JP2011025109A

JP2011025109A - バッテリ式電動噴霧器

Info

Publication number: JP2011025109A
Application number: JP2009170715A
Authority: JP
Inventors: Noboru Nakayama; 登中山; Masaru Nakazawa; 優中澤
Original assignee: Asaba Manufacturing Inc
Current assignee: Asaba Manufacturing Inc
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-22
Also published as: JP4549425B1

Abstract

【課題】各種異なる噴口を用いても、ユーザーが必要とする圧力で定常に噴出させることができ、また、コックを開閉するだけでモータの回転をON、OFFすることができるバッテリ式電動噴霧器を提供する。
【解決手段】噴口２４から吐出される液体の吐出圧を設定する圧力設定部３０と、吐出ホース１６内の圧力（流路内圧力）を検出する圧力センサ３８と、圧力センサ３８により検出される圧力が圧力設定部３０により設定された圧力よりも低ければPWM制御のDUTY値を上げ、高ければDUTY値を下げることによって噴口２４より吐出される液体の吐出圧が一定となるようにモータ２０の回転数をＰＩ制御する制御部３４を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリの無駄な消費を少なくできるバッテリ式電動噴霧器に関する。

従来のバッテリ式電動噴霧器は、製品本機（ポンプ）からの吐出量が機器に設定された固定のものとなっており、専用の噴口の場合には所要の吐出量、吐出圧力を得ることができるが、一般に市販されている噴口を用いる場合、吐出量の多い噴口だと吐出圧力が低くなってしまい、逆に吐出量が少ない噴口であると、吐出圧力が高くなってしまうという課題がある。
また、過度に吐出量の少ない噴口を取り付けると、ポンプから送られた液体は安全弁からタンクに戻され、無駄な電力を消費するだけでなく、必要以上に高圧噴霧になることにより、薬液が飛散して目的外の作物に悪影響を及ぼすことがある。

そこで、上記課題を改良するため、ポンプに組み付けられたＤＣモータの駆動回路をＰＷＭ制御し、モータの回転数をあらかじめ設定された回転数（例えば設定圧１なら6000rpm、設定圧２なら3000rpm）で運転できるようにし、吐出量の少ない噴口を取り付けたとき、設定圧１では噴口に対してポンプの吐出量が多すぎるならば、設定圧２でポンプの吐出圧を下げて使用するといった案があった。しかし、上記改良案においても、もっと吐出量の少ない噴口を取り付けるとやはり液体をタンクに戻すことになり、無駄な電力が消費される。

また、電力の無駄な消費を抑える目的では、手元スイッチという案もある（特許文献１）。これは、吐出ホースの先端側に手元スイッチを設け、この手元スイッチをON-OFFさせるものである。この手元スイッチにより、散布しないときにはモータの回転をOFFすることができるため、無駄な電力の消費をなくすことができる。

登録実用新案公報第２１４３１１４号

しかしながら上記特許文献１に記載された電動噴霧器では、ホース先端の手元スイッチまで配線（電線）を設けなければならず、厄介であるばかりか、長いホースの場合は非常に製作コストがかかり、現実的でない。また、ホースと共に配された配線が、作業中にホースをどこかに引っかけたときに切断されるおそれがあり、故障の原因となりやすい。また、ユーザーが吐出ホースを交換することも困難であるという課題がある。

本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの無駄な消費を少なくできると共に、各種異なる噴口を用いても、ユーザーが必要とする圧力で定常に噴出させることができ、また、コックを開閉するだけでモータの回転をON、OFFすることができるバッテリ式電動噴霧器を提供するにある。

上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、本発明に係るバッテリ式電動噴霧器は、タンク、該タンクの中の液体を吐出ホースを通じて送出するポンプ、該ポンプを駆動する電動モータ、およびバッテリを有する本体部と、前記吐出ホースに取り付けられる噴口と、流路を開閉するコックとを具備するバッテリ式電動噴霧器において、前記噴口から吐出される液体の吐出圧を設定する圧力設定部と、前記ポンプから吐出される液体の流路内圧力を検出する圧力センサと、該圧力センサが配設された部材と前記ポンプとの間の流路に配設された逆止弁と、前記圧力センサにより検出される圧力が前記圧力設定部により設定された圧力よりも低ければ前記モータのPWM制御におけるDUTY値を上げ（回転数を上げ）、高ければDUTY値を下げる（回転数を下げる）ことによって噴口より吐出される液体の吐出圧が一定となるように前記モータの回転数をＰＩ制御する制御部とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、バッテリの無駄な消費を少なくできると共に、各種異なる噴口を用いても、ユーザーが必要とする圧力で定常に噴出させることができ、また、コックを開閉するだけでモータの回転をON、OFFすることができるバッテリ式電動噴霧器を提供を提供できる。

本実施の形態のバッテリ式電動噴霧器の構成図である。本体部の正面図である。本体部の部分切欠図である。本実施の形態のバッテリ式電動噴霧器の動作を示すフローチャートである。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係るバッテリ式電動噴霧器１０の構成図である。
１２は本体部であり、本体部１２には、タンク１４、タンク１４の中の液体を吐出ホース１６を通じて送出するポンプ１８、ポンプ１８を駆動する電動モータ２０、およびバッテリ２２が内蔵されている。

本体部１２から延出する吐出ホース１６の先端側には噴口２４が取り付けられている。また噴口２４の近傍には、流路を開閉するコック（バルブ）２６が設けられている。
また本体部１２には、メインスイッチ２８、圧力設定スイッチ３０、スタートスイッチ３２が配設されている。これら各スイッチは外部から操作可能となっている。メインスイッチ２８をONすることにより、本体部１２の全ての部位がスタンバイとなる。圧力設定スイッチ３０は、噴口２４から噴霧される液体の吐出圧を複数段階に設定することができるようになっている。本実施の形態では、吐出圧を、0.3、0.5、0,6、0.7および0.8MPaの５段階に切り換えて設定可能となっている。またスタートスイッチ３２をONすることによって、モータ２０の駆動が可能となる。

３４は制御部であり、メインスイッチ２８、圧力設定スイッチ３０、スタートスイッチ３２が接続される。また制御部３４は、圧力設定スイッチ３０により設定された吐出圧に応じて、モータ２０を回転駆動するようPWM制御する。すなわち、制御部３４は、例えば圧力設定スイッチ３０による設定圧が0.3MPaの場合、モータ２０の回転数がゼロ（DUTY値ゼロ）から、0.3MPaを若干超えた圧力値となる回転数（ただしDUTY値100％以下）との間の任意の回転数となるようにモータ２０の回転を制御することができる。

吐出ホース１６の中途部となる流路中には、ポンプ１８から噴口２４に向けての液体の送出を許し、逆方向への液体の通流を阻止する逆止弁３６が介挿されている。逆止弁３６の下流側には、吐出ホース１６内の液体圧（ポンプから吐出される液体の圧力）を検出する圧力センサ３８が配設され、この圧力センサ３８で検出された液体の圧力が制御部３４に入力される。
なお、４０はエア抜き弁であり、ポンプ１８始動時におけるポンプ１８や吐出ホース内などにおけるエアを外部に排出する。また、４２は安全弁であり、吐出ホース中の液圧が所定値以上になった場合には液体を液体タンク１４に戻す。

図２は本体部１２の正面図、図３は本体部１２の内部構造を示す部分切欠図である。本体部１２には車輪４４が付いて自在に移動可能となっている。
図３に示すように圧力センサ３８はダイアフラム式のものを用いているが、公知の機構のものであるので、説明は省略する。

続いて図４のフローチャートを参照しつつ、バッテリ式電動噴霧器１０の機能および動作について説明する。
まずメインスイッチ２８が投入され（Ｓ１）、またスタートスイッチ３２が投入される（Ｓ２）。
また、圧力設定スイッチ３０により、噴口２４からの吐出圧を適宜に設定する（Ｓ３）。

スタートスイッチ３２が投入されることによってモータ２０が回転し始め、吐出ホース１６内の圧力（流路内圧力）Psが上昇し、噴口２４から液体が散布される。この流路内圧力Psが圧力センサ３８によって検出され、制御部３４に入力される。
なお、スタートスイッチ（プッシュスイッチ）３２を再押入するとパワーダウン、すなわち電源がOFFされる。
また、制御部３４には、設定圧力（ターゲット圧力：TRG PRS：以下TPという）のほぼ８０％程度の値のOFFモード解除圧（Pz）があらかじめ設定、入力されている。

制御部３４では、液体の散布中、吐出ホース１６内の圧力Psがターゲット圧力TPよりも低ければモータ２０のPWM制御におけるDUTY値（回転数）を上げ、高ければDUTY値を下げ、これによりできるかぎりPs＝TPに近づけ、噴口２４より吐出される液体の吐出圧がターゲット圧力となるようにモータ２０の回転数をＰＩ制御するのである（Ｓ４）。

従来機種においては、製品付属の標準噴口であれば吐出量がわかり、また取扱説明書にも記載しているので、ユーザーも散布量の把握が容易であるが、市場流通している、標準付属ではない噴口を取り付けると、吐出圧力、吐出量の把握は困難であった。
本実施の形態におけるバッテリ式電動噴霧器１０では上記構成により、市場流通（標準付属ではない）の噴口を取り付けたときでも、吐出圧力は設定した圧力になる。通常、噴口には吐出圧力と吐出量が表示されているので、吐出量も把握できる。すると、正確な散布（面積当たり決められた量）ができ、また、100ｍホースを接続して、製品から離れた場所で散布を行っていても、散布時間さえ計っていれば準備した薬液の残量が把握できることとなる。

次に、液体の散布が完了あるいは一時中断のため、コック２６を閉じると、制御部３４は、所定時間（本実施の形態では0.5秒）経過後モータ２０を停止するようにする。
コック２６を閉じると、流路内圧力Psは急上昇する。これにより、制御部３４は、モータ２０の回転数を下げよう、下げようと制御する。しかしながら、コック２６が閉じられていて、液体が噴霧されないので、やがてPWM制御のDUTY値はゼロとなる（Ｓ５）。

DUTY値がゼロになり（モータ回転停止）、この状態が0.5秒以上続いた場合、制御部３４はPWM出力を停止する（Ｓ６）。これにより電力の無駄な消費を避けられる。
なお、0.5秒以上としたのは、小さい噴口２４を装着した場合には、コック２６を閉じた場合でなくともPs値が瞬間的にTPを超える場合があり、この場合にいちいちPWM出力を停止したのでは作業に支障がでるからである。DUTY値ゼロの時間が0.5秒より短い場合はモータ２０は継続して回転される（Ｓ６）。
0.5秒以上DUTY値がゼロとなるのはコック２６が閉じられる場合のみと考えてよい。

コック２６が閉じられ、モータ２０が停止されると、吐出ホース１６内の圧力も低下するが、吐出ホース１６内は閉回路となっているので、所定の圧力は維持されている。すなわち、所定の圧力値以下までは低下しない。前記Pz（OFFモード解除圧）は、この所定の圧力値よりも低い圧力（前記のようにTPのほぼ80％）に設定されている。すなわち、コック２６が閉じられ、モータ２０が停止されても、このときの流路内圧力PsはPzよりも大きく、モータ２０の停止が継続される。

なお、モータ２０が停止していても、圧力センサ３８はスタンバイ状態にあり、バッテリ２２が消耗されるので、この状態が所定時間（本実施の形態では900秒）以上継続した場合（Ｓ８）、パワーダウン、すなわち噴霧器１０全体の電源がOFFとされる。
次に、モータ２０が停止された状態からコック２６が開かれると、噴口２４から液体が吐出されるため、流路内圧力PsがPzよりも下がり、これにより制御部３４は、圧力を上昇させようとしてモータ２０を再始動し（Ｓ７）、運転が再開されることになる。

ところで、本実施の形態における特徴の１つは、吐出ホース１６、コック２６、噴口２４をユーザーが自由に選べることであるが、ユーザーが、ボールコック等の比較的ゆっくりと吐出の開閉を操作できるコックを選定したときや、長い吐出ホースを選定したときには、コック２６を閉じられたときに発生する吐出側の圧力（流路内圧力）の変動（上昇）は比較的緩やかなものとなる。
上記の説明では、制御部３４によるＰＩ制御で、上記のようにモータ２０の回転数を下げていくが、それでもポンプ２０が回転している以上は吐出側の圧力が上昇していってしまうので、モータ２０がOFFとなるというものであった。

しかしながら、上記のように、吐出側の圧力変動が比較的緩やかな場合には、ＰＩ制御による制御が追い付いてしまい、しかも、ポンプ１８には実際若干のリークもあることから、コック２４を閉じても、一定圧力で、非常に低い回転数ではあるがモータ２０が継続して運転されてしまう事態が生じることがある（低回転運転）。

本実施の形態の場合、このような低回転運転の発生を防止するため、前記各５段階のターゲット圧力TP（ハイ）と、この各ターゲット圧力TPよりもそれぞれ若干低いチエック圧力TC（ロー）との２つの設定値を用いるようにした。
すなわち、ターゲット圧力TPは、前記のように５段階（0.300、0.500、0.600、0.700、0.800MPa）に設定したが、チエック圧力TCはこれよりもそれぞれ若干低い圧力（TRG COK:TC、例えば、0.290、0.485、0.580、0.680、0.775MPa）に設定し、各段階でこのハイとローの２つの設定圧力値を併用するようにした。
そして、制御部３４は、所定時間間隔（本実施の形態では５秒間隔）ごと交互にハイとローの設定値に切り換えるように制御する。

このように、各段階での圧力の設定値を、ハイとローの２つの圧力値に設定することによって、ハイ側の設定値に対してはＰＩ制御が追い付いたとしても、ロー側の設定値に切り換わると、ロー側の設定値との間には開きがあることから、モータ２０の回転数を下げるよう制御され、これにより、結果的に確実にモータ２０の回転を停止でき、低回転運転を防止できることになる。

本実施の形態では、上記以外にさらに次の機能を有している。
まず、制御部３４は、モータ２０のPWM制御におけるDUTY値が100％（Ｓ９）で、かつモータ２２に流れる電流値が所定値（本実施の形態では3.8Ａ）以下の状態（Ｓ１０）が所定時間（本実施の形態では16.5秒）以上継続したとき（Ｓ１１）、モータ２２が空運転状態であると判定し、電源をOFFするようにして、モータ２０に組みつけられたポンプ１８の焼き付きを防止するようにしている。

液体タンク１４が空になるとモータ２０の回転数は上昇し、DUTY値が100％となる。また、モータ２０の負荷が小さくなるので、電流値は低くなる。この電流値の低下が所定時間以上低下した際に空運転と判断するのである。
なお、噴口２４を付けずに散水（水くれ）で使うときがある。このときは、Ps値が上がってこないのでDUTY値100％で運転してしまうことがある。しかしながら、この場合、水が存在しているので、負荷は有り、電流値は所定値以上となるので、電流値でもチエックすることとした。また、所定電流値以下が所定時間以上としたのは、瞬間的にエアを吸い込んだような場合に、DUTY値が100％、電流値が3.8Ａ以下という場合が有り得るからである。

次に、制御部３４は、バッテリ２２の電圧が、所定値（本実施の形態では１２Ｖ）以下の状態（Ｓ１２）が所定時間（本実施の形態では5.5秒）以上である（Ｓ１３）とき、過放電状態であると判断して、電源をOFFするようにしている。この状態に至ったら、バッテリ２２を充電する必要がある。

次に、制御部３４は、モータ２０に流れる電流値が所定値（本実施の形態では15.5Ａ）以上の状態（Ｓ１４）が所定時間（本実施の形態では1.1秒）以上継続したとき（Ｓ１５）、モータ２０がロック状態であると判定し、電源をOFFにするように制御する。モータロックとは、ポンプ１８のゴミ詰まり、凍結等によりポンプ１８がロックされていると、モータ２０が回転できない状態を言う。この状態で運転しようとしても、モータロックで過大電流が流れるだけとなる。なお、モータロック状態のときの電流値はあらかじめ把握することができる。

１０バッテリ式電動噴霧器
１２本体部
１４タンク
１６吐出ホース
１８ポンプ
２０モータ
２２バッテリ
２４噴口
２６コック
２８メインスイッチ
３０圧力設定スイッチ
３２スタートスイッチ
３４制御部
３６逆止弁
３８圧力センサ
４０エア抜き弁
４２案全弁
４４車輪

Claims

タンク、該タンクの中の液体を吐出ホースを通じて送出するポンプ、該ポンプを駆動する電動モータ、およびバッテリを有する本体部と、前記吐出ホースに取り付けられる噴口と、流路を開閉するコックとを具備するバッテリ式電動噴霧器において、
前記噴口から吐出される液体の吐出圧を設定する圧力設定部と、
前記ポンプから吐出される液体の流路内圧力を検出する圧力センサと、
該圧力センサが配設された部材と前記ポンプとの間の流路に配設された逆止弁と、
前記圧力センサにより検出される圧力が前記圧力設定部により設定された圧力よりも低ければ前記モータのPWM制御におけるDUTY値を上げ（回転数を上げ）、高ければDUTY値を下げる（回転数を下げる）ことによって噴口より吐出される液体の吐出圧が一定となるように前記モータの回転数をＰＩ制御する制御部とを具備することを特徴とするバッテリ式電動噴霧器。
前記圧力設定部により設定される圧力がターゲット圧力とこのターゲット圧力よりも低いチエック圧力の２つの設定値に設定され、前記制御部は、所定時間間隔ごと交互に前記２つの設定値に切り換えることを特徴とする請求項１記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、DUTY値ゼロの状態が所定時間継続した場合にコックが閉じられたと判定し、PWM出力を停止することを特徴とする請求項１または２記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、前記圧力センサにより検出される圧力が、あらかじめ設定されたOFFモード解除圧よりも高い状態がDUTY値ゼロで所定時間継続した場合に、電源をOFFすることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、前記圧力センサにより検出される圧力が、あらかじめ設定されたOFFモード解除圧よりも低くなった場合に前記コックが開かれたと判定し、モータを回転させることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、前記バッテリの電圧が所定時間以上所定値以下であるとき、過放電状態であると判断して、電源をOFFすることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、DUTY値が100％で、かつモータに流れる電流値が所定値以下の状態が所定時間以上継続したとき、モータが空運転状態であると判定し、電源をOFFすることを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のバッテリ式電動噴霧器。
前記制御部は、モータに流れる電流値が所定値以上の状態が所定時間以上継続したとき、モータがロック状態であると判定し、電源をOFFすることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項記載のバッテリ式電動噴霧器。