JPS589650B2 - 植物への自動給水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は鉢、プランター、庭園または畑地等で生育して
いる草菜類および花丹類に自動的に水を供給する装置に
関するものであり、目的は対象植物に長期間、理想的に
水を供給でき、かつコードレス化を可能とした装置を提
供することにある。

従来、植物への自動給水装置としては、まず第１に土壊
中の水分を抵抗値の変化として測定する土壊水分検出器
を用い、乾燥状態を検知して給水する装置が考案されて
いる。

かかる装置においては水分検出に問題があり、土壊と水
分検出用電極との接触抵抗が非常に大となり検出感度が
悪い。

さらに土壊中の塩類濃度および土壊温度により同一の水
分値であっても抵抗値に大きなバラツキが生じ、また寿
命が短いという欠点があった。

それ故、上記装置による自動給水装置においては、誤動
作により植物体の根付近が過湿になったりまた乾燥しす
ぎるという危険性があった。

第２の装置としては、タイマーにより電磁弁またはポン
プを作動させて定期的に水を補給するものであり、この
場合は、土壊水分、天候に無関係の給水のため、第１の
装置よりもさらに大きな危険性を伴っていた。

ところで植物の葉面からの水分の蒸散量や、また耕作地
における地面からの水分の蒸発量は、気温、日射量土壊
水分、湿度の因子に左右されるが、中でも日射量と気温
に大きく左右される。

さらに日射量と気温とは大きな相関がある。

そして日射量が多い場合（気温も高い）は、蒸発散作用
も活発になり土壊中の水分が減少するとともに植物の水
分要求量も活発になる。

それ故、日射量の多い場合に、植物根へ十分給水が行な
われ、反対に雨天や夜間で植物や畑地の蒸発散量のほと
んどない場合には給水が行われないことが好ましい。

本発明は上記植物体の根の水分要求量が日射量と密接な
関係があることを応用して給水するものであり、前記従
来の欠点を完全に克服できたものである。

本発明の特徴とするところは太陽電池により電気エネル
ギーに変換された日射量を蓄電器により蓄え、蓄えられ
たエネルギーに相当する量の水、すなわち積算日射量に
比例した水を植物体に供給する装置である。

以下図面にしたがって説明する。

第１図において太陽電池１は受光面に照射される太陽エ
ネルギの強度に応じた電気エネルギを発生し、それは逆
電流防止ダイオード２を介して蓄電部３に充電される。

電磁弁駆動回路部４は、蓄電部３と並列に接続されてお
り、蓄電部３の電圧が一定値以上に達すると駆動回路が
働き、電磁弁５が通電状態となり、水は給水管６を通っ
てかん水パイプ７より植物体８に供給される。

蓄電部３としては、鉛蓄電池やＮｉ−ｃｄ蓄電池のよう
な二次電池もしくはＩＦ〜１００Ｆの容量をもつ大容量
コンデンサーが用いられる。

第２図は自動かん水装置の制御回路図の一例であり、太
陽電池１により発生した電気エネルギーは蓄電部のコン
デンサ９に蓄えられる。

コンデンサー９の出力電圧は蓄積電気量すなわち受光面
への日射の積算量にほぼ比例して増大する。

コンデンサー９と並列に接続された駆動回路部４におい
ては、トリガー素子１０、たとえばユニジャンクション
トランジスターのゲート電圧はコンデンサ９の出力電圧
が上昇しても一定に保つようにツェナーダイオード１１
により規制されており、ゲート電圧よりも増大したコン
デンサー９の出力電圧はトリガー素子１０のアノード電
圧として加わりトリガー素子１０がＯＮ状態となり、ト
ランジスター１２を導通状態にするため、電磁コイル１
３にＤＣ電流が流れコンデンサー９の放電が終るまで電
磁弁５が開放して、給水が行なわれる。

コンデンサーの放電が終了すると同時にトリガー素子１
０はＯＦＦ状態に戻り再びコンデンサ９への充電が開始
される。

蓄電部３には二次電池を直列に接続して用いることもで
きる。

この場合、トリガー素子１０のゲート電圧は二次電池の
充電状態の電圧に等しくし、ＯＮ状態になる電圧（トリ
ガー電圧）は過充電時の電圧になるよう設定するように
駆動回路部４は構成される。

さらに電磁弁の開閉による給水にかえて、ポンプの駆動
による給水．も同様の構成により可能である。

本発明による自動給水装置における給水量および給水間
隔は、太陽電池１の出力、蓄電部３の電気容量、および
日射量により決まってくる。

すなわち一定の日射量および太陽電池出力のもとでは蓄
電部３の電気容量が大の場合は給水間隔は長くなり、一
回の給水量は多くなる。

反対に蓄電部３の電気容量が小さい場合には給水間隔は
短く、一回の給水量は少くなる。

また一定の太陽電池出力および蓄電部容量のもとでは、
給水間隔は日射量の任意値（太陽電池の変換効率が一定
の場合、蓄電部の容量に対応）に規定され、快晴で強日
射量の場合、すなわち植物からの水の蒸散量が多い場合
は給水間隔が短くなり、薄ぐもりや雲が多く日射量が少
ない場合（植物体からの水の蒸散が少）は給水間隔が長
くまた雨天や夜間は蓄電部３には電気が貯えられないた
めに給水は行なわれない。

以上のように本発明による自動給水装置は、植物の株数
や栽培面積に応じて太陽電池１出力と蓄電部３容量を決
めることにより、植物体への日射量に比例した給水が可
能となり、タイマーによる定期的な給水法や、土壊水分
計による給水法における不都合点を完全に解消でき、植
物に対して、理想的な給水装置を提供できる。

実施例 １ １０ａの畑地かんがいに用いる場合 １０ａの畑地における盛夏、快晴日の野菜畑における蒸
発散量は１日当り５〜６ｍ３に達する。

出力容量１５．０Ｖ５００ｍＡ（入射エネルギー１００
ｍ−Δ一のとき）の太陽 電池１を用い蓄電部３には１２Ｖ，２．ＯＡＨの鉛蓄電
池を用いる。

１−８ｋｇ／ｃｍ’の水圧の水道管に直結された電磁弁
５はＤＣ１２Ｖ，２Ａで作動し、５０ｌ／ｍｉｎの流量
が得られる。

電磁弁５を通過した水は給水管６を通ってかん水パイプ
７の孔より栽培植物８の株元に供給される。

電磁弁駆動回路４のゲート電圧は蓄電部３に使用してい
る鉛蓄電池の充電状態の開放電圧である１２．６Ｖに設
定し、トリガー電圧は上記鉛蓄電池の過充電々圧である
１３．８Ｖに設定する。

夏期、快晴日に上記太陽電池から得られる電気量は５Ａ
ｈであり用いられる鉛蓄電池の充電効率を８０％として
も、該鉛蓄電池を２回充放電させることができる。

１回の放電によるかん水量は５０ｌ×６０ｍｉｎ＝３ト
ン／回、２回／１日では６トン／日のかん水が可能であ
り、１０ａの畑地における盛夏時の蒸発散量を十分補う
ことができる。

実施例 ２ フラワースタンド上の鉢物の給水 第３図はフラワースタンド上の鉢物へ本発明による自動
給水装置を適用した例である。

図において１は３．６Ｖ５ｍＡ （入射エネルギー１０
０ｍｗ／ｃｍの場合）の出力を持つ太陽電池で内部に
逆電流防止ダイオードをそなえている。

２１は蓄電部およびポンプ駆動回路を内蔵した制御ボッ
クスであり、リード線２２で太陽電池１と、さらにリー
ド線２３でポンプ２４と電気的に接続されている。

制御ボックス２１内の蓄電部には耐圧３．５Ｖ，２０Ｆ
のコンデンサーが用いられ、また駆動回路はゲート電圧
２．４Ｖ，Ｈガー電圧３．０■に設定されている。

ポンプ２４はＤＣ３．０〜１．ＯＶで駆動し上記２０Ｆ
のコンデンサーの１回の放電で約２ｌの水を給水タンク
２５よりくみ上げフラワースタンド２６上に置かれた鉢
物２７に給水パイプ２８を通し給水できる。

夏期晴天時の日射エネルギーは約１００ｍｗ／ｃｍ’で
あり、上記太陽電池１と２０Ｆのコンデンサーを蓄電部
として用いた場合約３．５ｈｒに一回鉢物に給水が自動
的に行なわれる。

もちろん夜間や雨天時には給水は行なわれない。

以上のように本発明による自動給水装置は、植物の蒸散
量および畑地の蒸発散量ともつとも相関の高い日射量の
積算値を基準にした装置であり、かつ家庭用から営農用
までその適用範囲が広い点本発明の工業的価値は大なる
ものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による自動給水装置の構成図、第２図は
同装置の制御回路図、第３図は本発明装置を装置したフ
ラワースタンドの構成図である。 １・・・・・・太陽電池、３・・・・・・蓄電部、４・
・・・・・電磁弁回路部、５・・・・・・電磁弁、６・
・・・・・給水管、７・・・・・・かん水パイプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 植物栽培の培地に給水するものであって、太陽電池
   、蓄電部、ポンプおよび電磁弁の一方または双方よりな
   る給水部を駆動する駆動回路を備え日射量に応じて得ら
   れる上記太陽電池よりの電力を上記蓄電部に蓄え、該蓄
   電部の蓄積電気量が所定値時にその蓄電電力により給水
   部を駆動し、自動給水を行なうように構成してなる植物
   への自動給水装置。 ２ 蓄電電気量と出力電圧が直線特性を示す蓄電部を用
   いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の植
   物への自動給水装置。 ３ 蓄電部として二次電池を用い、該二次電池の過充電
   時の電圧上昇を検知して作動する給水部の駆動回路を有
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の植
   物への自動給水装置。