JP2000041509A

JP2000041509A - 太陽電池式自動散水栓

Info

Publication number: JP2000041509A
Application number: JP10232268A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Tsuchiya; 勝久土屋
Original assignee: Toto Ltd
Current assignee: Toto Ltd
Priority date: 1998-08-03
Filing date: 1998-08-03
Publication date: 2000-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】電池交換や外部電源からの給電配線を必要と
せず、小型の太陽電池でも動作が可能であり、また散水
・水やり等の設定を自動で行える自動散水栓を提供す
る。【解決手段】太陽電池式の自動水栓において、太陽電
池の発電力により発生した電気を二次電池に充電させて
装置の電源とすることで日照量の変化に関わらず電源を
確保し、また日照量の変化を検知することで散水を自動
的に行えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は使用者の動作設定に
基づいて散水・水やり用の管路を自動開閉させる自動散
水栓に係り、特に太陽電池を電源およびセンサとして動
作するのに好適な低消費作動方式と日照量検知方式を用
いた自動散水栓に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、散水・水やり用としての管路の開
閉装置（電磁弁）と別体あるいは一体の制御器によりな
り、使用者の動作設定に応じて制御器が電磁弁を開閉さ
せる自動散水栓が知られている。これらの自動散水栓
は、電池あるいは外部より供給される電源により駆動さ
れるため、電池の交換あるいは外部電源からの配線を設
けていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
自動散水栓では、装置の電源となる電池の交換や外部電
源からの給電配線を必要としていた。これに対し、問題
解決の為、単に太陽電池と一般的な電磁弁を組み合わせ
たものも検討されてはいるが、小型の太陽電池の発電力
によって自動散水栓の回路の消費をまかなうことは困難
であり、ましてや雨天時等に発電力が低下といった問題
も考えられ、実用化には至っていない。

【０００４】さらに、従来の自動散水栓では、使用者が
散水・水やりの設定や時計の時刻設定をしておく必要が
あるといった不便な面もあった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、電池交換や外部電源からの給電配線を必要
とせず、小型の太陽電池でも動作が可能であり、また散
水・水やり等の設定を自動で行える自動散水栓を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１では、太陽電池の発電力により発生した電気
を二次電池に充電させて装置の電源とすることで、日照
量の変化に関わらず電源を確保するようにした。なお、
太陽電池の発電力をそのまま装置の電源として供給でき
るように、併せて構成してもよい。また、電磁弁は自己
保持機能を有しており、通常は弁体の位置が保持される
ため開閉の弁体移動時のみ電力を必要とする。弁体の移
動をソレノイドに流れる電流変化により検知すること
で、コンデンサに蓄えた電磁弁駆動電源を必要最小限使
用することで省電力化し、さらに制御器部は定期的に動
作を停止させることで全体の消費を抑えたことから、太
陽電池の利用を可能とする。

【０００７】さらに、請求項２では、太陽電池により二
次電池が充分に充電されるまでの間は動作しないように
した。これにより、太陽電池による二次電池への充電が
充分にされないうちに消費されることにより動作が不安
定になることを防ぐことができる。

【０００８】さらに、電源用の太陽電池の状態を検知す
ることにより昼夜を認識して時間設定なしに朝夕に自動
的に電磁弁の開閉動作を実施させるようにした。また、
朝から夕までの日中時間から季節を認識して散水・水や
りの吐水間隔を自動的に調整させるようにした。また、
認識した季節から散水・水やりの吐水間隔のパターンを
切り替える。また、昼中の日照量を認識して夕の散水・
水やりの停止を含めて吐水時間を自動的に調整させるよ
うにした。また、前日の昼中の日照量と総吐水時間を認
識して朝の散水・水やりの吐水時間を自動的に調整させ
るようにした。また、数日間の日照量と総吐水時間を認
識して散水・水やりの吐水時間を自動的に調整させるよ
うにした。これらにより、電源としての太陽電池の状態
を定期的に監視することにより日照量の変化から朝夕・
季節等を判断して、時間設定無しに適切な朝夕の自動散
水が可能となる。本願請求項３から請求項８の発明であ
る。なお、太陽電池の状態として検知する情報としては
電圧や電流でもよいし、あるいは電圧や電流の経時変化
であってもよい。

【０００９】さらに、電源用の太陽電池の状態を検知す
ることにより、夜であると認識している時は電磁弁の開
動作を行わせない等して、自動吐水動作しないようにし
た。また、電源用の太陽電池の状態を検知する間隔を、
前日の朝夕の時間から推定される昼間や夜間の時間帯は
延ばすことにより検知処理に消費される電力を抑えるよ
うにした。これらにより、不必要な処理・動作による電
源消費を抑えて太陽電池による電源を確保することが可
能となる。本願請求項９および請求項１０の発明であ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明をより理解しやすくするた
め、以下に図を用いて詳説する。

【００１１】

【実施例】本発明の太陽電池式自動散水栓の実施例の構
造を図１に、その回路図を図２に、その動作を表すフロ
ーチャートを図３から図７に示した。図１において、Ａ
は水等の流体が流れる管路の開閉を行う電磁弁であり、
Ｂの制御器により開閉される。制御器Ｂは散水・水やり
の時間及び間隔等を設定・表示するスイッチ等の入力操
作器ＣとＬＥＤランプ等の出力表示器Ｄを有する。図２
において、ほとんどの部分は前記の制御器Ｂに含まれ
る。１は回路全体を制御するマイコンであり、発振子１
３の発生するシステムクロックにより動作する。

【００１２】太陽電池２は、例えばセル数が８個程度の
太陽電池２１および２２を直列に接続したものであり、
光を受けることにより電圧Ｖ２を発生する。装置の電源
となる二次電池３は、太陽電池２より逆流防止のダイオ
ード１０を介して充電される。ツェナーダイオード１１
は、二次電池３が過度に充電されないように電圧Ｖ１を
制限すると共に、太陽電池２に対して適当な負荷電流が
継続して流れるようにする。電解コンデンサ１５は、電
磁弁Ａの駆動時に必要な瞬間的な電流を確保するために
二次電池３より抵抗１４を介して充電されて、電圧Ｖ３
がラッチング型電磁弁駆動回路５に供給される。ラッチ
ング型電磁弁駆動回路５は、電磁弁Ａ部のソレノイド５
０１とトランジスタ５０２〜５０５により構成される。

【００１３】マイコン１のＰＯ１出力をＨｉにすると、
トランジスタ５０２及び５０３がＯＮし、ソレノイド５
０１に図中、右から左に向かって電流が流れ、プランジ
ャが動き電磁弁Ａが開弁する。その後にＰＯ１出力をＬ
ｏとしてソレノイド５０１への電流をＯＦＦしても電磁
弁Ａは開弁状態を維持する。閉弁時は、マイコン１のＰ
Ｏ２出力をＨｉにすると、トランジスタ５０４及び５０
５がＯＮし、ソレノイド５０１に図中、左から右に向か
って電流が流れ、プランジャが開弁時とは逆方向に動き
電磁弁Ａが閉弁する。その後にＰＯ２出力をＬｏとして
ソレノイド５０１への電流をＯＦＦしても電磁弁Ａは閉
状態を維持する。

【００１４】抵抗１２は、ソレノイド５０１に流れる電
流値を電圧Ｖ４に変換するための抵抗であり、ボトム検
出回路６は電圧Ｖ４によって電磁弁の作動信号であるボ
トム信号を検出する回路である。この動作詳細は特願平
０８−３３４６８１に説明されている。

【００１５】電磁弁のプランジャが閉状態から開状態に
作動する時、ソレノイド５０１の電流変化にボトム（変
曲点）が発生する。この変化を抵抗１２で電圧に変換
し、抵抗６０２とコンデンサ６０３からなるフィルタと
コンパレータ６０１を用いてパルス化し、マイコン１が
ＰＩ３入力として監視することで電磁弁の作動完了を確
認し、ソレノイド５０１を流れる電流を停止させること
が出来る。このことにより、電磁弁駆動のための電力を
必要最小限に抑えることが可能となり、太陽電池２での
電源供給を可能とした。

【００１６】利用者はスイッチ入力検出回路１６を操作
することにより、電磁弁開時間（あるいは散水量）や散
水間隔（あるいは１日の散水回数）等の項目をマイコン
１に設定することにより、電磁弁Ａを開閉して自動散水
運転をさせたり、手動操作で電磁弁Ａを開閉させたりす
る。

【００１７】マイコン１は、利用者にその操作内容を確
認させるためにＬＥＤランプ表示回路１７に操作・設定
された情報を表示させる。また、ＬＥＤランプ表示回路
１７による消費電力を抑えるためにスイッチ入力検出回
路１６の操作を確認してから所定時間のみ表示させるこ
とも出来る。マイコン１は、装置の消費電力を抑えるた
めに、電磁弁の開閉駆動時とスイッチ操作を検知してい
る時を除いて、低消費モードに入り電気の消費を抑え
る。低消費モード中のマイコン１は、発振子１３による
時間カウントのみを定期的に起動して確認する。尚、ス
イッチ操作を確認した時と電磁弁駆動時刻になったとき
には直ちに通常モードへ移る。マイコン１は二次電池３
の電圧Ｖ１を監視する事により、充分に充電される前あ
るいは不足したときは電源を消費する処理・動作を抑え
て充電完了を待つ。

【００１８】太陽電池は照度に応じて流せる電流が比例
する。その特性から日照度検出回路４にて定期的に負荷
抵抗４０１あるいは４０３に電流を流したときの電圧Ｖ
２をコンパレータ４０８にてマイコン１のＰＩ６入力の
日照度信号として監視して日照度を判断する。トランジ
スタ４０２あるいは４０４はマイコン１のＰＯ４あるい
はＰＯ５出力Ｈｉの時のみ負荷抵抗４０１あるいは４０
３に電流を流す。負荷抵抗４０１，４０３は、日照度か
ら夜、日中（晴れ）、日中（曇り）等を判別するために
数段階の別の抵抗値を使用する。

【００１９】マイコン１のＰＩ６で定期的に監視した電
圧による日照度信号とそのときの負荷抵抗４０１，４０
３の抵抗値から判定した日照度を元に朝（日の出）と夕
（日の入り）を判定して日中に定期的に電磁弁を所定時
間開閉して散水・水やりを実行させる。尚、前回の日照
度の判定が夜で今回が日中の場合を朝（日の出）とし、
同様に前回の日照度の判定が日中で今回が夜の場合を夕
（日の入り）と判断する。

【００２０】例えば１日に朝夕２回散水の場合は、時刻
を設定することなく朝夕の自動判断により散水・水やり
が可能となる。朝と判断した時刻から夕と判断した時刻
までの日中時間から季節を判断できそれにより散水・水
やりの吐水間隔を調整させたり、吐水パターンを夏は１
日２回から冬は１週間に１回程度まで切り替えることが
可能となる。日中の日照度の記録から日照が少ないとき
には散水・水やりの吐水時間を減らすなどの調節も可能
となる。また、夜間は太陽電池による発電が難しいため
電磁弁の動作は避けることも可能となる。

【００２１】これらの日照度の検知は朝夕をが優先のた
め、前日の朝夕の時刻より予想される時刻に例えば５分
間隔等の早い間隔で確認を行い、日中や夜間は検知間隔
を開けて例えば３０分や１時間間隔で検知させて確認の
ために流す電流を減らすことも可能となる。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、上記構成により次の効果を発
揮する。請求項１の構成によれば、太陽電池の電源によ
り配線工事や電池交換が不用となり、省電力化により電
磁弁さらには本体の小型・軽量化が望める。

【００２３】また、請求項２、９、１０構成によれば、
必要ない動作を減らして省電力図ることができる。

【００２４】また、請求項３，４，５，６，７，８の構
成によれば、電源としての太陽電池を日照度検知のため
のセンサとして兼用できる。また、季節により変化する
朝夕の散水・水やり時間を自動的に検知した朝夕時刻に
調整し利用者の設定の負荷を減じさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の構造の概略を示した図。

【図２】本発明の実施例の回路の概略を示した図。

【図３】本発明の実施例の基本動作の概略を示したフロ
ーチャート。

【図４】本発明の実施例の電磁弁開の概略を示したフロ
ーチャート。

【図５】本発明の実施例の電磁弁閉の概略を示したフロ
ーチャート。

【図６】本発明の実施例の太陽電池電圧確認の概略を示
したフローチャート。

【図７】本発明の実施例の昼夜等判定の概略を示したフ
ローチャート。

【符号の説明】

Ａ…電磁弁、Ｂ…制御器、Ｃ…入力操作器、Ｄ…出力表
示器、１…マイコン、２…太陽電池、３…二次電池、４
…日照度検出回路、５…ラッチング型電磁弁駆動回路、
６…ボトム検出回路、１０…ダイオード、１１…ツェナ
ーダイオード、１２…抵抗、１３…発振子、１４…抵
抗、１５…電解コンデンサ、１６…スイッチ入力検出回
路、１７…ＬＥＤランプ表示回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁弁と前記電磁弁の制御を行う制御器
とを有し、使用者の動作設定に基づいて吐水及び止水の
自動吐水動作を行う自動散水栓において、前記電磁弁と
前記制御器の駆動電源として太陽電池により発電された
電気を充電する二次電池を用いることを特徴とする太陽
電池式自動散水栓。
【請求項２】前記二次電池が所定量まで充電されるま
での間は自動吐水動作しないことを特徴とする請求項１
記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項３】前記太陽電池の状態を検知することによ
り昼夜を認識し、朝夕に自動吐水動作を行うことを特徴
とする請求項１から２記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項４】前記太陽電池の状態を検知することによ
り日中時間から季節を認識し、自動吐水動作の動作間隔
を自動的に調整することを特徴とする請求項３記載の太
陽電池式自動散水栓。
【請求項５】前記太陽電池の状態を検知することによ
り日中時間から季節を認識し、認識した季節から自動吐
水動作の動作間隔パターンを切り替えることを特徴とす
る請求項４記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項６】前記太陽電池の状態を検知することによ
り昼中の日照量を認識し、夕の自動吐水動作の停止及び
吐水時間の自動調整を特徴とする請求項３記載の太陽電
池式自動散水栓。
【請求項７】前記太陽電池の状態を検知することによ
り前日の日照量を、及び前日の総吐水時間とを認識し、
自動吐水動作の吐水時間を自動調整することを特徴とす
る請求項３記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項８】前記太陽電池の状態を検知することによ
り所定日数の日照量を、及び所定日数の総吐水時間を認
識し、自動吐水動作の吐水時間を自動調整するこことを
特徴とする請求項３記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項９】前記太陽電池の状態を検知することによ
り、夜を認識している時は自動吐水動作を行わせないこ
とを特徴とする請求項３記載の太陽電池式自動散水栓。
【請求項１０】前記太陽電池の状態を検知する間隔
を、前日の朝夕の時間から推定される昼間と夜間の時間
帯は延ばすことにより、検知処理に消費される電力を抑
えることを特徴とする請求項３記載の太陽電池式自動散
水栓。