JP2003143978A - 降霜感知自動散水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 商用電源が引かれていない所で散水のみだけ
ではなく止水動作も所定温度で自動的に行い茶畑の降霜
予防の散水作業の軽減化を図った降霜感知自動散水装置
を提供する。 【解決手段】 所定温度になると、電磁弁Ｂ５が開き室
Ｃ１４の水が排出されるため、ダイヤフラム９が上昇し
室Ａ１２と室Ｂ１３が繋がり、バルブ入口１０の水がバ
ルブ出口１１に流れ、散水される。温度が上昇し、所定
温度になると電磁弁４が開くため室Ａ１２の水が室Ｃ１
４に供給されてダイヤフラムが下がり室Ａ１２と室Ｂ１
１は遮断され、散水が停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、茶畑の茶葉を霜か
ら守るための降霜感知自動散水装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】茶畑の茶葉を霜から守るための方法とし
て防霜ファンやスプリンクラ方式が従来より用いられて
いる。後者のスプリンクラ方式は周囲が所定温度に低下
したとき霜が降りないように茶畑に水を散水するもので
ある。従来の降霜散水装置は、商用電源のない所で動作
させるためセンサにガス式を採用し、所定温度、例えば
２℃になったときに散水を自動的に行い、止水は手動で
行っている。

【０００３】図６に従来の降霜感知散水装置の一例を示
す。バルブ内はダイヤフラム６１により仕切られた上室
６３と下室６２の２つが形成されている。まず、注入レ
バー６４ａを操作してバルブ６４を開きダイヤフラム式
バルブ６７の入口の水をダイヤフラムの上室６３に注入
することによりダイヤフラム６１を下降させＩＮ側とＯ
ＵＴ側の間を遮断してバルブを閉じる。そして、この状
態で注入レバー６４ａを操作してバルブ６４を閉じるこ
とにより止水の状態を作る。

【０００４】つぎにレバー６５ａの操作を行ってバルブ
６５を開きダイヤフラムの上室６３の水をガス式センサ
に接続しておく。このように設定することにより、例え
ば温度が２°Ｃ（固定）になったとき、ガス式センサ６
６がこれを検知してダイヤフラム上室６３の水を外部に
排出する。ダイヤフラム６１は上部に移動してＩＮ側は
ＯＵＴ側に接続されＩＮ側の水は出口へと流れる。これ
により図示しないスプリンクラにより散水が行われる。

【０００５】このように散水は自動であるが、止水はで
きないため、温度が上昇し霜がおりない状態、例えば温
度６℃ぐらいになったとき雨具を付けて（散水状態のた
め）止水の作業をすることとなる。注水レバー６４ａに
よりバルブ６４を開いてダイヤフラム６１の上室６３に
注水した後、再度レバー６４ａを操作してバルブ６４を
閉じる作業を多数のダイヤフラム式バルブについて行
う。１つのダイヤフラム式バルブで動かせるスプリンク
ラは所定数に決まっているため、例えば人によっては５
０ヵ所以上のレバー操作が必要となる。そして茶畑が多
数ヵ所にある場合には、車で移動しながら行うこととな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、商用電源がな
いところでも例えば２℃（設定自由）になった時点で散
水を開始し、６℃（設定自由）になった時点で自動的に
止水できる散水装置が要請される。本発明は、上記要請
に応えるもので、その目的は、商用電源が引かれていな
い所おいて、散水のみだけではなく止水動作も所定温度
で自動的に行うことができ、茶畑の降霜予防の散水作業
の軽減化を図ることができる降霜感知自動散水装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による降霜感知自動散水装置は、流体の供給口
を有する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記
第１の室と結合できる第２の室およびダイヤフラムによ
って前記第１と第２の室とは独立した第３の室を有し、
前記第３の室に流体を供給することにより前記ダイヤフ
ラムが前記第１と第２の室の結合を遮断し、前記第３の
室から流体を排出することにより前記第１と第２の室を
結合するように構成されたバルブと、前記第１の室に結
合された第１の管と、第１の電磁弁を介して前記第１の
管に接続された第２の管と、第２の電磁弁を介して前記
第２の管に接続され、一端側が開口部を有する第３の管
と、前記第２の管に分岐接続され、一方端が前記第３の
室に接続された第４の管と、周囲温度を検知する温度セ
ンサと、乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記
温度センサにより第１の所定温度を検知したとき、前記
第１の電磁弁が閉じた状態で前記第２の電磁弁を一定時
間開くことにより前記第１と第２の室を結合して流体を
第１の室から第２の室に流すようにし、前記第１の所定
温度より高く設定された第２の所定温度を検知したと
き、前記第２の電磁弁が閉じた状態で前記第１の電磁弁
を一定時間開けることにより所定時間で前記第１と第２
の室の遮断を完了するように制御する制御手段とを備え
て構成されている。また、本発明は、流体の供給口を有
する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記第１
の室と結合できる第２の室，ダイヤフラムによって前記
第１と第２の室とは独立した第３の室，第１と第３の室
を接続する通路および前記第２と第３の室を接続する通
路を開閉する電磁ソレノイドを有するバルブと、周囲温
度を検知する温度センサと、乾電池などの低電圧源で動
作可能であり、前記温度センサにより第１の所定温度を
検知したとき、前記通路開のための正信号を前記電磁ソ
レノイドに送り前記第３と第２の室間の通路を接続して
第１と第３の室の圧力差を作ることにより、前記ダイヤ
フラムを押し上げて前記第１と第２の室を結合して第１
の室から第２の室に流体を流すようにし、前記第１の所
定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したと
き、反転信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第
２の室の間の通路を閉じて前記第１と第３の室の圧力差
をなくすことにより弾性部材の力によって前記ダイヤフ
ラムを下降させて所定時間で前記第１と第２の室の結合
を遮断するように制御する制御手段とを備えて構成され
ている。本発明における前記第１の所定温度は２°Ｃで
あり、前記第２の所定温度は６°Ｃに設定される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳しく説明する。図１は、本発明による降霜
感知自動散水装置の第１の実施の形態を示す図である。
バルブ入口（ＩＮ）１０は図示しない水道管などの水供
給源に接続されている。バルブ出口（ＯＵＴ）は図示し
ない所定数のスプリンクラに接続されている。ダイヤフ
ラム式バルブ２１は、バルブ入口側の室Ａ１２とバルブ
出口側の室Ｂ１３に分割されており、室Ｂ１３は上部中
心部に開口部１３ａが配置され、室Ａ１２は開口部１３
ａの周囲に開口部１２ａが形成されている。ダイヤフラ
ム９はこれら開口部１２ａ，１３ａの上に配置され、そ
の上側には室Ｃ１４が形成されている。ダイヤフラム９
が実線で示すようになっている場合には、室Ａ１２と室
Ｂ１３の開口部は繋がり、水はバルブ入口からバルブ出
口に流れる。

【０００９】ダイヤフラムが２点鎖線９ａの位置になる
と、室Ａ１２と室Ｂ１３の開口部は遮蔽され水の流れは
停止する。室Ａ１２は管Ａ１５および管Ｄ１８を通じて
室Ｃ１４に接続されている。管Ａ１５と管Ｄ１８の間に
はバルブＡ７が設置されている。管Ａ１５は分岐され電
磁弁Ａ４を介して管Ｂ１６にも接続されている。管Ｂ１
６は管Ｅ１９を通じて室Ｃ１４に接続されている。管Ｂ
１６と管Ｅ１９の間にはバルブＢ８が設置されている。
さらに管Ｂ１６は分岐され電磁弁Ｂ５を介し排水口６を
有する管Ｃ１７に接続されている。

【００１０】ディジタル温度計１，電磁弁Ａ４およびＢ
５を含めた制御回路部ならびに電源となる乾電池３は筐
体２０内に収容されている。ディジタル温度計１は現在
の温度を検知して表示するとともに、コントローラ部２
の各ボタン２ａ〜２ｄにより散水温度（２°Ｃ），止水
温度（６°Ｃ）を設定することができる。電磁弁をオン
する電圧は、例えば電池を４本直列接続した電圧より大
きいため、ＤＣ昇圧回路を用いることにより電池駆動を
可能にしている。この実施の形態では、各室および電磁
弁を繋ぐものは管を使用しているが、ホースなどを用い
ることも可能である。

【００１１】図２は、図１の装置に用いる回路の実施の
形態を示すブロック図である。ディジタル温度計１には
温度設定のためのボタンが設けられており、２ａは散水
選択用ボタン，２ｂは止水選択用ボタン，２ｃは設定ボ
タン，２ｄは設定温度を決めるための調整ボタンであ
る。散水開始の温度設定は、まず散水ボタン２ａを押
し、さらに設定ボタン２ｃを押すことにより散水時の温
度を選択可能とし、さらに調整ボタン２ｄにより具体的
な温度を設定することなる。止水の温度設定は、まず止
水ボタン２ｂを押し、さらに設定ボタン２ｃを押して止
水時の温度を選択可能とし、さらに調整ボタン２ｄによ
り具体的な温度を設定することなる。この実施の形態で
は２°Ｃを散水開始温度，６°Ｃを止水温度としてい
る。

【００１２】ディジタル温度計内では上記のように設定
されると、周囲温度が止水温度になれば止水信号Ｍ１を
出力する。また、散水開始温度になれば散水信号Ｍ２を
出力する。電源電圧は乾電池を４個直列接続してＤＣ６
Ｖを得ている。電池電圧は電池モニタ回路によってその
消耗状態が分かるようになっている。電池モニタ回路の
ＯＰアンプの＋入力端子には電池電圧の分割電圧が、−
入力端子には基準となる電圧（１．４Ｖ）がそれぞれ入
力される。電池が５Ｖ以上である場合にはＯＰアンプの
出力には「１」の正信号が出力される。コンデンサＣ
４，抵抗２３およびＮＡＮＤゲート３は発振回路が構成
され、ＮＡＮＤゲート４には「１」と発振信号が入力さ
れる。そのため、ＮＡＮＤゲート４の出力は発振出力と
なり、ＬＥＤは点滅表示となる。

【００１３】電池が５Ｖより低下すると、ＯＰアンプの
出力には「０」の負信号が出力されＮＡＮＤゲート４に
は「０」と発振信号が入力される。そのため、ＮＡＮＤ
ゲート４の出力は「１」の出力となり、ＬＥＤは点灯表
示となり、電池交換を促すこととなる。電圧ブースト回
路は電磁弁Ａ，Ｂが動作する電圧１２Ｖ以上に昇圧する
ための回路で、コンデンサＣ３，Ｃ５，Ｃ６およびＣ
７，抵抗２５，２６および２７，ＮＡＮＤゲート５，
６，７および８ならびにダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，
Ｄ４，Ｄ５およびＤ６によりＤＣ−ＤＣコンバータが構
成される。ＤＣ−ＤＣコンバータにより１６Ｖまで昇圧
され、通常は６Ｖに保持される。

【００１４】ディジタル温度計１のＭ１端子からは電磁
弁Ａを５０秒間オンする止水信号Ｍ１が出力される。ト
ランジスタＴｒ１は「１」の止水信号が入力すると、
「０」の信号を出力しインバータＩＮ１により反転させ
られる。ＮＡＮＤゲート１の２つの入力端子にはそれぞ
れ「１」の信号が入力し、ＮＡＮＤゲート１の出力は
「０」の出力となり、インバータＩＮ３により反転させ
られてトランジスタＴｒ２はターンオンする。これによ
りリレーＲＬＡが駆動し、その接点ｒｌａは閉じるた
め、電磁弁Ａは動作する。インバータＩＮ２により反転
させられた時点からコンデンサＣ１は抵抗Ｒ５を介して
放電を開始し、例えば５０秒後にＮＡＮＤゲート１の一
方の入力端子は「０」の信号となる。そのため、トラン
ジスタＴｒ２はターンオフしリレーＲＬＡはオフし、そ
の接点ｒｌａは開き、電磁弁Ａは閉じる。

【００１５】一方、ディジタル温度計１のＭ２端子から
は電磁弁Ａを３．８秒間オンする散水信号Ｍ２が出力さ
れる。トランジスタＴｒ３は「１」の止水信号が入力す
ると、「０」の信号を出力しインバータＩＮ１１により
反転させられる。ＮＡＮＤゲート２の２つの入力端子に
はぞれぞれ「１」の信号が入力し、ＮＡＮＤゲート２の
出力は「０」の出力となり、インバータＩＮ１３により
反転させられてトランジスタＴｒ４はターンオンする。
これによりリレーＲＬＢが駆動し、その接点ｒｌｂは閉
じるため電磁弁Ｂは動作する。インバータＩＮ１２によ
り反転させられた時点からコンデンサＣ２は抵抗Ｒ１５
を介して放電を開始し、３．８秒後にＮＡＮＤゲート２
の一方の入力は「０」の信号となる。そのため、トラン
ジスタＴｒ４はターンオフしリレーＲＬＢはオフし、そ
の接点ｒｌｂは開き、電磁弁Ｂは閉じる。

【００１６】図３は、図１の装置の動作を説明するため
の図である。このダイヤフラム式バルブが設置されてい
る茶畑の朝，夕，夜の周辺気温が図３（ａ）のように変
化したとする。夕方から夜にかけて気温が２°Ｃまで下
がると、電磁弁Ｂが３．８秒間だけ動作しダイヤフラム
の上室Ｃ１４の水が抜かれ散水状態となる。そして、そ
の状態が気温が６℃まで保持される。気温が６℃に上昇
すると電磁弁Ａが５０秒間動作し、ダイヤフラムの上室
Ｃ１４には水が入りバルブを閉とし、止水状態となる。
バルブ自体の構造により４０秒間位で徐々に止水する様
になっている。これはウォーターハンマ現象を防ぐため
である。電磁弁Ａ４とＢ５はＤＣ１２Ｖで動作するが、
オフのときは２Ｖでも動作するため、動作当初は１６Ｖ
程度まで昇圧し、後は６Ｖで保持するようにして低い電
圧（少ない消費電力）で動作を可能にしている。

【００１７】図４は、本発明による降霜感知自動散水装
置の第２の実施の形態を示す図である。この実施の形態
は電磁コイル式バルブを用いたものである。バルブ入口
（ＩＮ）５５は図示しない水道管などの水供給源に接続
されている。バルブ出口（ＯＵＴ）５６は図示しない所
定数のスプリンクラに接続されている。電磁コイル式バ
ルブ５７はバルブ入口側の室Ａ５２とバルブ出口側の室
Ｂ５３に分割されており、室Ｂ５３は上部中心部に開口
部５３ａが配置され、室Ａ５２は開口部５３ａの周囲に
開口部５２ａが形成されている。ダイヤフラム４９はこ
れら開口部５２ａ，５３ａの上に配置され、その上部に
は室Ｃ５４が形成されている。ダイヤフラム４９が上昇
した場合には、室Ａ５２と室Ｂ５３の開口部は繋がり、
水はバルブ入口からバルブ出口に流れる。

【００１８】室Ｃ５４内にはコイルバネ５０が設けられ
ており、コイルバネ５０の反発力によりダイヤフラムが
図に示す位置に戻ると、室Ａ５２と室Ｂ５３の開口部は
遮蔽され水の流れは停止する。室Ｃ５４と室Ｂ５３の間
はパイロット穴４７により接続されており、パイロッチ
穴４７開閉のための電磁コイル式バルブ５７が設置され
ている。電磁コイル式バルブ５７は、コイル５８，永久
磁石４６および可動鉄芯４５により構成されており、可
動鉄芯４５が下降した状態ではパイロット穴４７は塞が
れている。パイロット穴４７の近辺には予備パイロット
穴５９があり、手動コック４８により室Ｃ５４と室Ｂ５
３の間を繋ぐことができる。

【００１９】電磁コイル式バルブ５７は次のように動作
する。 （開動作）コイルリード線４４に赤側（＋），黒側
（−）のパルス電圧を印加すると、可動鉄芯４５がソレ
ノイド５８により吸引され永久磁石４６によって保持さ
れるためパイロット穴４７が開き、室Ｃ５４内の圧力が
室Ｂ５３に抜ける。その結果、室Ｃ５４内の圧力が室Ａ
５２より低くなり、ダイヤフラム４９が上昇しバルブが
開く。

【００２０】（閉動作）コイルリード線４４に開動作と
は逆の赤側（−）、黒側（＋）のパルス電圧を印加する
と、可動鉄芯４５が下降しパイロット穴４７を閉じる。
パイロット穴４７が閉じると、室Ａ５２と室５４が同圧
となり、コイルバネ５０の反発力によりダイヤフラム４
９が下降しバルブが閉じる。ウォータハンマを防止する
ために室Ａ５２から室Ｃ５４に入る穴５１を小さくし、
弁閉時間を長くしてある。手動による弁の開閉は、可動
鉄芯４５を閉状態にし、コイルを通電していない状態で
行なわれる。手動コック４８を０．５〜１回転すること
によりバルブを開閉することができる。

【００２１】ディジタル温度計４１および制御回路部な
らびに電源となる乾電池３３は筐体６０内に収容されて
いる。ディジタル温度計４１は現在の温度を検知して表
示するとともに、コントローラ部４２の各ボタン４２ａ
〜４２ｄにより散水温度（２°Ｃ），止水温度（６°
Ｃ）を設定することができる。

【００２２】図５は、図４の装置の動作を説明するため
の図である。この電磁コイル式のバルブが設置されてい
る茶畑の朝，夕，夜の周辺気温が図５（ａ）のように変
化したとする。夕方から夜にかけて気温が２°Ｃまで下
がると、制御回路３１は０．５秒の６Ｖのパルスを発生
し、ソレノイド５８に印加する。電磁コイル式バルブの
可動鉄芯４５は上昇し、室Ｃ５４と室Ｂ５３は同圧とな
り、散水状態となる。この状態が気温が６℃まで保持さ
れる。気温が６℃に上昇すると、制御回路３１は０．５
秒の６Ｖのパルス（反転パルス）を発生し、ソレノイド
５８に印加され止水状態をとなる。ソレノイドそのもの
は６Ｖ仕様であるので、乾電池４個で動作する。

【００２３】

【発明の効果】以上、説明したように本発明は、第１，
第２および第３の室を備えたバルブに対し２つの電磁弁
を設置し、周囲温度を検知し第１の所定温度に達したと
き第１の電磁弁が閉じた状態で第２の電磁弁を一定時間
開くことにより第１と第２の室を結合して流体を第１の
室から第２の室に流し、第１の所定温度より高く設定さ
れた第２の所定温度を検知したとき、第２の電磁弁が閉
じた状態で第１の電磁弁を一定時間開けることにより所
定時間で第１と第２の室の遮断を完了するように制御す
る制御手段を備えたものである。また、電磁コイル式バ
ルブを用いて上記と同様な条件でソレノイドに正，負の
パルスを印加することにより第１と第２の室の接続，遮
蔽の動作を行うものである。したがって、商用電源が引
かれていない所において散水のみだけではなく止水動作
も所定温度で自動的に行うことができ、茶畑の降霜予防
ための散水作業の軽減化を図ることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による降霜感知自動散水装置の第１の実
施の形態を示す図である。

【図２】図１の装置に用いる回路の実施の形態を示すブ
ロック図である。

【図３】動作を説明するための図である。

【図４】本発明による降霜感知自動散水装置の第２の実
施の形態を示す図である。

【図５】図４の装置の動作を説明するための図である。

【図６】従来の降霜感知散水装置の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，４１ ディジタル温度計 ２，４２ コントローラ部 ３，４３ 乾電池 ４ 電磁弁Ａ ５ 電磁弁Ｂ ６ 排水口 ７ バルブＡ ７ａ レバーＡ ８ バルブＢ ８ａ レバーＢ ９，４９ ダイヤフラム １０ バルブ入口 １１ バルブ出口 １２，５２ 室Ａ １３，５３ 室Ｂ １４，５４ 室Ｃ １５ 管Ａ １６ 管Ｂ １７ 管Ｃ １８ 管Ｄ １９ 管Ｅ ４４ コイルリード線 ４５ 可動鉄芯 ４６ 永久磁石 ４７ パイロット穴 ４８ 手動コック ５０ コイルバネ ５１ 穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の供給口を有する第１の室，流体の
   出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２
   の室およびダイヤフラムによって前記第１と第２の室と
   は独立した第３の室を有し、前記第３の室に流体を供給
   することにより前記ダイヤフラムが前記第１と第２の室
   の結合を遮断し、前記第３の室から流体を排出すること
   により前記第１と第２の室を結合するように構成された
   バルブと、 前記第１の室に結合された第１の管と、 第１の電磁弁を介して前記第１の管に接続された第２の
   管と、 第２の電磁弁を介して前記第２の管に接続され、一端側
   が開口部を有する第３の管と、 前記第２の管に分岐接続され、一方端が前記第３の室に
   接続された第４の管と、 周囲温度を検知する温度センサと、 乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度セン
   サにより第１の所定温度を検知したとき、前記第１の電
   磁弁が閉じた状態で前記第２の電磁弁を一定時間開くこ
   とにより前記第１と第２の室を結合して流体を第１の室
   から第２の室に流すようにし、前記第１の所定温度より
   高く設定された第２の所定温度を検知したとき、前記第
   ２の電磁弁が閉じた状態で前記第１の電磁弁を一定時間
   開けることにより所定時間で前記第１と第２の室の遮断
   を完了するように制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする降霜感知自動散水装置。
2. 【請求項２】 流体の供給口を有する第１の室，流体の
   出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２
   の室，ダイヤフラムによって前記第１と第２の室とは独
   立した第３の室，第１と第３の室を接続する通路および
   前記第２と第３の室を接続する通路を開閉する電磁ソレ
   ノイドを有するバルブと、 周囲温度を検知する温度センサと、 乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度セン
   サにより第１の所定温度を検知したとき、前記通路開の
   ための正信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第
   ２の室間の通路を接続して第１と第３の室の圧力差を作
   ることにより、前記ダイヤフラムを押し上げて前記第１
   と第２の室を結合して第１の室から第２の室に流体を流
   すようにし、前記第１の所定温度より高く設定された第
   ２の所定温度を検知したとき、反転信号を前記電磁ソレ
   ノイドに送り前記第３と第２の室の間の通路を閉じて前
   記第１と第３の室の圧力差をなくすことにより弾性部材
   の力によって前記ダイヤフラムを下降させて所定時間で
   前記第１と第２の室の結合を遮断するように制御する制
   御手段と、 を備えたことを特徴とする降霜感知自動散水装置。
3. 【請求項３】 前記第１の所定温度は２°Ｃであり、前
   記第２の所定温度は６°Ｃであることを特徴とする請求
   項１または２記載の降霜感知自動散水装置。