観賞用水槽の加温制御装置
【課題】水藻の付着や腐蝕などに起因する水位の検出機能の低下を招くおそれがない水位センサーを提供する。
【解決手段】温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路５１と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路５２と、第１の温度検出回路５１の出力と第２の温度検出回路５２の出力との比較によって前記検温部が水中にあるかどうかを判別する制御部６と、制御部６による判別結果を出力する表示器７とを備えている。第２の温度検出回路５２には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。
【解決手段】温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路５１と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路５２と、第１の温度検出回路５１の出力と第２の温度検出回路５２の出力との比較によって前記検温部が水中にあるかどうかを判別する制御部６と、制御部６による判別結果を出力する表示器７とを備えている。第２の温度検出回路５２には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体の水位を検出したり、水位が適正かどうかを監視したりするのに用いられる水位センサーに関し、特に、観賞用の魚や水草などが収容される水槽に満たされた水の水位が適正かどうかや水温センサーが水中に正しく設置されているかどうかを監視するのに好適な水位センサーに関する。
【０００２】
さらに、この発明は、水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体を加温するのに用いられる水位センサー付きの加温制御装置に関し、特に、観賞魚や水草などが収容される水槽に満たされた水を加温して設定温度に保つのに用いられる水位センサー付きの加温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、観賞魚等を収容する水槽に使用される典型的な加温制御装置は、水槽内に設置されるヒーターと、水槽内の水中に浸漬されて水温を検出する水温センサーと、水温を設定値（例えば２６℃）に保つために水温センサーによる水温の検出値と設定値とを比較しその差がゼロとなるようにヒーターへの通電を制御するコントローラとから成るものである。
【０００４】
ところで、この種の水槽内の水は定期的に交換されるもので、水交換時、水槽より一旦取り出した水温センサーを水槽内に設置するのをうっかり忘れることがある。水温センサーが外気中に放置されたままでヒーターの電源を入れると、水温センサーは外気温を検出しているので、特に外気温が低い冬期の場合、水温センサーによる検出値は水温の設定値（例えば２６℃）より低い値のままである。その結果、ヒーターの通電が継続状態となり、そのために水温が著しく上昇し、観賞魚や水草を死滅させるというトラブルを発生させている。
【０００５】
また、水温センサーは、設置不良などが原因で水槽外へ脱出することもあり、さらには、何らかの原因で水槽内の水位が下がったり、水槽の破損や転倒によって水がこぼれ出たりして、水温センサーが水面上に露出して外気に晒されることもあり、いずれの場合も、異常加熱による上記と同様のトラブルが発生する。
【０００６】
上記した問題を解消するために、水位センサーを用いて水温センサーが外気に晒された状態になっていないかどうかを監視することが行われ、先般、水温センサーと水位センサーとを一体化したものを水槽内に設置し、水位センサーによって水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常が検出されたとき、ヒーターへの通電を停止するようにしたものが提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の水位センサーは、一対の電極を水中に浸し、これらの電極と接地電極との間で分布する静電容量によって上記した異常の検出を行うものであるため、電極に水藻が付着したり電極が腐蝕したりすることにより、水位の検出機能が損なわれるおそれがあり、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常が確実に検出できなくなるなどの問題がある。
【０００９】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、水藻の付着や腐蝕などに起因する水位の検出機能の低下を招くおそれがない水位センサーと、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常を確実に検出してヒーターへの通電を停止できる加温制御装置と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】
【００１０】
この発明による水位センサーは、温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部と、水位判別部による判別結果を出力する出力部とを備えている。前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。
【００１１】
上記した構成の水位センサーにおいて、検温部が液中にあるとき、第２の感温素子は発熱しても液体によって冷やされるので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致またはほぼ一致する。これにより水位判別部は検温部が液体中にあるとの判別を行う。
これに対して、検温部が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致しない。これにより水位判別部は検温部が液体中にないとの判別を行い、その判別結果が出力部より出力される。
【００１２】
この発明の上記した構成において、「第１の感温素子」および「第２の感温素子」として、例えばサーミスタが好適であるが、温度に応じて電気抵抗値が変化する抵抗体、すなわち、温度の上昇に応じて電気抵抗値が大きくなるか、または小さくなる抵抗体であれば、サーミスタに限られるものではない。
また、「出力部」は、判別結果を可視情報または可聴情報に変換して出力するもので、ランプ、表示器、スピーカーなどで構成される。
さらに、「水位判別部」、さらには、後述する「液温判別部」や「ヒーター制御部」などの各構成は、専用のハードウェアによっても実現でき、プログラムされたコンピュータによっても実現できる。
【００１３】
好ましい実施態様の水位センサーは、前記検温部にコード線を介して電気接続されたコントローラをさらに備えており、前記コントローラに第１の温度検出回路、第２の温度検出回路、水位判別部、および出力部が組み込まれている。
この実施態様では、検温部のみが液中に浸漬されることになる。なお、検温部とコントローラとは必ずしも別体で構成する必要はない。
【００１４】
また、好ましい実施態様の水位センサーは、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果を表示する表示器とをさらに備えたものである。
この実施態様の水位センサーは、水温センサーとして使用できるもので、もし検温部が液中になければ、その旨が出力部に出力されので、液温が正しく計測されていないことがわかる。
なお、前記表示器は、前記した出力部を兼ねることができ、その場合は、検温部が液体中にないと判別されたときは例えば表示器にエラー表示を行い、検温部が液体中にあると判別されたときは表示器に液温を表示する。
【００１５】
この発明による加温制御装置は、液体が満たされる槽内に設置されるヒーターと、ヒーターの通電を制御する制御装置とから成るものである。
前記制御装置は、温度に応じて電気抵抗が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるように前記ヒーターの通電を制御するヒーター制御部と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部とを備えており、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。前記ヒーター制御部は、水位判別部により検温部が液体中にないと判別されたとき、前記ヒーターへの通電を停止させる。
【００１６】
上記した構成の加温制御装置において、検温部が液中にあるとき、第２の感温素子は発熱しても液体によって冷やされるので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致またはほぼ一致する。これにより水位判別部は検温部が液体中にあるとの判別を行う。一方において、液温判別部は第１の温度検出回路の出力により液温を判別する。ヒーター制御部は、検温部が液体中にあるとの水位判別部による判別結果を受けて、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるようにヒーターの通電を制御する。
これに対して、検温部が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致しない。これにより水位判別部は検温部が液体中にないとの判別を行う。ヒーター制御部は、検温部が液中にないとの水位判別部による判別結果を受けて、ヒーターへの通電を停止させる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、例えば、水位センサーを観賞魚や水草などを収容する水槽に設置したとき、たとえ検温部に水藻が付着しても、水位の検出機能が損なわれることがない。また、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常を確実に検出してヒーターへの通電を停止することができるので、水の異常加熱を防止でき、観賞魚や水草を死滅させるというトラブルを招くおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、この発明の一実施例である観賞魚等用の水槽の加温制御装置の使用状態を示している。
図示例の加温制御装置は、ヒーター１と制御装置２とで構成されるもので、ヒーター１は水槽１０の内部の底部上に設置されている。水槽１０内は水で満たされ、観賞魚や水草が収容されている。
【００１９】
前記ヒーター１は、管１１の内部にニクロム線などの電熱部材が装填されるとともに、熱伝導性を高めるためにマグネシア粉末が充填されたものである。管１１の両端部はゴムキャップ１２，１２で塞がれ、一方のゴムキャップ１２からは先端にコネクタ１３が装着されたコード線１４が引き出されている。
【００２０】
前記制御装置２は、図１および図２に示すように、検温部３とコントローラ４とを備えている。検温部３とコントローラ４との間はコード線３０で接続されている。コントローラ４からは接続コード４０と電源コード４１とが引き出されている。接続コード４０の先端には前記コネクタ１３が接続されるソケット４２が、電源コード４１の先端には１００ボルトの電源コンセントに差し込まれる電源プラグ４３が、それぞれ装着されている。
【００２１】
前記検温部３は、２本の指状部３１，３２をもつ二股形状のもので、図３に示すように、長い方の指状部３１には第１の感温素子５が、短い方の指状部３２には第２の感温素子５０が、それぞれ組み込まれている。検温部３の全体はゴム３３によりモールドされ、これにより防水性と絶縁性とが確保されている。
第１、第２の各感温素子５，５０として、同じ特性をもつサーミスタが用いられている。サーミスタは負性抵抗素子、すなわち、負の温度係数をもつ抵抗素子であり、温度が上昇すると、電気抵抗値が小さくなる。なお、サーミスタに代えて、正の温度係数をもつ正特性サーミスタのような抵抗素子、すなわち、温度が上がると電気抵抗値が大きくなるものを用いてもよい。なお、図中、３４，３５はリード線であり、１本のコード線３０に束ねられてコントローラ４に導かれる。
【００２２】
上記の検温部３は、適当なホルダーを用いて水槽１０の内壁面に取り付けられる。前記ホルダーとして吸盤を備えたものなど、種々のものを用いることができる。水槽１０内の水位が検温部３の設置位置より下方になると、検温部３が外気に晒されるので、それを後述する制御部６が判別し、その旨を報知したり、ヒーター１への通電を停止させたりする。
【００２３】
前記コントローラ４には、第１、第２の各感温素子５，５０の感温動作に基づいてヒーター１への通電をオン、オフ制御して水温を設定温度に保持するための回路構成や、検温部３が水中になく外気に晒された状態にあるときヒーター１への通電を停止するための回路構成が組み込まれている。
【００２４】
図４は、コントローラ４に組み込まれる回路構成を示すもので、マイクロコンピュータより成る制御部６にバス６３を介して第１の温度検出回路５１、第２の温度検出回路５２、表示器７、ヒーターランプ７０、電源ランプ７１、半導体スイッチ８などが接続されている。
前記制御部６は、制御、演算の主体であるＣＰＵ６０、プログラムや固定データが記憶されるＲＯＭ６１、データーの読み書きに用いられるＲＡＭ６２を含むもので、水温を判別する水温判別部、検温部３が水中にあるかどうかを判別する水位判別部、ヒーター１の通電を制御するヒーター制御部として機能する。
【００２５】
第１の温度検出回路５１は、第１の感温素子５の電気抵抗値に応じた出力を取り出すためのもので、例えば、図５に示すようなブリッジ回路５３によって構成されている。同図のブリッジ回路５３は、基準抵抗を構成する１個の可変抵抗ＶＲと２個の固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含んでいる。出力端子５４，５５間には電圧出力ＶＰ（＝Ｖ２−Ｖ１）が得られ、この電圧出力ＶＰがＣＰＵ６０に読み込まれる。
【００２６】
第２の温度検出回路５２は、第２の感温素子５０の電気抵抗値に応じた出力を取り出すためのもので、例えば、図６に示すような直列抵抗回路５６によって構成されている。同図の直列抵抗回路５６は、第２の感温素子５と抵抗Ｒ３とが直列接続されたもので、第２の感温素子５の空気中での発熱温度が外気温より高い温度（例えば６０℃）に達するように第２の感温素子５を流れる電流Ｉが決定されている。この電流Ｉの値は抵抗Ｒ３の大きさを適宜選択することにより調整することができる。出力端子５７には電圧出力ＶＱが得られ、この電圧出力ＶＱがＣＰＵ６０に読み込まれる。
【００２７】
前記表示器７、電源ランプ７１、およびヒーターランプ７０は、図２に示されるように、コントローラ４の表面に配備されている。
表示器７は、３桁のデジタル表示器をもって構成されており、検温部３が水中にあると判別されたときは水温を数字で表示し、検温部３が水中にないと判別されたときはエラー表示（例えば、ＥＥＥの文字を表示）を行う。
電源ランプ７１およびヒーターランプ７０はＬＥＤより成るもので、電源ランプ７１は電源プラグ４３が電源コンセントに差し込まれたときに点灯し、ヒーターランプ７０はヒーター１に通電されているときに点灯する。
コントローラ４には、前記可変抵抗ＶＲを可変設定するための温度設定ダイヤル７２が設けてあり、この温度設定ダイヤル７２を操作することで水温を任意の設定温度に調整可能である。
【００２８】
前記半導体スイッチ８は、ヒーター１への通電回路中に介装されており、例えばトライアックにより構成されている。
前記制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰにより水温を判別し、その判別結果に応じて水温が設定値になるように半導体スイッチ８をオン、オフ制御する。
また、制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとの差（ＶＰ−ＶＱ）を求め、その値がゼロまたはゼロに近い値でなければ、検温部３が水中になく外気に晒された状態にあると判断し、半導体スイッチ８をオフ状態にしてヒーター１への通電を停止する。
【００２９】
つぎに、上記した実施例についての動作を説明する。
まず、ヒーター１を水槽１０の内部の底部上に設置し、検温部３を図示しないホルダーに保持させて水槽１０の側壁面に設置した後、電源プラグ４３を電源コンセントに差し込む。コントローラ４の制御の下にヒーター１に通電されると、ヒーター１は発熱動作して水槽１０内の水が加温される。
【００３０】
検温部３に組み込まれた第１の感温素子５は、水槽１０内の水の温度が上昇するに従って電気抵抗値が小さくなるが、水槽内１０の水の温度が設定温度以下のときは、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０以上であるため、半導体スイッチ８はオン状態であり、ヒーター１への通電が保持される。
水槽内１０の水の温度が設定温度より大きくなると、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より小さくなるため、半導体スイッチ８はオフ状態となり、ヒーター１への通電が停止される。
制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰによって水温を判別し、表示器７に水温を表示させる。
【００３１】
第２の感温素子５０には、空気中での発熱温度が外気温より高い温度（例えば６０℃）に達するような大きさの電流Ｉが流されるが、検温部３が水中にあるとき、第２の感温素子５０は発熱しても水によって冷やされるので、第１の感温素子５と同じように水槽１０内の水の温度が上昇するに従って電気抵抗値が小さくなり、その結果、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとは一致またはほぼ一致する。これにより制御部６のＣＰＵ６０は検温部３が水中にあると判別し得る。
【００３２】
これに対して、検温部３が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子５０は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとは一致しない。これにより制御部６のＣＰＵ６０は検温部３が水中になく外気に晒されていると判別し得る。
【００３３】
図７は、制御部６のＣＰＵ６０による制御の流れを示している。なお、同図中、「ＳＴ」は「ＳＴＥＰ」（手順）の略である。
同図のＳＴ１では、ＣＰＵ６０は第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとを読み込んだ後、電圧出力ＶＰと電圧出力ＶＱとの差の電圧Ｖを算出する（ＳＴ２）。
【００３４】
つぎのＳＴ３では、ＣＰＵ６０は、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であるかどうかを判別している。もし、ＳＴ３の判定が「ＹＥＳ」であれば、検温部３は水中にあると判別され、ＳＴ３からＳＴ９へ進み、ＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰが基準電圧Ｖ０と一致するか否かを判断する。もし、水温が設定温度に達していないとき、電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より大きな値となるため、ＳＴ９の判定が「ＮＯ」、ＳＴ１０の判定が「ＹＥＳ」であり、ＣＰＵ６０はヒーター１をオン状態に設定する（ＳＴ１１）。
【００３５】
かくして、ヒーター１の通電加熱によって水温が設定温度を超えると、電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より小さな値となるため、ＳＴ９の判定が「ＮＯ」、ＳＴ１０の判定が「ＮＯ」となり、ＣＰＵ６０はヒーター１をオフ状態に設定する（ＳＴ１２）。
なお、水温が設定温度に一致するときは、電圧出力ＶＰと基準電圧Ｖ０とが一致するので、ＳＴ９の判定が「ＹＥＳ」となり、ヒーター１はオン状態またはオフ状態が維持される。
【００３６】
前記のＳＴ３において、ＣＰＵ６０が前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であると判断したとき、検温部３は水中になく外気に晒されていると判別され、ＳＴ３からＳＴ４へ進み、ＣＰＵ６０はヒーター１の通電を停止し、温度表示器７にエラー表示を行う。
【００３７】
引き続き、ＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとを読み込み（ＳＴ５）、電圧出力ＶＰと電圧出力ＶＱとの差の電圧Ｖを算出し（ＳＴ６）、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であるかどうかを判別するもので（ＳＴ７）、検温部３が外気に晒された状態から水中に浸された状態に移行するまで、ＳＴ５，６，７の手順が繰り返される。
【００３８】
検温部３が水中に浸されると、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値になるので、ＳＴ７の判定が「ＹＥＳ」となってＳＴ８へ進み、表示器７のエラー表示が解除され、ＳＴ９以降の温度制御へ移行する。
【００３９】
なお、上記実施例の加温制御装置は、観賞用の魚や水草などが収容される水槽１０に満たされた水の中に検温部３が正しく設置されているかどうかを監視しつつ、水槽１０に満たされた水を加温して設定温度に保つものであるが、この発明はこれに限らず、観賞魚等用の水槽１０以外の水槽、タンク、容器などに満たされた水、さらには水以外の液体の水位を検出したり、水位が適正かどうかを監視したりする水位センサーや、観賞魚等用の水槽１０以外の水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体を加温して設定温度に保つ加温制御装置にも実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施例である水槽の加温制御装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】制御装置の構成を示す正面図である。
【図３】検温部の内部構造を示す断面図である。
【図４】コントローラに組み込まれる回路構成を示すブロック図である。
【図５】第１の温度検出回路を示す電気回路図である。
【図６】第２の温度検出回路を示す電気回路図である。
【図７】制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１ ヒーター
２ 加温制御装置
３ 検温部
４ コントローラ
５ 第１の感温素子
５０ 第２の感温素子
５１ 第１の温度検出回路
５２ 第２の温度検出回路
６ 制御部
６０ ＣＰＵ
６１ ＲＯＭ
６２ ＲＡＭ
７ 水温表示器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体の水位を検出したり、水位が適正かどうかを監視したりするのに用いられる水位センサーに関し、特に、観賞用の魚や水草などが収容される水槽に満たされた水の水位が適正かどうかや水温センサーが水中に正しく設置されているかどうかを監視するのに好適な水位センサーに関する。
【０００２】
さらに、この発明は、水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体を加温するのに用いられる水位センサー付きの加温制御装置に関し、特に、観賞魚や水草などが収容される水槽に満たされた水を加温して設定温度に保つのに用いられる水位センサー付きの加温制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、観賞魚等を収容する水槽に使用される典型的な加温制御装置は、水槽内に設置されるヒーターと、水槽内の水中に浸漬されて水温を検出する水温センサーと、水温を設定値（例えば２６℃）に保つために水温センサーによる水温の検出値と設定値とを比較しその差がゼロとなるようにヒーターへの通電を制御するコントローラとから成るものである。
【０００４】
ところで、この種の水槽内の水は定期的に交換されるもので、水交換時、水槽より一旦取り出した水温センサーを水槽内に設置するのをうっかり忘れることがある。水温センサーが外気中に放置されたままでヒーターの電源を入れると、水温センサーは外気温を検出しているので、特に外気温が低い冬期の場合、水温センサーによる検出値は水温の設定値（例えば２６℃）より低い値のままである。その結果、ヒーターの通電が継続状態となり、そのために水温が著しく上昇し、観賞魚や水草を死滅させるというトラブルを発生させている。
【０００５】
また、水温センサーは、設置不良などが原因で水槽外へ脱出することもあり、さらには、何らかの原因で水槽内の水位が下がったり、水槽の破損や転倒によって水がこぼれ出たりして、水温センサーが水面上に露出して外気に晒されることもあり、いずれの場合も、異常加熱による上記と同様のトラブルが発生する。
【０００６】
上記した問題を解消するために、水位センサーを用いて水温センサーが外気に晒された状態になっていないかどうかを監視することが行われ、先般、水温センサーと水位センサーとを一体化したものを水槽内に設置し、水位センサーによって水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常が検出されたとき、ヒーターへの通電を停止するようにしたものが提案された（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−５１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１に記載の水位センサーは、一対の電極を水中に浸し、これらの電極と接地電極との間で分布する静電容量によって上記した異常の検出を行うものであるため、電極に水藻が付着したり電極が腐蝕したりすることにより、水位の検出機能が損なわれるおそれがあり、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常が確実に検出できなくなるなどの問題がある。
【０００９】
この発明は、上記問題に着目してなされたもので、水藻の付着や腐蝕などに起因する水位の検出機能の低下を招くおそれがない水位センサーと、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常を確実に検出してヒーターへの通電を停止できる加温制御装置と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】
【００１０】
この発明による水位センサーは、温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部と、水位判別部による判別結果を出力する出力部とを備えている。前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。
【００１１】
上記した構成の水位センサーにおいて、検温部が液中にあるとき、第２の感温素子は発熱しても液体によって冷やされるので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致またはほぼ一致する。これにより水位判別部は検温部が液体中にあるとの判別を行う。
これに対して、検温部が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致しない。これにより水位判別部は検温部が液体中にないとの判別を行い、その判別結果が出力部より出力される。
【００１２】
この発明の上記した構成において、「第１の感温素子」および「第２の感温素子」として、例えばサーミスタが好適であるが、温度に応じて電気抵抗値が変化する抵抗体、すなわち、温度の上昇に応じて電気抵抗値が大きくなるか、または小さくなる抵抗体であれば、サーミスタに限られるものではない。
また、「出力部」は、判別結果を可視情報または可聴情報に変換して出力するもので、ランプ、表示器、スピーカーなどで構成される。
さらに、「水位判別部」、さらには、後述する「液温判別部」や「ヒーター制御部」などの各構成は、専用のハードウェアによっても実現でき、プログラムされたコンピュータによっても実現できる。
【００１３】
好ましい実施態様の水位センサーは、前記検温部にコード線を介して電気接続されたコントローラをさらに備えており、前記コントローラに第１の温度検出回路、第２の温度検出回路、水位判別部、および出力部が組み込まれている。
この実施態様では、検温部のみが液中に浸漬されることになる。なお、検温部とコントローラとは必ずしも別体で構成する必要はない。
【００１４】
また、好ましい実施態様の水位センサーは、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果を表示する表示器とをさらに備えたものである。
この実施態様の水位センサーは、水温センサーとして使用できるもので、もし検温部が液中になければ、その旨が出力部に出力されので、液温が正しく計測されていないことがわかる。
なお、前記表示器は、前記した出力部を兼ねることができ、その場合は、検温部が液体中にないと判別されたときは例えば表示器にエラー表示を行い、検温部が液体中にあると判別されたときは表示器に液温を表示する。
【００１５】
この発明による加温制御装置は、液体が満たされる槽内に設置されるヒーターと、ヒーターの通電を制御する制御装置とから成るものである。
前記制御装置は、温度に応じて電気抵抗が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるように前記ヒーターの通電を制御するヒーター制御部と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部とを備えており、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられている。前記ヒーター制御部は、水位判別部により検温部が液体中にないと判別されたとき、前記ヒーターへの通電を停止させる。
【００１６】
上記した構成の加温制御装置において、検温部が液中にあるとき、第２の感温素子は発熱しても液体によって冷やされるので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致またはほぼ一致する。これにより水位判別部は検温部が液体中にあるとの判別を行う。一方において、液温判別部は第１の温度検出回路の出力により液温を判別する。ヒーター制御部は、検温部が液体中にあるとの水位判別部による判別結果を受けて、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるようにヒーターの通電を制御する。
これに対して、検温部が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力とは一致しない。これにより水位判別部は検温部が液体中にないとの判別を行う。ヒーター制御部は、検温部が液中にないとの水位判別部による判別結果を受けて、ヒーターへの通電を停止させる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、例えば、水位センサーを観賞魚や水草などを収容する水槽に設置したとき、たとえ検温部に水藻が付着しても、水位の検出機能が損なわれることがない。また、水温センサーの設置異常や水槽内の水位等の異常を確実に検出してヒーターへの通電を停止することができるので、水の異常加熱を防止でき、観賞魚や水草を死滅させるというトラブルを招くおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、この発明の一実施例である観賞魚等用の水槽の加温制御装置の使用状態を示している。
図示例の加温制御装置は、ヒーター１と制御装置２とで構成されるもので、ヒーター１は水槽１０の内部の底部上に設置されている。水槽１０内は水で満たされ、観賞魚や水草が収容されている。
【００１９】
前記ヒーター１は、管１１の内部にニクロム線などの電熱部材が装填されるとともに、熱伝導性を高めるためにマグネシア粉末が充填されたものである。管１１の両端部はゴムキャップ１２，１２で塞がれ、一方のゴムキャップ１２からは先端にコネクタ１３が装着されたコード線１４が引き出されている。
【００２０】
前記制御装置２は、図１および図２に示すように、検温部３とコントローラ４とを備えている。検温部３とコントローラ４との間はコード線３０で接続されている。コントローラ４からは接続コード４０と電源コード４１とが引き出されている。接続コード４０の先端には前記コネクタ１３が接続されるソケット４２が、電源コード４１の先端には１００ボルトの電源コンセントに差し込まれる電源プラグ４３が、それぞれ装着されている。
【００２１】
前記検温部３は、２本の指状部３１，３２をもつ二股形状のもので、図３に示すように、長い方の指状部３１には第１の感温素子５が、短い方の指状部３２には第２の感温素子５０が、それぞれ組み込まれている。検温部３の全体はゴム３３によりモールドされ、これにより防水性と絶縁性とが確保されている。
第１、第２の各感温素子５，５０として、同じ特性をもつサーミスタが用いられている。サーミスタは負性抵抗素子、すなわち、負の温度係数をもつ抵抗素子であり、温度が上昇すると、電気抵抗値が小さくなる。なお、サーミスタに代えて、正の温度係数をもつ正特性サーミスタのような抵抗素子、すなわち、温度が上がると電気抵抗値が大きくなるものを用いてもよい。なお、図中、３４，３５はリード線であり、１本のコード線３０に束ねられてコントローラ４に導かれる。
【００２２】
上記の検温部３は、適当なホルダーを用いて水槽１０の内壁面に取り付けられる。前記ホルダーとして吸盤を備えたものなど、種々のものを用いることができる。水槽１０内の水位が検温部３の設置位置より下方になると、検温部３が外気に晒されるので、それを後述する制御部６が判別し、その旨を報知したり、ヒーター１への通電を停止させたりする。
【００２３】
前記コントローラ４には、第１、第２の各感温素子５，５０の感温動作に基づいてヒーター１への通電をオン、オフ制御して水温を設定温度に保持するための回路構成や、検温部３が水中になく外気に晒された状態にあるときヒーター１への通電を停止するための回路構成が組み込まれている。
【００２４】
図４は、コントローラ４に組み込まれる回路構成を示すもので、マイクロコンピュータより成る制御部６にバス６３を介して第１の温度検出回路５１、第２の温度検出回路５２、表示器７、ヒーターランプ７０、電源ランプ７１、半導体スイッチ８などが接続されている。
前記制御部６は、制御、演算の主体であるＣＰＵ６０、プログラムや固定データが記憶されるＲＯＭ６１、データーの読み書きに用いられるＲＡＭ６２を含むもので、水温を判別する水温判別部、検温部３が水中にあるかどうかを判別する水位判別部、ヒーター１の通電を制御するヒーター制御部として機能する。
【００２５】
第１の温度検出回路５１は、第１の感温素子５の電気抵抗値に応じた出力を取り出すためのもので、例えば、図５に示すようなブリッジ回路５３によって構成されている。同図のブリッジ回路５３は、基準抵抗を構成する１個の可変抵抗ＶＲと２個の固定抵抗Ｒ１，Ｒ２とを含んでいる。出力端子５４，５５間には電圧出力ＶＰ（＝Ｖ２−Ｖ１）が得られ、この電圧出力ＶＰがＣＰＵ６０に読み込まれる。
【００２６】
第２の温度検出回路５２は、第２の感温素子５０の電気抵抗値に応じた出力を取り出すためのもので、例えば、図６に示すような直列抵抗回路５６によって構成されている。同図の直列抵抗回路５６は、第２の感温素子５と抵抗Ｒ３とが直列接続されたもので、第２の感温素子５の空気中での発熱温度が外気温より高い温度（例えば６０℃）に達するように第２の感温素子５を流れる電流Ｉが決定されている。この電流Ｉの値は抵抗Ｒ３の大きさを適宜選択することにより調整することができる。出力端子５７には電圧出力ＶＱが得られ、この電圧出力ＶＱがＣＰＵ６０に読み込まれる。
【００２７】
前記表示器７、電源ランプ７１、およびヒーターランプ７０は、図２に示されるように、コントローラ４の表面に配備されている。
表示器７は、３桁のデジタル表示器をもって構成されており、検温部３が水中にあると判別されたときは水温を数字で表示し、検温部３が水中にないと判別されたときはエラー表示（例えば、ＥＥＥの文字を表示）を行う。
電源ランプ７１およびヒーターランプ７０はＬＥＤより成るもので、電源ランプ７１は電源プラグ４３が電源コンセントに差し込まれたときに点灯し、ヒーターランプ７０はヒーター１に通電されているときに点灯する。
コントローラ４には、前記可変抵抗ＶＲを可変設定するための温度設定ダイヤル７２が設けてあり、この温度設定ダイヤル７２を操作することで水温を任意の設定温度に調整可能である。
【００２８】
前記半導体スイッチ８は、ヒーター１への通電回路中に介装されており、例えばトライアックにより構成されている。
前記制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰにより水温を判別し、その判別結果に応じて水温が設定値になるように半導体スイッチ８をオン、オフ制御する。
また、制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとの差（ＶＰ−ＶＱ）を求め、その値がゼロまたはゼロに近い値でなければ、検温部３が水中になく外気に晒された状態にあると判断し、半導体スイッチ８をオフ状態にしてヒーター１への通電を停止する。
【００２９】
つぎに、上記した実施例についての動作を説明する。
まず、ヒーター１を水槽１０の内部の底部上に設置し、検温部３を図示しないホルダーに保持させて水槽１０の側壁面に設置した後、電源プラグ４３を電源コンセントに差し込む。コントローラ４の制御の下にヒーター１に通電されると、ヒーター１は発熱動作して水槽１０内の水が加温される。
【００３０】
検温部３に組み込まれた第１の感温素子５は、水槽１０内の水の温度が上昇するに従って電気抵抗値が小さくなるが、水槽内１０の水の温度が設定温度以下のときは、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０以上であるため、半導体スイッチ８はオン状態であり、ヒーター１への通電が保持される。
水槽内１０の水の温度が設定温度より大きくなると、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より小さくなるため、半導体スイッチ８はオフ状態となり、ヒーター１への通電が停止される。
制御部６のＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰによって水温を判別し、表示器７に水温を表示させる。
【００３１】
第２の感温素子５０には、空気中での発熱温度が外気温より高い温度（例えば６０℃）に達するような大きさの電流Ｉが流されるが、検温部３が水中にあるとき、第２の感温素子５０は発熱しても水によって冷やされるので、第１の感温素子５と同じように水槽１０内の水の温度が上昇するに従って電気抵抗値が小さくなり、その結果、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとは一致またはほぼ一致する。これにより制御部６のＣＰＵ６０は検温部３が水中にあると判別し得る。
【００３２】
これに対して、検温部３が外気に晒された状態にあるとき、第２の感温素子５０は発熱によって発熱温度が外気温より高い温度に達するので、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとは一致しない。これにより制御部６のＣＰＵ６０は検温部３が水中になく外気に晒されていると判別し得る。
【００３３】
図７は、制御部６のＣＰＵ６０による制御の流れを示している。なお、同図中、「ＳＴ」は「ＳＴＥＰ」（手順）の略である。
同図のＳＴ１では、ＣＰＵ６０は第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとを読み込んだ後、電圧出力ＶＰと電圧出力ＶＱとの差の電圧Ｖを算出する（ＳＴ２）。
【００３４】
つぎのＳＴ３では、ＣＰＵ６０は、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であるかどうかを判別している。もし、ＳＴ３の判定が「ＹＥＳ」であれば、検温部３は水中にあると判別され、ＳＴ３からＳＴ９へ進み、ＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰが基準電圧Ｖ０と一致するか否かを判断する。もし、水温が設定温度に達していないとき、電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より大きな値となるため、ＳＴ９の判定が「ＮＯ」、ＳＴ１０の判定が「ＹＥＳ」であり、ＣＰＵ６０はヒーター１をオン状態に設定する（ＳＴ１１）。
【００３５】
かくして、ヒーター１の通電加熱によって水温が設定温度を超えると、電圧出力ＶＰは基準電圧Ｖ０より小さな値となるため、ＳＴ９の判定が「ＮＯ」、ＳＴ１０の判定が「ＮＯ」となり、ＣＰＵ６０はヒーター１をオフ状態に設定する（ＳＴ１２）。
なお、水温が設定温度に一致するときは、電圧出力ＶＰと基準電圧Ｖ０とが一致するので、ＳＴ９の判定が「ＹＥＳ」となり、ヒーター１はオン状態またはオフ状態が維持される。
【００３６】
前記のＳＴ３において、ＣＰＵ６０が前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であると判断したとき、検温部３は水中になく外気に晒されていると判別され、ＳＴ３からＳＴ４へ進み、ＣＰＵ６０はヒーター１の通電を停止し、温度表示器７にエラー表示を行う。
【００３７】
引き続き、ＣＰＵ６０は、第１の温度検出回路５１の電圧出力ＶＰと第２の温度検出回路５２の電圧出力ＶＱとを読み込み（ＳＴ５）、電圧出力ＶＰと電圧出力ＶＱとの差の電圧Ｖを算出し（ＳＴ６）、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値であるかどうかを判別するもので（ＳＴ７）、検温部３が外気に晒された状態から水中に浸された状態に移行するまで、ＳＴ５，６，７の手順が繰り返される。
【００３８】
検温部３が水中に浸されると、前記の電圧Ｖがゼロもしくはゼロに近い値になるので、ＳＴ７の判定が「ＹＥＳ」となってＳＴ８へ進み、表示器７のエラー表示が解除され、ＳＴ９以降の温度制御へ移行する。
【００３９】
なお、上記実施例の加温制御装置は、観賞用の魚や水草などが収容される水槽１０に満たされた水の中に検温部３が正しく設置されているかどうかを監視しつつ、水槽１０に満たされた水を加温して設定温度に保つものであるが、この発明はこれに限らず、観賞魚等用の水槽１０以外の水槽、タンク、容器などに満たされた水、さらには水以外の液体の水位を検出したり、水位が適正かどうかを監視したりする水位センサーや、観賞魚等用の水槽１０以外の水槽、タンク、容器などに満たされた水などの液体を加温して設定温度に保つ加温制御装置にも実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施例である水槽の加温制御装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】制御装置の構成を示す正面図である。
【図３】検温部の内部構造を示す断面図である。
【図４】コントローラに組み込まれる回路構成を示すブロック図である。
【図５】第１の温度検出回路を示す電気回路図である。
【図６】第２の温度検出回路を示す電気回路図である。
【図７】制御部による制御の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１ ヒーター
２ 加温制御装置
３ 検温部
４ コントローラ
５ 第１の感温素子
５０ 第２の感温素子
５１ 第１の温度検出回路
５２ 第２の温度検出回路
６ 制御部
６０ ＣＰＵ
６１ ＲＯＭ
６２ ＲＡＭ
７ 水温表示器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部と、水位判別部による判別結果を出力する出力部とを備え、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられて成る水位センサー。
【請求項２】
請求項１に記載された水位センサーであって、前記検温部にコード線を介して電気接続されたコントローラをさらに備え、前記コントローラには、第１の温度検出回路、第２の温度検出回路、水位判別部、および出力部が組み込まれて成る水位センサー。
【請求項３】
請求項１または２に記載された水位センサーであって、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果を表示する表示器とをさらに備えている水位センサー。
【請求項４】
液体が満たされる槽内に設置されるヒーターと、ヒーターの通電を制御する制御装置とから成る加温制御装置であって、
前記制御装置は、温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるように前記ヒーターの通電を制御するヒーター制御部と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部とを備え、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられており、
前記ヒーター制御部は、水位判別部により検温部が液体中にないと判別されたとき、前記ヒーターへの通電を停止させるようにした加温制御装置。
【請求項１】
温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部と、水位判別部による判別結果を出力する出力部とを備え、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられて成る水位センサー。
【請求項２】
請求項１に記載された水位センサーであって、前記検温部にコード線を介して電気接続されたコントローラをさらに備え、前記コントローラには、第１の温度検出回路、第２の温度検出回路、水位判別部、および出力部が組み込まれて成る水位センサー。
【請求項３】
請求項１または２に記載された水位センサーであって、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果を表示する表示器とをさらに備えている水位センサー。
【請求項４】
液体が満たされる槽内に設置されるヒーターと、ヒーターの通電を制御する制御装置とから成る加温制御装置であって、
前記制御装置は、温度に応じて電気抵抗値が変化する第１、第２の感温素子が組み込まれた検温部と、第１の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第１の温度検出回路と、第２の感温素子の電気抵抗値に応じた出力を取り出す第２の温度検出回路と、第１の温度検出回路の出力により液温を判別する液温判別部と、液温判別部による判別結果に応じて液温が設定値になるように前記ヒーターの通電を制御するヒーター制御部と、第１の温度検出回路の出力と第２の温度検出回路の出力との比較によって前記検温部が液体中にあるかどうかを判別する水位判別部とを備え、前記第２の温度検出回路には、第２の感温素子の空気中での発熱温度が外気温より高い温度に達するように第２の感温素子に通電する回路が設けられており、
前記ヒーター制御部は、水位判別部により検温部が液体中にないと判別されたとき、前記ヒーターへの通電を停止させるようにした加温制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１３６１５（Ｐ２００８−１１３６１５Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３００２４７（Ｐ２００６−３００２４７）
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（３９００２１０４９）寿工芸株式会社 (12)
【出願人】（５０４４０１６９５）有限会社グレース電子制御 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（３９００２１０４９）寿工芸株式会社 (12)
【出願人】（５０４４０１６９５）有限会社グレース電子制御 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]