JP2013102710A

JP2013102710A - 自動潅水装置

Info

Publication number: JP2013102710A
Application number: JP2011247338A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Tabuchi; 敏彰田渕; Takemitsu Okamoto; 武光岡本; Moritsugu Senoo; 盛次妹尾
Original assignee: Minoru Industrial Co Ltd
Current assignee: Minoru Industrial Co Ltd
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-30

Abstract

【課題】高い希釈精度でリアルタイムに希釈液肥を生成すること。
【解決手段】本発明の自動潅水装置１は、液肥Ｆを供給する液肥供給部２と、加圧された水Ｗを供給する水供給部３と、該両供給部からの液肥Ｆ及び水Ｗを混合してなる希釈液肥Ｗｆを貯留する混合タンク４と、液肥Ｆの流量を計測する液肥流量センサー６と、水Ｗの流量を計測する水流量センサー７と、該混合タンク４内の液位を計測する液位センサー８と、該両供給部を制御する制御部９とを備えている。制御部９は、前記液位が所定の下限を下回っていることを検知すると、給水バルブ１８を開かせて水Ｗの流量を水流量センサー７で計測し、所要の希釈倍数による液肥Ｆの量を演算し、該量の液肥Ｆを吐出するように微少吐出ポンプ１３を作動させる。同時に液肥流量センサー６による液肥Ｆの流量及び前記演算による液肥Ｆの流量の差違を即時に演算し、微少吐出ポンプ１３の作動にフィードバックする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液肥と水を混合してなる希釈液肥を植物に対し自動的に供給する自動潅水装置に関するものである。

従来技術としては、非特許文献１に記載された比例式液肥混入器を例示する。図５に示すように、この液肥混入器５０は、潅水配管５１の途中に挿入され、潅水配管５１内を流れる水流により内部モータ（図示略）が上下運動し、これにより該水流の水量に応じた希釈液肥５２を吸入して前記潅水配管５１内に混入するように構成されている。この液肥混入器５０では、前記内部モータの上下運動のストローク数が水流の流量に比例する構造となっているので、希釈液肥５２の希釈倍率は該内部モータの１ストロークあたりのストローク長で調節するように構成されている。

株式会社サンホープ、"比例式液肥混入器ドサトロン"、[Online]、［平成２３年１０月１７日検索］、インターネット＜URL:http://www.sunhope.com/subdrv/catalog_DL/dosatron_0606.pdf＞

ところが、従来の液肥混入器５０は、希釈倍率がせいぜい５００倍程度までであり、それを超える希釈倍率での潅水のときには液肥を予め希釈したもの（５２）を供給する必要があるという課題がある。また、希釈液肥５２の希釈倍率が前記内部モータのストローク長で調節するように構成されているので、高倍率で希釈させようとすると、該ストローク長が短くなり、希釈液肥５２の吸入精度、すなわち希釈精度が低下するという課題もある。

前記課題を解決するために、本発明の自動潅水装置は、
液肥と水を混合してなる希釈液肥を植物に対し自動的に供給する自動潅水装置であって、
前記液肥を微少吐出ポンプにより供給する液肥供給部と、電気的駆動弁を介して加圧された水を供給する水供給部と、該液肥供給部及び該水供給部からそれぞれ供給された液肥及び水を混合するとともに、該混合により生成された前記希釈液肥を貯留する混合タンクと、該混合タンクから該希釈液肥を吸入し前記植物に供給する潅水部と、前記液肥供給部から供給された液肥の流量を計測する液肥流量センサーと、前記水供給部から供給された水の流量を計測する水流量センサーと、該混合タンク内の液位を計測する液位センサーと、該液肥供給部及び該水供給部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記液位センサーにより前記混合タンク内の液位が所定の下限を下回っていることを検知すると、該液位センサーにより該液位が所定の上限に達したことを検知するまでの間、閉じていた前記電気的駆動弁を開くように作動させて前記混合タンクに水を供給させ、該水の流量を水流量センサーにより計測し、所要の希釈倍数による液肥の量を演算し、該量の液肥を吐出するように前記微少吐出ポンプを作動させるとともに、前記液肥流量センサーにより計測された液肥の流量及び前記演算された液肥の量の差違を即時に演算し、前記微少吐出ポンプの作動にフィードバックするように構成されている。

この構成によれば、液肥を供給する前記微少吐出ポンプをフィードバック制御するように構成されているので、高倍率でも高い希釈精度で希釈液肥を生成することができる。しかも、加圧された水の流量に応じた量の液肥をリアルタイムに前記混合タンクに供給するので、該混合タンク内の希釈液肥の濃度を常に一定に保つことができる。このため、希釈液肥の生成とは非同期に前記潅水ポンプにより該混合タンク内の該希釈液肥を取り出すことができる。

前記自動潅水装置としては、
前記水供給部は、水道管及び前記混合タンクを接続する水供給路を通じて水を供給するように構成されており、
該水供給路の前記混合タンク側の吐出口は、該混合タンクにおける所定の上限の液位よりも高位置から水を注入するように構成された態様を例示する。

この構成によれば、前記水供給部の出力側としての吐出口が、希釈液肥から物理的に分離されることにより、前記混合タンク内の液肥が水道管に逆流することを防止できる。

本発明に係る希釈液肥製造装置によれば、高い希釈精度でリアルタイムに希釈液肥を生成することができるという優れた効果を奏する。

本発明を具体化した一実施形態に係る自動潅水装置の全体構成図である。同自動潅水装置の微少吐出ポンプの制御を実現する制御系の構成を示すブロック図である。同自動潅水装置の動作例を示すタイミングチャートである。同自動潅水装置により潅水される緑化用培土基盤の側断面図である。従来例としての比例式液肥混入器の設置例を示す図である。

図１〜図４は本発明を液肥Ｆと水Ｗを混合してなる希釈液肥Ｗｆを植物が植設された緑化用培土基盤２６に対し自動的に供給する自動潅水装置１に具体化した一実施形態を示している。この自動潅水装置１は、図１に示すように、液肥Ｆを微少吐出ポンプ１３により供給する液肥供給部２と、電気的駆動弁としての給水バルブ１８を介して加圧された水Ｗを供給する水供給部３と、該液肥供給部２及び該水供給部３からそれぞれ供給された液肥Ｆ及び水Ｗを混合するとともに、該混合により生成された希釈液肥Ｗｆを貯留する混合タンク４と、該混合タンク４から該希釈液肥Ｗｆを吸入し潅水路を通じて前記植物に供給する潅水部５と、液肥供給部２から供給された液肥Ｆの流量を計測する液肥流量センサー６と、水供給部３から供給された水Ｗの流量を計測する水流量センサー７と、該混合タンク４内の液位を計測する液位センサー８と、該液肥供給部２、該水供給部３及び該潅水部５を制御する制御部９とを備えている。

液肥供給部２は、液肥Ｆ（原液）を貯留する液肥タンク１１と、液肥タンク１１及び混合タンク４を接続する液肥供給路１２と、該液肥供給路１２に設けられ、該液肥タンク１１の液肥Ｆを吸入し混合タンク４に供給する微少吐出ポンプ１３とを備えている。微少吐出ポンプ１３としては、例えば一般的なチューブポンプと呼ばれている、数ｍＬ／ｍｉｎを供給できるものを採用できる。

水供給部３は、水道管１６及び混合タンク４を接続する水供給路１７を通じて、水道からの加圧された水Ｗを供給するように構成されており、該水供給路１７には水Ｗの流路を開閉するための給水バルブ１８が設けられている。

混合タンク４には、液肥供給路１２、水供給路１７及び潅水路２１が接続されている。液肥供給路１２及び水供給路１７の混合タンク側の吐出口は、混合タンク４における所定の上限の液位よりも高位置から水Ｗ及び液肥Ｆをそれぞれ注入するように構成されている。

潅水部５は、混合タンク４に接続された潅水路２１を通じて、緑化用培土基盤２６に潅水する複数の潅水孔２２ａを有する潅水チューブ２２に希釈液肥Ｗｆを供給するように構成されている。潅水路２１には、混合タンク４内の希釈液肥Ｗｆを吸入し潅水チューブ２２に供給する潅水ポンプ２３が設けられている。潅水ポンプ２３の制御方法としては、特に限定されないが、本例では緑化用培土基盤２６に設置した水分センサー２７が計測した水分の値によって潅水ポンプ２３を駆動するモータ２４を作動させる方法を例示する。

本例の緑化用培土基盤２６は、図４に示すように、緑化用培土基盤２６を保持する枠部材３６と、該枠部材３６を構造物の壁面３８に対して着脱可能に支持する樋部材３７とを介して該壁面３８に配設されている。

液肥流量センサー６としては、液肥供給路１２の液肥Ｆの流量を計測可能なものであれば特に限定されないが、本例では微少吐出ポンプ１３を駆動するモータ１４の回転を回転検出器により検出することにより、該微少吐出ポンプ１３から吐出される液肥Ｆの流量を検出するように構成されている。

水流量センサー７としては、水供給路１７の水Ｗの流量を計測可能なものであれば特に限定されない。

液位センサー８は、混合タンク４内の液位が、所定の下限を下回っていること又は所定の上限を上回っていることを検出可能なものであれば特に限定されないが、本例では所定の上限及び所定の下限にそれぞれ配設されたフロートスイッチにより所定の上限及び所定の下限をそれぞれ検出するように構成されている。

制御部９は、液位センサー８により混合タンク４内の液位が所定の下限を下回っていることを検知すると、該液位センサー８により該液位が所定の上限に達したことを検知するまでの間、閉じていた給水バルブ１８を開くように作動させて混合タンク４に水Ｗを供給させると同時に、該水Ｗの流量に応じた液肥Ｆを混合タンク４に供給するように微少吐出ポンプ１３を制御するように構成されている。

図２は、この微少吐出ポンプ１３の制御を実現する制御系の構成を示すブロック図である。制御部９は、同図に示す目標液肥流量演算器３１と、液肥流量制御器３２とを備えている。目標液肥流量演算器３１は、水流量センサー７により計測された水Ｗの流量に基づき、所要の希釈倍数による液肥Ｆの流量を演算するように構成されている。液肥流量制御器３２は、目標液肥流量演算器３１により演算された液肥Ｆの流量と、液肥流量センサー６により計測された液肥Ｆの流量との偏差を入力し、微少吐出ポンプ１３を駆動するモータ１４の駆動回路１４ａに対する制御信号を生成するように構成されている。このように、本制御系では液肥流量センサー６により計測された液肥Ｆの流量がフィードバックされるようになっている。

次に本自動潅水装置１の動作例について、図３に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。自動潅水装置１の初期状態として、水分センサー２７による測定値は潅水ＯＮ条件（緑化用培土基盤２６の水分値が潅水ＯＮ条件用の所定値未満であるという条件）を満たしておらず、潅水ポンプ２３は停止しており、混合タンク４内の希釈液肥Ｗｆの液位は、所定の上限と所定の下限の間にあり、給水バルブ１８は閉じているものとする。

緑化用培土基盤２６に設置された水分センサー２７により所定の潅水ＯＮ条件が満たされると、制御部９は潅水ポンプ２３を作動させることにより、潅水チューブ２２に希釈液肥Ｗｆを供給する。そして、潅水によって水分センサー２７の所定の潅水ＯＦＦ条件（緑化用培土基盤２６の水分値が潅水ＯＦＦ条件用の所定値以上であるという条件）が満足されると、制御部９は潅水ポンプ２３を停止させる。

また、この潅水ポンプ２３の作動により、混合タンク４内の液量が所定の下限を下回ったことが液位センサー８により検知されると、制御部９は給水バルブ１８を開いて水Ｗを混合タンク４に供給するとともに、水供給路１７の流量に応じた液肥Ｆを混合タンク４に供給することにより、混合タンク４内に希釈液肥Ｗｆを補充する。そして、この補充により、混合タンク４内の液量が所定の上限を上回ったことが液位センサー８により検知されると、制御部９は、給水バルブ１８を閉じるとともに微少吐出ポンプ１３を停止させる。この希釈液肥Ｗｆの補充動作は、混合タンク４内の液位に応じて繰り返される。

以上のように構成された本例の自動潅水装置１によれば、液肥Ｆを供給する微少吐出ポンプ１３をフィードバック制御するように構成されているので、高倍率でも高い希釈精度で希釈液肥Ｗｆを生成することができる。しかも、加圧された水Ｗの流量に応じた量の液肥Ｆをリアルタイムに混合タンク４に供給するので、該混合タンク４内の希釈液肥Ｗｆの濃度を常に一定に保つことができる。このため、希釈液肥Ｗｆの生成とは非同期に潅水ポンプ２３により該混合タンク４内の該希釈液肥Ｗｆを取り出すことができる。

また、水供給部３は、水道管１６及び混合タンク４を接続する水供給路１７を通じて水Ｗを供給するように構成されており、該水供給路１７の前記混合タンク側の吐出口は、該混合タンク４における所定の上限の液位よりも高位置から水Ｗを注入するように構成されているので、該水供給部３の出力側としての吐出口が、希釈液肥から物理的に分離されることにより、混合タンク４内の液肥Ｆが水道管１６に逆流することを防止できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）本発明を、平面的な屋上緑化や、ハウス栽培の植物に対して潅水するように構成すること。
（２）本発明を、緑化用培土基盤以外の培土に育生された植物に対して潅水するように構成すること。

１自動潅水装置
２液肥供給部
３水供給部
４混合タンク
５潅水部
６液肥流量センサー
７水流量センサー
８液位センサー
９制御部
１１液肥タンク
１２液肥供給路
１３微少吐出ポンプ
１４モータ
１４ａ駆動回路
１６水道管
１７水供給路
１８給水バルブ
２１潅水路
２２潅水チューブ
２２ａ潅水孔
２３潅水ポンプ
２６緑化用培土基盤
２７水分センサー
３１目標液肥流量演算器
３２液肥流量制御器
３６枠部材
３７樋部材
３８壁面
Ｆ液肥
Ｗ水
Ｗｆ希釈液肥

Claims

液肥と水を混合してなる希釈液肥を植物に対し自動的に供給する自動潅水装置であって、
前記液肥を微少吐出ポンプにより供給する液肥供給部と、電気的駆動弁を介して加圧された水を供給する水供給部と、該液肥供給部及び該水供給部からそれぞれ供給された液肥及び水を混合するとともに、該混合により生成された前記希釈液肥を貯留する混合タンクと、該混合タンクから該希釈液肥を吸入し前記植物に供給する潅水部と、前記液肥供給部から供給された液肥の流量を計測する液肥流量センサーと、前記水供給部から供給された水の流量を計測する水流量センサーと、該混合タンク内の液位を計測する液位センサーと、該液肥供給部及び該水供給部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記水位センサーにより前記混合タンク内の液位が所定の下限を下回っていることを検知すると、該水位センサーにより該液位が所定の上限に達したことを検知するまでの間、閉じていた前記電気的駆動弁を開くように作動させて前記混合タンクに水を供給させ、該水の流量を水流量センサーにより計測し、所要の希釈倍数による液肥の量を演算し、該量の液肥を吐出するように前記微少吐出ポンプを作動させるとともに、前記液肥流量センサーにより計測された液肥の流量及び前記演算された液肥の量の差違を即時に演算し、前記微少吐出ポンプの作動にフィードバックするように構成された自動潅水装置。
前記水供給部は、水道管及び前記混合タンクを接続する水供給路を通じて水を供給するように構成されており、
該水供給路の前記混合タンク側の吐出口は、該混合タンクにおける所定の上限の液位よりも高位置から水を注入するように構成された請求項１記載の自動潅水装置。