JPH0637299Y2 - 灌漑用給水管理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、植物の栽培における潅漑の時期を決めるため
の潅漑用給水管理装置に関し、例えば適当な時期に自動
的に給水を行なう自動化した自動潅漑給水システムに好
適に用いられる給水管理装置に関するものである。

（従来の技術） 植物の栽培における潅漑の時期を決める方法として空中
湿度の変化により判断する方法がある。

従来この方法の一つとして、水を入れた蒸発槽の水の蒸
発前後の水位差（以下「水位差」という）を検知するこ
とにより、湿度の変化を判断する方法が知られており、
この方法で植物の栽培における潅漑の時期を知る場合に
は、植物に対する適当な給水状態を常に確保するために
は0.4mm〜5mm好ましくは0.5mm〜1.2mm程度の水位差を再
現よく検知しなければならないと一般にされている。

そしてこのような水位差を検知する手段としては、従来
フロートスイッチ方式や、電極方式等のものが用いられ
ている。

（考案が解決しようとする課題） しかしながら、フロートスイッチを用いて水位差を検知
する方式のものは分解能が劣り、上記のような微小な水
位差を誤差少なく検知することには限界があるため、植
物の給水状態をできるだけ一定の状態に維持することが
できないという問題がある。

また電極による検知方式では、電極の汚れによる動作点
の変化を招く問題や、水の表面張力による影響で検知誤
差が大きくなり易いという問題があり、あるいは更に電
極位置を定めることが必ずしも容易ではないという問題
もあることなどから、結果として1.2mm程度の水位差を
再現よく検知することには適していないという難があ
る。

これらのことから、水を入れた蒸発槽における上記した
程度の微小な蒸発前後の水位差を精度よく検知できる手
段の開発が求められ、本考案者らはかかる観点から鋭意
検討を重ねて本考案をなすに至ったものである。

ところで、上記のような水の蒸発前後の微小な水位差を
精度よく検知する手段が求められるのは、最終的には常
に育成植物の給水状態を一定に維持する目的を実現する
ためであるから、上記検知手段を含む給水時期検知のた
めのシステムにおいては、一定の空中湿度に対する水の
蒸発速度は一定していることが当然ながら要求されると
ころであるが、例えば内藤文夫氏等の「蒸発散比の応用
による畑地かんがいの合理化に関する研究」（東海近畿
農業試験場研究報告第25号p13〜p43,1972年）におい
て、一定水深の水の蒸発は、この水を入れた容器（槽）
の深さが異なる場合には必ずしも一定でなく、例えば容
器深さが10cmのものと20cmのものでは蒸発の程度が十数
％も異なることが報告されており、したがって精度のよ
い潅漑用給水管理装置を開発するためには、この点も十
分配慮されるべき問題である。

本考案は以上のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的の一つは、蒸発槽の内部に充填した充填水
の重量減を精度よく検知することにより、適正な潅漑時
期を検知することができる装置を提供するところにあ
る。

また本考案の別の目的は、蒸発槽内の充填水の変動を常
に一定したレベル範囲（一定高さの初期レベルから一定
重量減のレベルの範囲）で行わせることにより、空中湿
度の状態に相関して安定かつ一定した水の蒸発状態を再
現でき、したがって育成植物に対する潅漑の状態を常に
好適に維持することができる潅漑用給水管理装置を提供
するところにある。

（課題を解決するための手段） 上記した目的の実現のためになされた本考案よりなる潅
漑用給水管理装置の特徴は、秤の上に載置した蒸発槽の
充填水が蒸発して生ずる重量減を測定して、育成植物に
対する潅漑用給水時期を検知する潅漑用給水管理装置で
あって、上記蒸発槽は、側壁上部の一定位置に充填水溢
流用の吐水口が設けられている大口径の上方開口型の槽
本体と、この槽本体の下部に連通されていると共に、頂
部に充填水溢流のための開放口が設けられている小口径
の連通管とを備え、該連通管の開放口は、上記槽本体の
吐水口よりも一定高低い位置に位置決めされているとい
う構成をなすところにある。

上記槽本体は、形は特に限定されるものではないが、例
えば筒状のものが好ましく用いることができる。また槽
本体の材質は特に限定されるものではないが、例えばポ
リ塩化ビニル、ポリエチレン、金属あるいはこれらの複
合体等を好ましく用いることができる。

上記構成において槽本体に充填水の吐水口を設けると共
に、連通管の開放口を設けて、後者の開放口の高さを前
者の吐水口の高さよりも一定高低くさせているのは次の
理由による。すなわち、水の充填容器である蒸発槽の内
部での充填水の蒸発による重量減を測定するには、上述
した空中湿度に相関した一定の蒸発状態を確保するため
に蒸発槽内の定まった高さ範囲内の変動で重量減を測定
することが望ましい。そこで水の蒸発の測定を開始する
初期位置の水面レベルを本考案では上記連通管の小径の
開放口を設けることで定めるようにしたが、もしこの開
放口を設けないと、水の表面張力により水が吐水口の部
分で盛り上がることがあり、その程度によっては水面レ
ベルがコンマ数mm程度の誤差を生じ、これが、測定重量
減が例えば30g程度であると数ｇ程度の誤差の原因とな
ることが考えられる。このため、このような誤差を防止
する目的で、上記連通管の開放口から充填水が溢流して
からその溢流が停止されて初期水面レベルが与えられる
ようにして、常に安定，一定した初期水面レベルのセッ
トを確保できるようにしたのである。なおこの開放口か
らの水の溢流停止に至る水量は蒸発槽への充填量により
変動するが、これが大きく相違する場合には充填から溢
流停止までの時間が大幅に異なる（数分以上）ことにな
り、これを放置すれば水分蒸発測定の精度を確保し難い
ことになる。そこで本考案において、蒸発槽の槽本体の
側壁上部に、連通管の開放口よりも一定寸法だけ高く充
填水の吐水口を設けて、この吐水口までは充填水が急速
に排水できるようにした。これにより蒸発槽に水を充填
した場合に、吐水口のレベルまでは充填水は該吐水口か
ら急速に排出され、その後、連通管からの溢流により一
定の時間で初期水面レベルに至り、かつ精度のよい初期
水面レベルのセットが与えられる。

蒸発槽の吐水口と連通管の開放口は位置関係は基本的に
は吐水口よりも開放口が低ければよいが、好ましくは１
〜10mm程度の範囲に設定することがよい。これは高低差
が1mm未満の場合には、振動により吐水口及び／又は開
放口から予想しない量の水が排出されて初期条件として
の設定水位に狂いを生ずることがあったり、また周囲温
度等の関係で水の表面張力により開放口からの溢流を生
ずることなく水が盛り上った状態で停止して、蒸発開始
の初期条件の一定化に支障を招く問題があるためであ
る。一方上記高低差が10mmを越える場合には、連通管開
放口からの排水により水位が一定となるまでに時間がか
かりすぎるという難がある。これらのことから槽本体の
吐水口と連通管の開放口の高低差は上記範囲に設定され
ることが望ましい。

槽本体の吐水口は、一般に上方開口型の筒状の槽の側壁
に上端から凹設した切欠きを設けて形成させることがで
きるが、望ましくは槽側壁から径方向外側に延出させた
排出路を設けることがよい。このようにすることで、槽
壁面に沿った水のたれを生ずることなく排出路先端から
水切りよく排水を行わせることができ、また秤の上に水
が溜るような問題を確実に防止することもできるので、
秤の構造についても設計の自由度が増す利点がある。こ
のような排水路として管形式のものやトイ形式のものを
用いることができる。

連通管は槽本体に比べて十分に小さい面積の管とするこ
とがよい。槽本体の口径としては100〜300mm程度である
ことが好ましい。槽本体の口径が100mm未満では蒸発槽
中の水の量が少ないので、例えば温度が高くなれば水温
が高くなって水が蒸発しやすくなる等の温度の影響を受
けやすくなって、水の蒸発が空中湿度に相関しにくくな
り、他方、口径が300mmを越えると槽本体の吐水口から
初期水面レベルに至るまでの水の水流に時間がかかる傾
向を招く。また連通管の口径としては１〜5mm程度とす
ることが好ましい。口径が1mm未満では槽本体の吐水口
から初期水面レベルに至るまでの水の溢流に時間がかか
り、他方口径が5mmを越えると開放口の部分で水が盛り
上って初期水面レベルに誤差を生じ易くなる傾向を招
く。連通管の形状は特に限定されるものではないが、上
端の開放口から溢流した水の水切りがよいように垂直方
向に延びる管の下端を逆錐として下端を尖頭形にする形
状とすることが好ましく採用される。

本考案における秤は、一般に防水性を有するものが好ま
しく使用される他には原理的に特にその種類、形状を限
定されるものではないが、本考案の潅漑用給水管理装置
を安価に構成させるためには軽量にロードセルを用いた
ものが好ましく採用される。特に、本考案においては上
述した槽本体の吐水口及び連通管の開放口の関係によ
り、測定開始時点の初期水面レベルを機械的にセットで
き、したがって初期水面レベル時点での重量が十分精度
よく与えられるようになっているという構成と相俟っ
て、この初期水面レベル時点での重量から一定重量減じ
た重量を検出できる一点検知型のものを用いることがで
き、このような秤を用いることで装置を安価に提供でき
る利点がある。このような一点検知型の秤としては、例
えば予め定めた一定の重量を閾値として、計量している
重量がこの閾値を下回った時点で検出信号を出力する方
式のものを例示することができる。なお秤と共に信号識
別回路等を組合せて、重量減の大きさを複数設定し、こ
れらの複数の重量減の状態を適宜検出する方法の重量減
検出手段を用いてもよい。このようにすれば、植物の成
長に見合って給水量を増大させるとが適当なシステムを
構成することも可能となる。

（作用） 本考案は前記の構成をなすことによって、測定開始の前
に蒸発槽に少し多めの水を充填することで、まず槽本体
の吐水口を越えた分の水は該吐水口から急速に排水さ
れ、吐水口からの排水が止まった後、連通管の開放口か
ら水が溢流し更にこの溢流水が停止することで、蒸発槽
内の充填水の測定開始時点の初期水面レベルが機械的に
正確しかも常に一定したレベルで与えられ、この後、空
中湿度に相関した速度で水が蒸発した結果としての水の
重量減を秤で秤量し、これにより潅漑時期を正確に検知
することができる。しかもこの測定の開始から終期に至
る間の充填水と蒸発容器の関係は、測定毎に変化するこ
とがなく、常に一定した関係で与えられるので容器形状
等に影響されて蒸発の測定に誤差を招くことがない。

（実施例） 以下本考案を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は本考案よりなる潅漑用給水管理装置の実施例１
の構成概要を示したものであり、この図において１は蒸
発槽の槽本体、２はその槽本体の側壁上部に凹設されて
いる吐水口、３は槽本体１の下部から径外方に延出され
更にＬ型に屈曲して上方に延出された連通管であり、そ
の管の上端は絞られた小さな口径の開放口４とされてい
る。

５は例えばストレーンゲージ等を使用したロードセル型
の秤である。

以上の構成の装置において、槽本体１に吐水口２を越え
る程度の水を充填すると、この充填水は該吐水口２から
まず急速に排水される。吐水口２からの排水が止まる
と、次に連通管３の上端開放口４から水が溢流し、これ
は槽本体１内部の水面レベルが該開放口４のレベルに至
るまで継続する。そして槽本体１内部の水面レベルが開
放口４のレベルに達すると、開放口４からの溢流水は停
止し、これによって槽本体１内の充填水の測定開始時点
の初期水面レベルが与えられる。この初期水面レベルは
以上により機械的に正確にかつ測定の繰返し毎にも上記
の一連の動作で常に一定したレベルで与えられる。

以上の初期水面レベルが与えられた槽本体１をそのまま
の状態で放置すると、該槽本体１内の充填水は、空中湿
度に相関した速度で蒸発し、その結果、水の重量は漸次
減少する。そして秤５でその重量の変化状態を計測し、
これが該秤５に予め設定したおいた一定重量、例えば初
期水面レベルで槽本体１等及び充填水の重量が1500gで
あったとすると、1470gの一定重量を下回った時に秤が
検出信号を出力するようにしておけば、この信号の出力
により潅漑必要時期が正確に検知される。

上記した構成においては、例えば槽本体の口径が20cm程
度である場合に、一般に0.5〜1.2mm（0.5mmで水の重量
に換算すると約15gであり、約30gの重量差を検知すると
すると約1mmの水位差に相当）程度の水位差を検知する
ことが要求されるが、上記構成の装置によれば±3g程度
の精度で潅漑の必要時期を検知することができる。

なお上記の秤で検出した信号により、人為的に潅漑を行
なってもよいが、一般的には信号を潅漑のための給水装
置の作動信号とし、これによって所定量の潅漑を植物に
対して与えるようにすることができる。またこれに連動
して、槽本体に対しても適当量の水を充填させるように
設けた給水手段を作動させて、上記した一連の動作によ
る初期水面レベルのセットを行なわせるようにシステム
を構成させておくことが好ましい。このような給水手段
としては、例えば電磁バルブをタイマーで一定時間開く
ことで所定水量の給水を行なわせる給水手段を設ける形
式のものを例示することができる。

第２図は秤に一般的なバネ秤を用いた本考案の実施例２
を示したものである。

この図に例示された例も実施例１と同様の動作で同様の
効果を得ることができ、構成も形状の相違はあるものの
実質的には同様のものであるので、第１図の構成と実質
的に同様の部材には符号に10を加えて付して示し、その
説明は省略した。

第３図は、槽本体21の吐水口22に管型の排水路27を設け
た実施例３を示しており、その他の構成は実施例１と同
様であるので、同様の部材には符合に20を加えて付して
示しその説明は省略した。

この例においては、吐水口22からの排水が、槽本体１に
対して水切りよく排水されるという利点がある。

第４図は、実施例３の管型排水路をトイ型排水路37に変
更すると共に、連通管33を、槽本体31から径外側に延出
された通水管とこの通水管から垂直方向の上下に延出さ
れた垂直管とで構成させたという特徴があり、更にこの
垂直管の下端には逆錐形状の尖頭下端36を設けて、連通
管33の開放口34から溢流した水の水切りが好適に得られ
るようにしたという特徴がある。

その他の構成は実施例１と同様であるので、同様の部材
には符合に30を加えて付して示しその説明は省略した。

次に本考案装置の効果を確認するために、蒸発槽に水を
十分に充填し、排水が止まった時点の初期水面レベルの
バラツキを重量により測定する操作を、本考案例の装置
（参考例１）と従来例の装置（参考例２）とについて夫
々行ないその結果を下記に示した。

参考例１ 上記第３図の装置を使用して、蒸発槽の槽本体に排水パ
イプ27からの排水が生ずるまで十分に水を充填し、この
後、連通管開放口からの流水が止まり水面レベルが安定
した時点で重量を測定する操作を３回繰返して行なっ
た。その結果は下記表に示した通りであり、そのバラツ
キは1g程度の微小なものであった。

なお使用した装置は、次の寸法のものとした。

槽本体21の口径 202mm 底面から排水パイプ27までの高さ 53mm 連通管開放口24の口径 3mm 槽本体底面から開放口24までの高さ 49mm 参考例２ 連通管を設けない他は、第３図と同一の構成，同一の寸
法の槽本体を使用して、排水パイプ27からの流水が止ま
り水面レベルが安定した時点で重量を測定する操作を20
回繰返して行なった。その結果は下記表に示した通りで
あり、そのバラツキは最大25g程度と上記参考例１に比
べて大きなものであった。

これらの参考例1,2の結果より、従来装置に比べて本考
案装置は、充填水の蒸発重量減の測定が精度よく行なえ
ることが分る。

（考案の効果） 以上述べた如く、本考案よりなる潅漑用給水管理装置に
よれば、空中湿度の変化を、蒸発槽の水の蒸発による水
位変化（実際には重量域の変化）で検知することによ
り、空中湿度の変化の状態を正確にかみしながら、育成
植物に必要な潅漑の時期を知ることができるという効果
がある。

しかも本考案の装置では、測定を開始する時点の初期水
面レベルを常に一定に保つことができるので、自動化し
た装置でも蒸発槽の形状に影響されることなく安定，一
定した測定を行なうことができ、適正な時期に必要かつ
十分な量を給水でできるという従来にない優れた効果も
発揮される。

更にまた、測定開始時点の初期水面レベルを機械的に正
確にセットできるので、秤については重量減の一点の重
量のみを検知する方式のものを利用することもでき、操
作が簡単でまた簡易な検出手段を利用でき、この種の潅
漑用給水管理装置においてコスト的に大きな割合いを占
める秤に安価なものを使用できる結果、全体として安価
な装置の提供が可能となる利点もあり、その実用上の効
果は極めて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本考案よりなる潅漑用給水管理装置の実施
例１の構成概要一例を示した斜視図、第２図は同実施例
２の構成概要を示した斜視図、第３図及び第４図は槽本
体の吐水口に排水路を設けた実施例3,4の構成概要を示
した斜視図である。 1,11,21,31…槽本体 2,12,22,32…吐水口 3,13,23,33…連通管 4,14,24,34…開放口 5,15,25,35…秤、36…尖頭下端 27…管型排水路、37…トイ型排水路

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】秤の上に載置した蒸発槽の充填水が蒸発し
   て生ずる重量減を測定して、育成植物に対する潅漑給水
   時期を検知する潅漑用給水管理装置であって、上記蒸発
   槽は、上部一定位置に充填水溢流用の吐水口が設けられ
   ている大口径の槽本体と、この槽本体の下部に連通され
   ていると共に、頂部に充填水溢流のための開放口が設け
   られている小口径の連通管とを備え、該連通管の開放口
   は、上記槽本体の吐水口よりも一定高低い位置に位置決
   めされていることを特徴とする潅漑用給水管理装置。
2. 【請求項２】上記連通管の開放口と槽本体の吐水口の高
   低差が１〜10mmの範囲内であることを特徴とする請求項
   １に記載した潅漑用給水管理装置。
3. 【請求項３】上記秤による充填水重量減の検出が、予め
   定められた一定重量を閾値として行なわれることを特徴
   とする請求項１又は２に記載した潅漑用給水管理装置。
4. 【請求項４】上記吐水口から槽本体の径方向外側に延出
   した排水路が設けられていることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載した潅漑用給水管理装置。
5. 【請求項５】上記連通管が、槽本体の側壁から径方向外
   側に延出された通水管と、この通水管から垂直方向の上
   下に延びた垂直管とからなり、該垂直管の下端が逆錐形
   の尖頭下端を有することを特徴とする請求項１乃至４の
   いずれかに記載した潅漑用給水管理装置。