JP2004100490A - 昇降装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の環境汚染に対する危険性が低く、低コストに組立・施工可能であり、簡易かつ安価な構造で延伸動作の暴走を確実に抑止できる昇降装置を提供する。
【解決手段】テレスコープ形の第一のエアシリンダ１で支柱を構成し、その上端にファン３、コンプレッサ５、および折畳み用の第二のエアシリンダ７を設ける。個々の支柱に設けたコンプレッサ５で両シリンダ１，７にエアを供給して支柱の延伸およびファンの折畳み行う。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、昇降対象物を昇降させる昇降装置、例えば防霜等の目的で設置される昇降型ファン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
茶園においては、晩春時の異常低温等による茶葉への降霜を防止するため、茶畑の複数箇所に、支柱およびその上端に取付けたファンからなる防霜ファン装置を設置する場合がある。このファン装置によれば、ファンで上層の暖気を茶樹に送風することで、茶葉への降霜を防止することができる。
【０００３】
ところで、この防霜ファンが茶畑の周辺部はともかく中央部に常時設置されていると、茶刈機を走行させる際の障害になり、収穫作業性を害する。そのため、ファンを昇降可能とし、収穫時にはファンを茶刈機と干渉しない位置まで降下させるようにした防霜ファン装置が例えば特開平１１−６２８８４号公報に記載されている。
【０００４】
この装置は、モータ等の駆動部で支柱を昇降させるもので、伝動手段としてラック・ピニオンやスプロケット・チェーン等でモータの出力を支柱の伸縮運動に変換するようにしている。
【０００５】
また、防霜を目的とするものではないが、実開平５−８３３９２号公報の実施例１には、芝生の過湿を防止するため、先端にファンを取付けた支柱をテレスコープ形の油圧シリンダで昇降可能とした構造が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−６２８８４号公報
【特許文献２】
実開平５−８３３９２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−６２８８４号公報のようなモータとラック・ピニオン機構あるいはスプロケット・チェーン機構との組み合わせでは、以下の不具合がある。
【０００８】
すなわち、重い電動ファンを地上３ｍ〜５ｍ程度まで持ち上げる関係上、モータや伝動手段として出力および容量の大きいものを使用する必要があり、コストが高騰する。また、支柱の上昇限はリミットスイッチやセンサ等で電気的に管理する必要があるため、機構が複雑化・高コスト化する傾向にある。さらには精密構造ゆえ誤動作の可能性があり、延伸動作の暴走抑止機能に不安が残る。
【０００９】
一方、実開平５−８３３９２号公報のように油圧シリンダを使用した場合、油漏れによる土壌汚染が懸念される。また、作動流体としての油を茶畑に設置した複数のファン装置個々に供給する必要があるため、配管を地中に埋設する必要があり、施工コストの高騰を招く。
【００１０】
本発明は、少なくとも以上の問題点を解決することを目的とするもので、具体的には、第一に周囲の環境汚染に対する危険性を低減させること、第二に低コストに組立・施工可能とすること、第三に延伸動作の暴走抑止機能に高い信頼性を持たせ、且つこの機能を簡易構造で安価に実現することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的の達成のため、本発明にかかる昇降装置は、第一のエアシリンダと、昇降対象物と、前記エアシリンダにエアを供給するコンプレッサとを備え、ファンおよびコンプレッサを第一のエアシリンダの伸縮により昇降可能としたものである。昇降対象物として、モータに駆動されるファンを使用することにより、防霜用として好適な昇降型ファン装置を構成することができる。なお、昇降対象物として、ファン以外のもの（ライト等）を使用する場合にも、以下に述べるのと同様の効果を得ることができる。
【００１２】
このように支柱としてエアシリンダを用い、このエアシリンダの伸縮でファンを昇降させることにより、油圧シリンダを使用する場合のような油漏れによる土壌汚染の問題を回避することができる。また、コンプレッサを第一のエアシリンダで昇降可能とし、これにより個々の昇降装置ごとにコンプレッサを配備させる構造としたので、各装置に作動流体（エア）を供給するための地中配管が不要となり、施工コストの低廉化が達成される。また、コンプレッサと第一のエアシリンダを近接した位置、例えば第一のエアシリンダの上端に配置することができ、これらを結ぶエア配管をごく短くすることができる。
【００１３】
支柱としてエアシリンダを使用するという発想自体は、上記実開平５−８３３９２号の段落００２１「その駆動を油圧に代えてエアとすることができ」との記載によって示唆されていると考えられる。しかしながら、この公報にはコンプレッサを昇降させる発想や、個々の昇降装置ごとにコンプレッサを配備するという発想までは開示されておらず、本願発明とは異なるものである。この相違点から、当該公報記載の装置からは、昇降装置を複数箇所に設置する場合でも、地面に設置した共通のコンプレッサから配管を分岐させて各エアシリンダにエアを供給するという一般的な構造しか導き出すことができず、上述のように複雑な配管施工が必要となって施工コストの高騰が避けられない。また、エア漏れを保証するためにエアを追加供給する場合でも、個々のエアシリンダには同量のエアしか供給することができず、従って、例えば個々のエアシリンダでエア漏れ量が異なる場合には支柱高さにバラツキを生じる等の不具合を招くおそれがある。本発明では、個々の昇降装置にコンプレッサを設置しているので、これらの問題点を解消することができる。
【００１４】
また、本発明では、第一のエアシリンダにファンのみならず、コンプレッサも設置する構造であるから、コンプレッサの配置位置を適宜選択することによって、コンプレッサをファンに対する重量バランサとして機能させることができ、耐風性や耐震性を高めることができるという利点も得られる。
【００１５】
第一のエアシリンダの暴走抑止は、コンプレッサに通常装備されている圧力スイッチを用いることにより簡単かつ確実に行うことができる。この圧力スイッチは、給気側のエア圧を検出し、この検出値に応じてコンプレッサの駆動状態（起動もしくは停止）を制御するもので、例えばエア圧が予め定めた上限よりも高くなればコンプレッサへの給電を遮断し、予め定めた下限よりも低くなればコンプレッサに給電するものを使用することができる。この圧力スイッチは、市販のコンプレッサに一般的に装備されているものであり、その動作信頼性は高い。従って、特に新たな設備を付加することなく安価に高い信頼性を有する暴走抑止機能を得ることができる。
【００１６】
また、使用者が電源スイッチをＯＮにすれば、圧力スイッチによりコンプレッサが自動起動して支柱が延伸し、その一方で、規定の高さまで支柱が伸びればコンプレッサが自動停止して延伸動作を停止させることができるので、支柱の延伸動作を自動化することができる。エアシリンダを使用する場合、エア漏れの問題が避けられないが、エア圧が規定値以下となれば自動的にコンプレッサが起動するため、延伸した支柱の高さを長期間安定して保持することができる。
【００１７】
この際、電源スイッチＯＮの状態で、コンプレッサの停止中はモータに給電し、コンプレッサの起動中はモータへの給電を遮断するようにすれば、ファンの起動・停止も支柱の伸縮状態に合わせて自動的に制御することが可能となる。従って、使用者は電源スイッチのＯＮ・ＯＦＦを切換えるだけで、支柱の伸縮動作およびファンの起動・停止を行うことができ、昇降装置の動作が完全に自動化される。この機能は適当な電気回路を設計することによって簡単に実現することができる。
【００１８】
ところで、ファンの姿勢をそのままにして第一のエアシリンダを縮退させれば、収容時のファン装置の地面からの高さは少なくともファンの直径以上となる。そのため、ファンの大きさによっては、茶樹よりも上方にファンの外周部が突出する可能性があり、茶刈機と干渉してその走行を阻害するおそれがある。この場合、ファンを第二のエアシリンダの作動で、その回転軸をほぼ垂直方向に向けた状態に折畳み可能とすることにより、ファン装置の高さを抑えられるので、このような不具合を回避することが可能となる。
【００１９】
ここで、第一および第二のエアシリンダに、共通のコンプレッサからエアを供給するようにすれば、第一のエアシリンダの延伸と共にファンを折畳み位置から立ち上げることができ、また、第一のエアシリンダの縮退と共にファンを折畳むことができる。
【００２０】
以上に説明した昇降装置は、茶畑に設置することにより防霜用ファン装置として有効に使用することができる。昇降装置を茶畑の複数箇所に設置する場合でも上記の通り各装置を配管で連結する必要はなく、施工コストを低廉化することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、昇降装置の一例として、昇降対象物としてファンを有する昇降型ファン装置を挙げ、その実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００２２】
図１に示すように、この昇降型ファン装置は、支柱としての第一のエアシリンダ１と、第一のエアシリンダ１の上端の台座にそれぞれ取付けられたファン３、コンプレッサ５、および第二のエアシリンダ７とを有する。
【００２３】
第一のエアシリンダ１は、例えば多段チューブ形のロッドをもつテレスコープ形の空気圧シリンダで構成される。本実施形態では、一例として３段のテレスコープ形シリンダを例示しているが（４段以上のものを使用することもできる）、テレスコープ形ではない通常のエアシリンダ（２段）を使用することもできる。最下段のシリンダ１ａを地中に埋設することにより、第一のエアシリンダ１が地盤に支持されている。
【００２４】
第一のエアシリンダ１の外周を、テレスコープ形の角管にて被覆し、その最下段と最上段を第一のエアシリンダ１の最下段と最上段のシリンダ１ａ，１ｃに係止させ、第一のエアシリンダ１の伸縮で角管を伸縮可能とすれば、支柱軸を中心としたファン３の回転を抑え、定位置にて送風することができると共に、支柱の剛性向上を図ることができる。
【００２５】
本実施形態では、コンプレッサ５を第一のエアシリンダ１の上端、具体的にはエアシリンダ１上端に設けた台座に配置しているため、配管を短くするためにもコンプレッサ５からのエアはシリンダ１の上端から供給するのが望ましい（図４参照）。もちろん特に問題がなければ、エア配管を下方に伸ばしてシリンダ１の下端からエアを供給することも可能である。また、図示のように支柱として第一のエアシリンダ１を一つだけ使用する他、二つ以上の第一のエアシリンダ１を並設し、それらの上端にファン３やコンプレッサ５を配置することも可能である。
【００２６】
ファン３およびコンプレッサ５の取付けに際し、コンプレッサ５をファン３に対してバランサとなり得るような位置に配置すれば、シリンダ上端での重量バランスを向上させてファン装置の耐風性や耐震性を高めることができる。バランサとなり得る位置としては、第一のエアシリンダ１の水平断面での重心位置（本実施形態でいえばシリンダ１の中心軸）の左右両側にファン３とコンプレッサ５とを配置する構造が考えられる。
【００２７】
ファン３は、モータ８により駆動される電動ファンである。このファン３は、第二のエアシリンダ７の作動により、適当なリンク機構（図示せず）を介して、図３に示すように、ファン３の回転軸Ｏをほぼ垂直方向に向けた折畳み状態と、図１に示すようにファン３をその回転軸Ｏがほぼ水平方向に向くように立ち上げた送風状態との間で姿勢変換を行う。このようにファン３を折畳み可能とすることにより、大径のファン３を使用した場合でも装置の全高を茶樹１０の高さＨよりも低くすることができ、収穫時の茶刈機との干渉を回避して収穫作業の作業性向上に寄与することができる。
【００２８】
コンプレッサ５からのエアは、第一のエアシリンダ１および第二のエアシリンダ７にそれぞれ同時供給される。縮退状態の第一のエアシリンダ１にエアを供給することにより、各シリンダ１ａ〜１ｃが受圧面積の差に応じて順次延伸し、最終的には、ファン３が地面Ｇ．Ｌ．から３〜５ｍ程度の高さに上昇する。一方、コンプレッサ５を停止し、その開放弁を開けば、シリンダ１からエアを排出して支柱を縮退させることができる。上記開放弁は、電源スイッチのＯＦＦで開く例えば電磁弁で構成することができる。
【００２９】
コンプレッサ５からの第二のエアシリンダ７へのエア供給ににより、当初は折畳み状態にあったファン３が立ち上がって図１に示す送風状態となる。この際、ファン３が折畳み状態から立ち上がるタイミングは、第二のエアシリンダ７の受圧面積を変更することによって適宜変化させることができる。図２は、その一例で第一のエアシリンダ１の延伸動作が完了し、支柱が完全に伸びてから第二のエアシリンダを延伸させて折畳み状態のファン３を立ち上げるようにしたものである。
【００３０】
この他、第二のエアシリンダ７の延伸によるファン３の送風状態への移行が完了してから、第一のエアシリンダ１を延伸させる構造とすることもできる。この場合、エア漏れ時には先ず第一のエアシリンダ１が縮退し、その一方で、第二のエアシリンダ７はその延伸状態を維持するため、エア漏れ時にもファン３の俯角変動を回避できるという利点が得られる。
【００３１】
リンク機構の構成を変更することにより、第二のエアシリンダ７へのエアの供給時に、上記とは逆にファンを送風状態から折畳み状態に移行させることも可能である。但し、この場合は、第一および第二のエアシリンダ１，７にエアを同時供給しても支柱の延伸とファン３の立ち上がりとを同時に行えなえないため、両エアシリンダ１，７にそれぞれ別のコンプレッサでエアを供給するよう構成する必要がある。
【００３２】
コンプレッサ５には、圧力スイッチ９（図４参照）が設けれられている。この圧力スイッチ９は、給気側のエア圧を検出し、この検出値に応じてコンプレッサの起動・停止を制御するもので、例えばエア圧が予め定めた上限よりも高くなればコンプレッサへの給電を遮断し、予め定めた下限よりも低くなればコンプレッサ５に給電するもので構成することができる。この場合、エア漏れによってシリンダ内圧が低下した場合でもこれを検知し、コンプレッサを起動してエアを補充することにより、支柱を常時一定の高さに管理することができる。
【００３３】
この際、電源スイッチのＯＮ後、コンプレッサ５の停止中はファン３のモータ８に給電し、コンプレッサ５の起動中はモータ８への給電を遮断するような構成とすれば、電源スイッチのＯＮ・ＯＦＦの切替えのみで、支柱の延伸・保持・縮退、ファン３の立ち上げ・折畳み、およびファン３の起動・停止を全て自動的に行うことが可能となる。
【００３４】
図４は、このような機能を実現するための電気回路の一例である。図示のように給電源から電源スイッチを経て供給された三相交流は、コンプレッサ５およびモータ８に分岐して供給されている。コンプレッサ５の給電回路１１には圧力スイッチ９が配置され、モータ８の給電回路１３には常開接点およびこの接点を閉成させるコイル１７を持つ第一リレーＲ１（Ａ接点リレー）が配置されている。また、第一リレーＲ１の制御回路１５には常閉接点およびこの接点を開成させるコイル１９を持つ第二リレーＲ２（Ｂ接点リレー）が配置されている。
【００３５】
圧力スイッチ９がＯＮの時は、コンプレッサ５に電流が供給される。これによりコンプレッサ５が起動して第一および第二のエアシリンダ１，７にエアが供給される。この時、第二リレーＲ２のコイル１９には電流が流れないため（厳密には微小電流は流れる）、第二リレーＲ２は閉状態を維持する。これより制御回路１５が通電状態となり、第一リレーＲ１が開状態を維持するので、モータ８には給電されず、モータ８は停止状態となる。
【００３６】
圧力スイッチ９がＯＦＦになると、コンプレッサ５への給電が遮断され、コンプレッサ５が停止する。その一方で、第二リレーＲ２のコイル１９に電流が流れるために第二リレーＲ２が開状態に切換わり、制御回路１５の通電が遮断される。そのため、第一リレーＲ１のコイル１７に電流が流れず、第一リレーＲ１が閉状態に切換わる。これによりモータ８の給電回路１３が通電状態となりモータ８が起動する。
【００３７】
なお、図示のようにモータ８の給電回路１３には、モータ８への過電流の流入を防止するため、制御回路１５の通電状態を制御するサーマルリレーＲ３を配置するのが望ましい。
【００３８】
以上のように、本発明では、昇降駆動源として、エアシリンダ１を使用しているので、油圧シリンダを使用する場合のような油漏れによる土壌汚染の問題を回避することができる。また、ラック・ピニオンやチェーン・スプロケットのような伝動手段を使用する場合に比べても低コストであり、支柱の延伸暴走も高い信頼性で確実に防止することができる。さらにはコンプレッサ５を第一のエアシリンダ１の上端に配置しているので、エア配管を短くすることができ、また、個々のファン装置にコンプレッサ５を設置しているので、ファン装置を複数台配置する場合でも、各装置にエア等の作動流体を供給するための地中配管が不要となり、施工コストを抑えることができる。
【００３９】
以上のファン装置は、防霜用のファン装置として茶畑に使用する場合に特に有益なものであるが、その他にも同様の目的で他の植物の生育域に設置することもできる。その設置目的も防霜用に限られず、過湿防止や冷却等の他の目的で設置することも可能である。
【００４０】
また、本実施形態では、ファン３の俯角を一定角度に保持するようにしているが、必要に応じて上下に首振り可能としてもよく、さらには垂直方向の軸を中心として左右に首振り可能としてもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、周囲の環境汚染に対する危険性が低く、低コストに組立・施工可能であり、簡易かつ安価な構造で延伸動作の暴走を確実に抑止できる昇降装置の提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる昇降装置の断面図である。
【図２】ファンを折畳んだ状態を示す断面図である。
【図３】支柱を縮退させた状態を示す断面図である。
【図４】モータおよびコンプレッサへの給電回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１　　　第一のエアシリンダ
３　　　ファン（昇降対象物）
５　　　コンプレッサ
７　　　第二のエアシリンダ
８　　　モータ
９　　　圧力スイッチ
１０　　茶樹
１１　　コンプレッサの給電回路
１３　　モータの給電回路
１５　　制御回路
１７　　第一リレーのコイル
１９　　第二リレーのコイル
Ｒ１　　第一リレー
Ｒ２　　第二リレー
Ｒ３　　サーマルリレー

Claims (6)

1. 第一のエアシリンダと、昇降対象物と、前記エアシリンダにエアを供給するコンプレッサとを備え、昇降対象物およびコンプレッサを第一のエアシリンダの伸縮により、昇降可能としたことを特徴とする昇降装置。
2. 昇降対象物が、モータに駆動されるファンである請求項１記載の昇降装置。
3. 電源スイッチＯＮの状態で、コンプレッサの停止中はモータに給電し、コンプレッサの起動中はモータへの給電を遮断する請求項２記載の昇降装置。
4. ファンが、第二のエアシリンダの作動で、その回転軸をほぼ垂直方向に向けた状態に折畳み可能である請求項２または３記載の昇降装置。
5. 第一および第二のエアシリンダに、共通のコンプレッサからエアを供給する請求項４記載の昇降装置。
6. 茶畑に設置される請求項２〜５何れかに記載の昇降装置。

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