(57)【要約】【課題】オーバーシュート量を減少させるとともに、省エネルギー化を達成する。【解決手段】水温検出センサ35により検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副トライアック37を制御して副発熱線24に対する通電を遮断する一方、検出した水温が設定温度となったとき、主トライアック36を制御して主発熱線23に対する通電を遮断するようにしたので、水温が遮断温度と設定温度との間の場合には、主発熱線23のみの発熱で水温を上昇させることになる。この結果、一定時間当たりの消費電力、即ち積算消費電力を低い値に抑えることができるとともに、水温が緩やかに上昇することになってオーバーシュートを効果的に減少させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電線に並列に接続され、通電により発熱したとき、水槽の水をそれぞれ加熱する主発熱線および副発熱線と、主発熱線に対する通電状態を制御する主通電制御素子と、副発熱線に対する通電状態を制御する副通電制御素子と、水槽の水の温度を検出する水温検出センサと、水温検出センサにより検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副通電制御素子を制御して副発熱線に対する通電を遮断するとともに、前記検出した水温が設定温度となったとき、主通電制御素子を制御して主発熱線に対する通電を遮断する制御部とを備えたことを特徴とする水槽の水温制御装置。
【請求項２】
前記主発熱線の消費電力を副発熱線の消費電力以下とした請求項１記載の水槽の水温制御装置。
【請求項３】
前記主発熱線の消費電力を副発熱線の消費電力の1/4〜1/2の範囲内とした請求項２記載の水槽の水温制御装置。
【請求項４】
前記所定温度は0.5〜1.0度Ｃの範囲内のいずれかの温度である請求項１記載の水槽の水温制御装置。
【請求項５】
前記主発熱線および副発熱線を収納する収納室が設けられたケースの収納室に、該ケースの長手方向に延びるとともに、断面が十字形をした絶縁仕切りを収納して前記収納室を４つの分室に区分し、また、前記主発熱線を、第１分室において基端部から先端部まで延在する第１主延在部と、第１主延在部の先端に連続しながら折り返され、第２分室を長手方向途中まで基端側に向かって延在する第２主延在部と、第２主延在部の基端に連続しながら折り返され、第３分室を先端部まで延在する第３主延在部と、第３主延在部の先端に連続しながら折り返され、第４分室を基端部まで延在する第４主延在部とから構成する一方、前記副発熱線を、第２分室の基端部から主発熱線の第２主延在部の基端近傍まで延在する第１副延在部と、該第１副延在部の先端に連続しながら折り返され、第３分室を基端部まで延在する第２副延在部とから構成した請求項１〜４のいずれかに記載の水槽の水温制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、観賞魚等を飼育する水槽の水温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水槽の水温制御装置としては、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１１７９６３号公報
【０００４】
このものは、通電線の途中に接続され、通電により発熱したとき、水槽の水を加熱する１個の発熱線と、該発熱線に対する通電状態を制御する１個の通電制御素子と、水槽の水の温度を検出する水温検出センサと、水温検出センサにより検出した水温が設定温度となったとき、通電制御素子を制御して発熱線に対する通電を遮断する制御部とを備え、水槽内の水温を設定温度付近に制御するようにしたものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の水槽の水温制御装置にあっては、水槽内の水量に対しかなりの余裕を持つ大消費電力の発熱線が推奨使用されているため、一定時間当たりの消費電力、即ち積算消費電力が大きな値となり、この結果、大きなエネルギーロスが発生するという課題があった。また、前述のように大消費電力の発熱線が使用されているため、発熱線が水槽の水を加熱する毎に多量の熱を発熱して水温を急激に上昇させ大きなオーバーシュートを発生させるが、このようなオーバーシュート部分の熱量は無駄なエネルギーであり、この結果、同様に大きなエネルギーロスが発生するという課題があった。
【０００６】
この発明は、オーバーシュートを減少させるとともに、省エネルギー化を達成することができる水槽の水温制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、通電線に並列に接続され、通電により発熱したとき、水槽の水をそれぞれ加熱する主発熱線および副発熱線と、主発熱線に対する通電状態を制御する主通電制御素子と、副発熱線に対する通電状態を制御する副通電制御素子と、水槽の水の温度を検出する水温検出センサと、水温検出センサにより検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副通電制御素子を制御して副発熱線に対する通電を遮断するとともに、前記検出した水温が設定温度となったとき、主通電制御素子を制御して主発熱線に対する通電を遮断する制御部とを備えることにより、達成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、水温検出センサにより検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副通電制御素子を制御して副発熱線に対する通電を遮断する一方、前記検出した水温が設定温度となったとき、主通電制御素子を制御して主発熱線に対する通電を遮断するようにしたので、水温が遮断温度と設定温度との間の場合には、主発熱線のみの発熱で水温を上昇させることになる。この結果、一定時間当たりの消費電力、即ち積算消費電力を低い値に抑えることができるとともに、水温が緩やかに上昇することになってオーバーシュートを効果的に減少させることができ、省エネルギー化を達成することができる。
【０００９】
また、請求項２に記載のように構成すれば、遮断温度と設定温度との間における加熱は消費電力の小さな主発熱線の発熱のみで行うので、積算消費電力を強力に低減させることができるとともに、オーバーシュートを確実に減少させることができる。さらに、請求項３に記載の範囲内とすれば、副発熱線の通電時間を大幅に減少させることができるとともに、オーバーシュートおよび積算消費電力を充分に低減させることができる。また、請求項４に記載の範囲内とすれば、水温を早期に設定温度まで上昇させることができるとともに、確実に省エネルギー化を達成することができる。さらに、請求項５に記載のように構成すれば、構造が簡単となり、安価に製作することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施形態１を示す回路図である。
【図２】その概略正面断面図である。
【図３】その概略背面断面図である。
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図５】この発明の実施形態２を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３において、11は観賞魚の飼育等を行う水槽12内の水（淡水、海水）Ｗの温度を制御する水温制御装置であり、この水温制御装置11は水槽12内の水Ｗに沈められたケース13を有する。このケース13は基端が開口した細長い有底円筒状のケース本体14を有し、このケース14本体は、例えばセラミックや石英ガラス等から構成されている。そして、このケース本体14の基端にはゴムやプラスチック等の絶縁材料からなるキャップ15が嵌合され、このキャップ15はケース本体14の基端開口を閉止する。これらケース本体14、キャップ15は内部に密閉空間が形成された前記ケース13を構成する。
【００１２】
前記ケース13の内部でその基端部には仕切板16が配置されており、この仕切板16より基端側には前記ケース本体14、キャップ15および仕切板16に囲まれることで密閉された制御室17が設けられている。そして、この制御室17内にはシリコンからなるシール材が充填されている。一方、前記ケース13の内部で仕切板16より先端側には、該仕切板16とケース本体14とにより囲まれることで密閉された収納室18が設けられている。
【００１３】
図２、３、４において、前記収納室18内にはケース13の長手方向（軸方向）に延び、断面が十字形をした絶縁材料からなる絶縁仕切り22が収納されており、この絶縁仕切り22は前記収納室18を周方向に離れた４つの第１、第２、第３、第４分室18ａ、18ｂ、18ｃ、18ｄに区分するとともに、その基端が仕切板16に連結されている。23、24は前記密閉空間（収納室18）内に収納された主発熱線および副発熱線であり、これら主、副発熱線23、24はコイル状に巻かれたニクロム線、鉄クロム線等から構成されている。なお、この発明においては、消費電力が同一または異なる副発熱線を２本以上設けるようにしても良い。
【００１４】
ここで、前記主発熱線23は、第１分室18ａにおいて基端部から先端部まで延在する第１主延在部23ａと、第１主延在部23ａの先端に連続しながら折り返され、第２分室18ｂを長手方向（ケース13の軸方向）途中まで基端側に向かって延在する第２主延在部23ｂと、第２主延在部23ｂの基端に連続しながら折り返され、第３分室18ｃを先端部まで延在する第３主延在部23ｃと、第３主延在部23ｃの先端に連続しながら折り返され、第４分室18ｄを基端部まで延在する第４主延在部23ｄとから構成されている。
【００１５】
一方、前記副発熱線24は、第２分室18ｂの基端部から主発熱線23の第２主延在部23ｂの基端近傍、ここでは基端の手前まで延在する第１副延在部24ａと、この第１副延在部24ａの先端に連続しながら折り返され、第３分室18ｃを基端部まで延在する第２副延在部24ｂとから構成されている。そして、主、副発熱線23、24を前述のように構成すれば、構造が簡単となり、安価に製作することもできる。
【００１６】
なお、25、26は絶縁仕切り22の長手方向中央部に形成された貫通孔であり、これら貫通孔25、26はいずれも第２分室18ｂと第３分室18ｃとを連通している。そして、前記貫通孔25には第１副延在部24ａと第２副延在部24ｂとを連続している副発熱線24の折り返し部が、また、貫通孔26には第２主延在部23ｂと第３主延在部23ｃとを連続している主発熱線23の折り返し部がそれぞれ通過している。これにより、主発熱線23および副発熱線24は絶縁仕切り22の長手方向中央部において反対方向に折り返することができる。
【００１７】
そして、前記主、副発熱線23、24は通電されると発熱するが、これらの熱は主、副発熱線23、24が収納されている収納室18に充填された絶縁砂を介して水槽12内の水Ｗに伝達され、該水Ｗをそれぞれ加熱する。ここで、副発熱線24の長さを主発熱線23の長さと同一またはこれより短くし、主発熱線23の抵抗値を副発熱線24と同一またはこれより大とすることで、主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力以下としている。
【００１８】
再び、図１、２、３において、30は主線30ａ、30ｂから構成された通電線であり、これら主線30ａ、30ｂの一端には商用交流電源に接続されるプラグ31が連結され、一方、これら主線30ａ、30ｂの他端部はキャップ15、仕切板16を貫通して前記ケース13内の収納室18に導かれている。また、前記主線30ａ、30ｂの他端部は共に二股に分岐し、主線30ａの分岐部には主、副発熱線23、24の一端がそれぞれ接続され、一方、主線30ｂの分岐部には主、副発熱線23、24の他端がそれぞれ接続されている。これにより、主、副発熱線23、24は通電線30に並列に接続されることになる。
【００１９】
35は前記制御室17内にケース本体14の内周に密着した状態で収納された水温検出センサであり、この水温検出センサ35はサーミスタ等から構成されるとともに、ケース本体14を介して水槽12の水Ｗの温度を検出する。36、37は前記制御室17内に収納され、トライアック、サイリスタ、リレー等から構成された主、副通電制御素子、ここでは主、副トライアックである。前記主トライアック36は主発熱線23の一端に接続された主線30ａの分岐部の途中に設けられ、一方、副トライアック37は副発熱線24の一端に接続された主線30ａの分岐部の途中に設けられている。この結果、主、副トライアック36、37も通電線30に並列に接続されることになる。そして、これら主、副トライアック36、37は後述のゲート電流に基づいて主、副発熱線23、24に対する通電状態を制御する。
【００２０】
40は前記制御室17に収納された主比較回路であり、この主比較回路40には前記水温検出センサ35からの検出信号が入力される。また、この主比較回路40には主トライアック36にゲート電流を出力する主ゲート回路42が接続されている。43は前記制御室17に収納された副比較回路であり、この副比較回路43にも前記水温検出センサ35からの検出信号が入力される。また、この副比較回路43には副トライアック37にゲート電流を出力する副ゲート回路45が接続されている。なお、46は直流定電圧を生じさせる直流電源回路である。
【００２１】
ここで、主比較回路40に前記水温検出センサ35からの検出信号が入力されると、該主比較回路40は水温検出センサ35が検出した水Ｗの温度と予め設定された設定温度とを比較し、検出された水温が設定温度未満である場合には、前記主ゲート回路42から主トライアック36にゲート電流を出力して主トライアック36を導電状態とすることで、主発熱線23に対する通電を許容する。そして、検出された水温が設定温度となると、ゲート電流の出力を停止させ、主トライアック36を遮断状態とすることで、主発熱線23に対する通電を遮断する。
【００２２】
一方、前記副比較回路43に水温検出センサ35からの検出信号が入力されると、該副比較回路43は水温検出センサ35が検出した水Ｗの温度と前記設定温度より所定温度（ここでは 0.5度Ｃ）だけ低い遮断温度とを比較し、検出された水温が遮断温度未満である場合には、前記副ゲート回路45から副トライアック37にゲート電流を出力して副トライアック37を導電状態とすることで、副発熱線24に対する通電を許容する。そして、検出された水温が前記遮断温度となると、ゲート電流の出力を停止させ、副トライアック37を遮断状態とすることで、副発熱線24に対する通電を遮断する。
【００２３】
前述した主、副比較回路40、43、主、副ゲート回路42、45は全体として、水温検出センサ35により検出した水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副トライアック37を制御して副発熱線24に対する通電を遮断するとともに、前記検出した水温が設定温度となったとき、主トライアック36を制御して主発熱線23に対する通電を遮断する制御部47を構成する。このように主、副トライアック36、37は前記制御部47からのゲート電流に基づいて主、副発熱線23、24に対する通電状態を制御する。そして、前述した主、副トライアック36、37、直流電源回路46、制御部47は収納室17に収納された制御基板48に装着されている。
【００２４】
前述のように水温検出センサ35により検出した水Ｗの水温が設定温度より所定温度だけ低い遮断温度となったとき、副トライアック37を制御して副発熱線24に対する通電を遮断するとともに、前記検出した水温が設定温度となったとき、主トライアック36を制御して主発熱線23に対する通電を遮断するようにしたので、水温が遮断温度と設定温度との間の温度では、主発熱線23のみの発熱で水温を上昇させることになる。
【００２５】
この結果、一定時間当たりの消費電力、即ち積算消費電力を低い値に抑えることができるとともに、水温が緩やかに上昇することになってオーバーシュートを効果的に減少させることができ、省エネルギー化を達成することができる。そして、前述のように主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力以下としたので、遮断温度と設定温度との間における加熱は、消費電力の小さな主発熱線23の発熱のみで行うことになり、積算消費電力を強力に低減させることができるとともに、オーバーシュートを確実に減少させることができる。
【００２６】
ここで、主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力の 1/4より小とすると、水槽12の水温を主発熱線23のみによって設定温度まで上昇させることが困難となって副発熱線24に対する通電が頻繁に行われる場合があり、一方、前記消費電力が 1/2を超えると、オーバーシュートおよび積算消費電力を充分に低減させることができなくなってしまう。しかしながら、前記主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力の 1/4〜 1/2の範囲内とすれば、主発熱線23のみによって水温を設定温度まで容易に上昇させることができるため、副発熱線24の通電回数を大幅に減少させることができ、さらに、オーバーシュートおよび積算消費電力を充分に低減させることができるので、主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力の 1/4〜 1/2の範囲内とすることが好ましい。
【００２７】
また、前述した設定温度と遮断温度との温度差、即ち、所定温度が 0.5度Ｃ未満であると、設定温度にかなり近い温度まで副発熱線24への通電が行われるため、副発熱線24に対する通電時間が多くなり、一方、前記所定温度が 1.0度Ｃを超えると、主発熱線23の発熱だけでは早期に水温を設定温度まで上昇させることができないことがあるが、前記所定温度を 0.5〜 1.0度Ｃの範囲内とすれば、水温を早期に設定温度まで上昇させることができるとともに、確実に省エネルギー化を達成することができるので、前記所定温度は 0.5〜 1.0度Ｃの範囲内とすることが好ましい。
【００２８】
例えば、従来の水温制御装置では約１度Ｃのオーバーシュートが発生していたが、主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力の 1/2とし、前記所定温度を１度Ｃとした場合には、オーバーシュートを0.7度Ｃまで、さらに、主発熱線23の消費電力を副発熱線24の消費電力の 1/3とし、前記所定温度を 0.5度Ｃとした場合には、オーバーシュートを 0.5度Ｃまで低減させることができた。ここで、主、副発熱線23、24の合計消費電力は従来の水温制御装置における発熱線の消費電力と同一であった。
【００２９】
次に、前記実施形態１の作用について説明する。
今、プラグ31は商用交流電源のコンセントに差し込まれており、水温制御装置11のケース13は観賞魚の飼育を行う水槽12の水Ｗに沈められているとする。このとき、水温検出センサ35が前記水Ｗの水温を検出して、該水温に対応する検出信号を主、副比較回路40、43に出力する。
【００３０】
この結果、主比較回路40は水温検出センサ35が検出した温度と予め設定された設定温度とを比較するが、このとき、前記検出温度が設定温度未満である場合には、主ゲート回路42から主トライアック36にゲート電流を出力して主トライアック36を導電状態とする。また、副比較回路43は前記検出温度と設定温度より低温の遮断温度とを比較するが、このとき、検出温度が遮断温度未満である場合には、副ゲート回路45から副トライアック37にゲート電流を出力して副トライアック37を導電状態とする。このように、水温が遮断温度未満であるときには、主、副発熱線23、24双方に通電されて該主、副発熱線23、24が発熱し、水Ｗを加熱する。
【００３１】
そして、水Ｗの温度が上昇し、検出温度が前記遮断温度となると、副比較回路43は副ゲート回路45からのゲート電流の出力を停止させる。この結果、副トライアック37は遮断状態となり、副発熱線24に対する通電が遮断される。このとき、主比較回路40は、前記遮断温度が設定温度より低い温度であるため、主ゲート回路42から主トライアック36にゲート電流を出力させており、主トライアック36は導電状態のままである。
【００３２】
その後、主発熱線23のみの加熱によって水温が上昇し、水温検出センサ35による検出温度が設定温度となると、主比較回路40は主ゲート回路42からのゲート電流の出力を停止させる。これにより、主トライアック36が遮断状態となり、主発熱線23への通電が遮断される。このように水温が遮断温度と設定温度との間の場合には、主発熱線23のみの発熱で水温を上昇させることになるため、積算消費電力を低い値に抑えることができるとともに、水温が緩やかに上昇してオーバーシュートが効果的に抑制され、省エネルギー化を達成することができる。
【００３３】
そして、前述のように主、副発熱線23、24双方の発熱が停止すると、放熱により水温が徐々に低下するが、水温検出センサ35による検出温度が設定温度未満となると、主比較回路40が主ゲート回路42からのゲート電流を出力させるため、水温は主発熱線23のみの加熱によって再び上昇する。このように、副発熱線24に対する通電が遮断された状態で、主発熱線23のみの発熱により水温を上昇させ、該水温を設定温度付近の温度に制御するようにすれば、観賞魚の飼育に適した環境を、省エネルギー化を達成しながら提供することができる。
【００３４】
図５は、この発明の実施形態２を示す図である。この実施形態においては、前記実施形態１で説明した主、副トライアック36、37、直流電源回路46および制御部47を水槽12から離れて設置された制御ケース50内に収納しており、この制御ケース50には前記設定温度、遮断温度の設定を行う水温設定器51が追加設置されている。ここで、前記水温設定器51により、例えば設定温度を現在の設定温度より１度Ｃだけ上昇させると、遮断温度も現在の遮断温度より１度Ｃだけ上昇し、これらの温度差、即ち、所定温度が変化することはない。
【００３５】
また、水温検出センサ35は石英ガラス、セラミック等からなるセンサケース52内に収納され、このセンサケース52は水槽12の水Ｗに沈められている。53、54はセラミック等から構成され、水槽12の水Ｗに沈められている主、副ヒーターケースであり、これら主、副ヒーターケース53、54内には主、副発熱線23、24がそれぞれ収納されている。そして、これら主、副発熱線23、24には入力プラグ57、58にそれぞれ接続されているが、これら、入力プラグ57、58は主線30ａ、30ｂの分岐部に接続された出力ソケット55、56と結合分離可能である。
【００３６】
また、この発明においては、前記実施形態１の水温制御装置11に前記実施形態２の水温設定器51を追加設置するとともに、該水温設定器51のみを水槽12から離れたケースに収納するようにしてもよい。さらに、この発明においては、前記実施形態１の水温制御装置11に前記実施形態２の水温設定器51を追加設置するとともに、該水温設定器51および制御基板48を水槽12から離れたケースに収納するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明は、水槽内の水の温度を制御する産業分野に適用できる。
【符号の説明】
【００３８】
11…水温制御装置           12…水槽
13…ケース                 18…収納室
18ａ、ｂ、ｃ、ｄ…第１、２、３、４分室
22…絶縁仕切り             23…主発熱線
23ａ、ｂ、ｃ、ｄ…第１、第２、第３、第４主延在部
24…副発熱線               24ａ、ｂ…第１、第２副延在部
30…通電線                 35…水温検出センサ
36…主通電制御素子         37…副通電制御素子
47…制御部                 Ｗ…水
【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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