
この開閉回路の遮断状態は自動復帰回路中の記憶保持回路によって維持され、加熱装置の電源プラグを電源コンセントから引き抜いたのち再び差し込む等の適宜なリセット操作を行うことによって記憶保持状態が解除され、再び使用可能となるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の具体的な実施の形態を図面について説明する。図１はバケツ内の水加熱ヒータを備えた加熱装置で、金属パイプからなる筒状本体１の下半部内にヒータ２が配設されていると共に、上半部内には制御回路と接続したサーミスタからなる水温感知センサTh1 と異常温度感知センサTh2 の装着基板３が、異常温度感知センサTh2 を上記ヒータ２の上方近傍位置にさせ且つ水温感知センサTh1 を金属パイプからなる筒状本体１からの熱伝導で水温とに温度差が生じない上方位置に配した状態にして配設されている。
【００１５】
さらに、水温感知センサTh1 の上方部内に温度ヒューズTFが接続されていると共に筒状本体１の上端に制御回路部のハウジング５を水密的に取り付けてあり、先端にプラグ６を有する電源コード７をこのハウジング５内に配設した多数の回路部品を実装している回路基板８に接続し、この回路基板８のヒータ制御回路を上記温度ヒューズTF及びヒータ２に接続してなる構造としている。なお、図中、９はハウジング５の上面に設けた温度設定用摘まみであり、10はハウジング５の下端部に突設した係止具、11は筒状本体１の下端に装着したゴム製の遮熱用脚盤、12は筒状本体１の上部外周面に設けている水位マークである。
【００１６】
このように構成したバケツ用の加熱装置は図２に示すように、バケツＢ内に係止具10を引っかけてハウジング５をバケツＢから上方に突出させた縦置き状態とし、100V商用電源コンセントにプラグ６を差し込んでヒータ２に通電させることにより、バケツＢ内の水を所定温度にまで加熱するのに使用される。
【００１７】
図３は熱帯魚等の鑑賞魚を飼育する水槽用加熱装置で、セラミック製のパイプからなる筒状本体1'内にヒータ２とヒータ制御回路基板8'が配設されている。筒状本体1'はその両端開口部をゴム製キャップ13、14によって水密状態に被覆、保護されていると共にヒータ制御回路基板8'側のキャップ13からヒータ制御回路に接続している電源コード７を引き出してこの電源コード７の中間部に温度設定用摘まみ9'を介装し、先端に電源プラグ６を取り付けている。なお、電源コード７を引き出しているキャップ13および筒状本体１先端側のキャップ14の本体内部にはシリコン樹脂等を充填して防水処理を施している。
【００１８】
さらに、上記ヒータ２の部分に熱伝導性を有するマグネシヤ砂等を充填している一方、ヒータ制御回路基板8'のプリント板面部分にもシリコン樹脂等を装填して電気的絶縁を保っている。水温感知センサTh1 と異常温度感知センサTh2 とは異常温度感知センサTh2 をヒータ２側に、水温感知センサTh1 をヒータ２から最も離間した本体先端部側に配設していると共にこれらのセンサTh1 、Th2 間に仕切りゴム15を介在させて水温感知センサTh1がヒータ２の熱の影響を受けることなく水温を正確に感知するように構成している。異常温度感知センサTh2 は、ヒータ２側に近接させた位置に配設してヒータ２の温度変化を迅速に感知するように構成している。
【００１９】
このように構成した水槽用加熱装置は、図４に示すように水槽Ａの内底面上に横置状態にして配設し、温度設定用摘まみ9'を水槽外の適所に設置すると共に、100V商用電源コンセントにプラグ６を差し込んでヒータ２に通電させることにより、水槽内の水を所定温度にまで加熱するものである。なお、図中、16は循環ポンプである。
【００２０】
次に、上記加熱装置におけるヒータ制御回路の具体的な構成を説明する。図５はその制御回路図であって、ヒータ２に供給する電源側からの電力をヒータ２側に通電させたり遮断する開閉回路20と、水温感知センサTh1 によって検出される水温を正常温度に制御する水温制御回路21と、ヒータ２の異常温度感知センサTh2 によって検出される異常温度を制御する異常温度制御回路22とを備えている。
【００２１】
さらに、上記異常温度制御回路22は、異常温度感知センサTh2 によって検出される温度が予め設定された一定の異常温度に達した時に上記開閉回路20を開らいてヒータ２への通電を遮断し、この異常温度以下に降温した時に開閉回路20を閉じて再びヒータ２に通電させる自動復帰回路22a と、上記異常温度感知センサTh2 によって検出される異常温度が降温することなく上昇して予め上記異常温度の設定温度（以下、この温度を低異常設定温度という）よりも高い温度に設定されている温度（以下、この温度を高異常設定温度という）にまで達した時に開閉回路20を開いて自動復帰不能状態にする自動復帰不能回路22b とからなり、この自動復帰不能回路22b に記憶保持回路23を設けている。
【００２２】
上記開閉回路20は第１トランジスタQ1によって開閉するリレーRyを備えた回路からなり、プラグ６を100V商用電源に差し込んだ際に電源コード７に通電する電力は抵抗器R1、コンデンサC1、C2、C3及びダイオードD1、D2によって上記リレーRyを駆動する直流電源に変換され、この電源はリレーRyの接点を介してヒータ２に接続していると共にこの電源から抵抗器R2で分岐してその分岐配線中に設けているダイオードDZ1 、コンデンサC5、C6で定まる電源によって上記制御回路を作動させるように構成している。また、ヒータ２への通電、非通電（遮断）はリレーRyの接点の開閉によって行われ、リレーRyを開閉させるコイル電流の制御は、上記第１トランジスタQ1によって行われてこのトランジスタQ1が導通しているときには表示灯LED1が点灯してリレーRyの接点が閉じてヒータ２に通電していることを表示するように構成している。
【００２３】
水温制御回路21は水温制御の作動を行う第１コンパレータIC1 と、上記抵抗器R2から分岐している他方の分岐配線中に設けている上記温度設定用摘まみ９、9'によって可変される温度設定可変抵抗器VR1 とを備え、第１コンパレータIC1 はその反転入力側をこの温度設定可変抵抗器VR1 に接続していると共に非反転入力側を抵抗器R9と水温感知センサTh1とに分圧して温度が高くなると非反転入力電圧が下がるように構成してあり、さらに、抵抗器R6、R7を有して該抵抗器R7を後述する第２トランジスタQ2のコレクタに接続させ、出力は入力に応じて接地と開放とを繰り返すように構成されている。
【００２４】
一方、異常温度制御回路22における自動復帰回路22a は、異常温度検出保持作動を行う第２コンパレータIC2 を備え、この第２コンパレータIC2 の反転入力側を２個のダイオードD7、D8を介して上記温度設定可変抵抗器VR1 の端子４に接続してその反転入力電圧を上記第１コンパレータIC1 の入力電圧よりも常に1.2V低い電圧となるようにしていると共に、非反転入力側に抵抗器R10 と異常温度感知センサTh2 とを分岐、接続して、電源電圧をこれらの抵抗器R10 と異常温度感知センサTh2 とにより分圧させ、1.2Vに相当する温度だけ水温感知センサTh1 よりも高い温度のところで第２コンパレータIC2 の出力は接地になり、保持するようにしている。また、この第２コンパレータIC2 に上記第１トランジスタQ1のベース接地させるダイオードD5を接続していると共に非反転入力と上記２個のダイオードD7、D8との間に第２、第３トランジスタQ2、  Q3を設けている。
【００２５】
さらに、第２トランジスタQ2のコレクタと上記第１コンパレータIC1 の非反転入力との間に上記抵抗器R7を配設し、第３トランジスタQ3のコレクタを抵抗器R8と第２トランジスタQ2のベースとに分岐、接続していると共に、該第３トランジスタQ3のベースを抵抗器R12 を介して上記２個のダイオードD7、D8側に接続している。
【００２６】
異常温度制御回路22における自動復帰不能回路22b は、上記自動復帰回路22a において、第２コンパレータIC2 に、該第２コンパレータIC2 の出力が接地電位になると、非反転入力が接地電位近くになり、その後、入力が変化しても出力は接地を維持して電源がなくなるまで保持するダイオードD4を接続してなるものであり、このダイオードD4と第２コンパレータIC2 によって記憶保持回路23を構成している。
【００２７】
次に、上記構成を有する加熱装置の作用を述べると、ヒータ２を水中に没入させた状態にしてプラグ６を商用電源100Vのコンセントに接続すると、この商用電源は回路中の抵抗器R1、コンデンサC1、C2、C3及びダイオードD1、D2によって上記リレーRyを駆動する直流電源に変換され、この電源から抵抗器R2で分岐したダイオードDZ1 、コンデンサC5、C6で定まる電源によって制御回路を作動させる。
【００２８】
制御回路が通電されると、水温制御回路においては水温感知センサTh1 によって水温が検出される。一方、第１コンパレータIC1 の非反転入力電圧は電源電圧を抵抗器R9と上記水温感知センサTh1 とで分圧しているから水の温度が高くなると下がるが、水温感知センサTh1 によって検出される水温が温度設定可変抵抗器VR1 によって設定された温度よりも低い時には温度設定可変抵抗器VR1 の端子４に接続している第１コンパレータIC1 の反転入力電圧が非反転入力電圧よりも低くなり、第１コンパレータIC1 の出力は開放状態を維持して第１トランジスタQ1は抵抗R4でバイアスされるから導通してリレーRyの接点を閉じた状態となり、ヒータ２に電力を供給して水を加熱する。
【００２９】
水温が上昇して温度設定可変抵抗器VR1 によって設定された設定温度に近づくに従って抵抗器R9と上記水温感知センサTh1 とで分圧されている第１コンパレータIC1 の非反転入力電圧は下がり、さらに上記設定温度に達すると反転入力電圧がこの非反転入力電圧よりも高くなり、該第１コンパレータIC1 の出力は接地となって第１トランジスタQ1は導通せず、リレーRyの接点が開動作してヒータ２に対する電力の供給が遮断され、水の加熱が停止する。そして、水温が降下すると上記同様にして再びリレーRyの接点を閉じた状態となり、ヒータ２に電力を供給して水を加熱し、これを繰り返し行って水温を一定温度に保持する。
【００３０】
次に、異常温度制御回路22の作用を説明すると、第２コンパレータIC2 の反転入力電圧は２個のダイオードD7、D8を通じて温度設定可変抵抗器VR1 の端子４に接続しているから、上記第１コンパレータIC1 の入力電圧よりも常に1.2 Ｖだけ低い電圧となっている一方、非反転入力電圧は異常温度感知センサTh2 による検出温度が低い場合には、第２コンパレータIC2 の非反転入力電圧が上記反転入力電圧より高い電圧となるように設定されているから、第３トランジスタQ3がバイアスされて導通しており、従って、第２トランジスタQ2は非導通となってそのコレクタは開放状態にあるので、第１コンパレータIC1 には何ら影響を及ぼすことなく、正規作動を行う。
【００３１】
ところが、何らかの異常で異常温度感知センサTh2 の周囲が一時的に高温となって第２コンパレータIC2 の非反転入力電圧が低下し、反転入力電圧との差が0.6V〜0V未満になると、第３トランジスタQ3はバイアスされなくて非導通状態となる。従って、第２トランジスタQ2が導通し、抵抗器R7を通じて第１コンパレータIC1 の非反転入力電圧を下げる。そうすると、この第１コンパレータIC1 の反転入力電圧が非反転入力側よりも高くなってその出力は接地するから、第１トランジスタQ1は導通せず、ヒータ２側への通電が遮断される。この時の異常温度感知センサTh2 によって検出される水温が低異常温度であり、上記抵抗器R7によって第１コンパレータIC1 の出力を接地させる時の温度が低異常設定温度となる。
【００３２】
しかしながら、第１コンパレータIC1 の出力が接地しても、第２コンパレータIC2 は未だその反転入力電圧が非反転入力電圧よりも低いので保持作動に至っていなく、従って、水温が低異常設定温度よりも低くなれば、第３トランジスタQ3がバイアスされて導通し、上述したように正規作動に復帰して第１トランジスタQ1が導通してリレーRyの接点を閉じ、ヒータ２に電力を供給する。
【００３３】
このように、低異常設定温度以下においては、水温が一時的に異常温度となってヒータ２に対する電力の供給が停止されても、温度が下がれば再びヒータ２に電力を供給する正規作動に自動復帰し、この動作が繰り返し行われる。
【００３４】
次に、ヒータ２が空気中等において空焚き状態になって、異常温度感知センサTh2 により検出される温度が上記ダイオードD7、D8の抵抗値1.2Vによって設定される高異常設定温度に達すると、電源電圧を抵抗器R7と異常温度感知センサTh2 とで分圧している第２コンパレータIC2 の非反転入力電圧が反転入力電圧よりも低くなってその出力が接地され、トランジスタQ1が上記低異常温度時において導通しなくなった状態を維持してヒータ２に対する電力の供給が停止した状態を保持する。このように、保持作動の少し前に異常温度感知センサTh2 を警告作動して利用することができると共に、温度設定可変抵抗器VR1 の設定温度に応じて異常温度感知センサTh2 が異常温度状態にあると判定するまでの時間を短くすることができるものである。
【００３５】
さらに、第２コンパレータIC2 の出力が一度接地電位になると、ダイオードD4を通じて非反転入力側が接地電位に近くなるから、その後に入力が変化しても出力は接地を保持する。この保持はプラグ６をコンセントから引き抜くことによって解除され、再使用時には元の正常動作を行って水槽等の加熱に供することができる。なお、第２コンパレータIC2は上述したようにその入力電圧の比較によってその出力が接地か開放かが決定されるが、第１トランジスタQ1のベースをダイオードD5を通じて接地するから、第１コンパレータIC1 の作動状態に影響されることはない。
【００３６】
【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、ヒータに対する電力の通電、遮断を行う開閉回路と、水温感知センサによって検出される水温を温度設定可変抵抗器によって設定される正常温度に制御する水温制御回路と、ヒータの異常温度感知センサによって検出される異常温度を制御する異常温度制御回路とを備えている水槽等の加熱装置であって、上記異常温度制御回路は一定の異常温度に達した時に上記開閉回路を開き且つ該異常温度以下に降下した時に開閉回路を閉じる自動復帰回路と、上記異常温度よりも高い異常温度に達した時に開閉回路を自動復帰不能に開放する自動復帰不能回路とからなり、上記自動復帰回路及び自動復帰不能回路は上記温度設定可変抵抗器の端子に接続されていてこの温度設定可変抵抗器の設定温度に応じて上記異常温度感知センサが異常温度状態にあると判定するまでの時間を短くするように構成しているので、水中等において異常温度感知センサによって検出される水温が一時的に正常な水温よりも高い異常温度となっても、開閉回路を開放状態に保持することなく、開放後、閉動作に自動復帰させることができ、従って、水温がそのまま降下して水槽に飼育している熱帯魚等に影響を及ぼすことなくそのまま水中に設置した状態で加温、保温機能を発揮させることができる。
【００３７】
さらに、ヒータによる加熱温度が上記異常温度よりも高い危険な状態にまで上昇した場合には、自動復帰不能回路によって開閉回路を自動復帰不能に開放して火災の発生等を防止することができる。また、上記開閉回路が自動復帰可能な異常温度を自動復帰不能となる異常温度よりも低く設定しているから、異常温度が発生して設定温度に達するまでの時間が短くなり、水温が必要以上に加熱されるのを防止することができると共に製品の安全性を高めることができ、その上、これらの低い異常温度と高い異常温度とを同一の異常温度感知センサによって検出しているので、それぞれの異常温度感知センサを使用するのに比べて、配置誤差による感知温度の差異や、センサ自体による感知温度の差異は生じなく、正確に作動する加熱装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】縦置き形状の加熱装置の簡略正面図。
【図２】その使用状態を示す簡略正面図。
【図３】横置き形状の加熱装置の簡略縦断正面図。
【図４】その使用状態を示す簡略正面図。
【図５】温度設定可変抵抗器を設けている制御回路図。
【符号の説明】
１  筒状本体
２  ヒータ
６  プラグ
７  電源コード
20  開閉回路
21  水温制御回路
22  異常温度制御回路
22a 自動復帰回路
22b 自動復帰不能回路
【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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