(57)【要約】      （修正有）【課題】自然エネルギーを利用し、使いやすく、安全性の高い、移動用散水システムを提供する。【解決手段】自然エネルギー（太陽発電、風力発電機）を利用して、低圧電源のバッテリーＤＣ１２Ｖを充電しながら使用し、また単独バッテリーＤＣ１２Ｖでも使用し、三相インバーターで駆動する低圧ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機及び三相同期電動機）付きポンプで地下水や河川の水等を汲み上げ、散水する移動用散水システムである。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギー（太陽電池、風力発電機）を利用して、低圧電源のバッテリーＤＣ１２ｖを充電しながら使用し、また単独バッテリーＤＣ１２ｖでも使用し、三相インバータで駆動する低圧ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機及び三相同期電動機）付きポンプで地下水や河川の水等を汲み上げ、散水する移動用散水システム。
【請求項２】
農家人や素人が使い勝手の良いようにこのポンプの運転時間を調整したり、ＯＮ，ＯＦＦ出来る様に、タイマーやリモコン（遠隔操作）を兼ね備えた移動用散水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】自然エネルギー（太陽電池、風力発電機）を利用し、低圧電源バッテリーＤＣ１２ｖを使用し、マイコン内臓の三相インバータ（直流を交流に変換）でブラシレス三相電動機（三相誘導電動機及び三相同期電動機）付きポンプを駆動し、地下水または河川の水、タンクの水を汲み上げ田んぼを灌水したり野菜畑等に散水する移動用システムである。また安全を確保するため低圧バッテリーＤＣ１２Ｖを利用し、その上使い勝手を良くすやためにタイマーやリモコン等を備えた移動用散水システムである。
【背景技術】
【０００２】１．従来灌水や散水に移動用エンジン付きポンプが運転され地下水や河川の水等を汲み上げ、灌水や散水に使われていた。
２．通常のモータポンプ（井戸用ポンプ含む）は商用電源（ＡＣ１００ｖ、ＡＣ２００ｖ）で使用されていた。
３．投げ込み水中ポンプ（ＡＣ１００ｖ、ＡＣ２００Ｖ）が工事用や田畑の灌水に使用されていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】１．灌水や散水に使用されていたエンジン付きポンプは次のような問題点があった。
イ．エンジンが始動すると音がうるさく、近所から苦情があった。
ロ．排気ガス（二酸化炭素）の出しぱなし、匂いはするし、環境（温暖化に影響）に良くなかった。
ハ．エンジンが始動しにくい。リコイルを農家の人が引っ張っても掛りにくかった。ガソリンの吸い過ぎで３０分も始動出来ないことがあった。また農家の人は高齢化しているため、エンジンを始動するには老人には、きつかった。
ニ．ガソリンの給油に手間がかかり、またガソリン代も相当なものであった。（経費が相当なものであった）
ホ．ガソリンの持ち運びは危険物取扱法で決められていて少量だけでしかも鉄製の容器と決められていた。
ヘ．エンジン付きポンプの場合、途中で止めたい時、人がエンジンのまわっている所に行って止めなくてはならず、農家人はいつもそばにいなければならなかった。
２．井戸用モータ付きポンプは商用電源（ＡＣ１００ｖ，ＡＣ２００ｖ）を利用しているので畑や田んぼの真ん中で使用する時は、電気工事屋にお願いし電柱を立て配線してもらうため、工事費が相当掛り、その上設置場所が固定され、移動できない欠点があった。何よりも水を扱うのに商用電源を使用しているため感電の恐れがあった。農家人や素人には、軽微なトラブルでも、分解修理ができなかった。
３．投げ込み水中モータポンプはエンジンゼネレータを廻して、発電させ、そのコンセント（ＡＣ１００ｖ）に差し込み使用していた。これもエンジンを廻すので、音や、排ガス等の問題があった。（環境に良くない）
【課題を解決するための手段】上述の様にそれぞれ問題点があり、本発明は地球規模での温暖化対策に寄与でき、二酸化炭素の削減でき、また農家人（高齢化した人）や素人にでも充分使え小型軽量で安全なしかも音の静かな、遠くからでも容易に運転できる移動用の散水システムを開発する必要があった。そこで現在存在する技術を駆使し、自然エネルギーを利用して、農家人や素人が触っても安全な低圧電源バッテリーＤＣ１２ｖを使用し、三相インバータ（低圧）でブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）付きポンプを運転し、地下水等を汲み上げ遠くからでも水量のコントロール出来る様にタイマーや運転操作が容易に出来るようにリモコンを備えた、田畑に灌水や散水する移動用散水システムを考え、問題を解決した。一番苦労したのは低圧で最初からトルクが掛っているポンプを三相誘導電動機を廻すことであった。低圧のために電流は大きく、ステーター巻き線は細い線を並列に数本束ねて巻かねば成らず、またスタート時あまりに初期電流が流れるので、初期トルクに必要な電流を検出して、電流コントロールをしたことであった。幸いなことに、マイコンを採用していたので、流れる電流は周波数のＯＮ時間を調整することで対応できた。タイマーやリモコンもマイコンの中に組み込むこと（ソフト対応）が出来た点であった。
【発明の効果】従来のエンジン付きポンプや井戸用モータ付きポンプや水中ポンプはいろいろな上述のような問題点があったので、その欠点を今回の発明は補うものである。本発明は自然エネルギーを利用した経済的な環境にやさしい、排ガスや音の出ない、農家の高齢者や素人に取り扱いが容易に出来るように低圧電源バッテリー（ＤＣ１２ｖ）を使用し、安全を図り、また三相インバータ（マイコン内臓）でブラシレス三相電動機（三相電動機、三相同期電動機）付きポンプを運転し、河川や地下水の水を汲み上げ田畑に散水する移動用散水システムである。
安全を第一に考え、低圧電源バッテリー（ＤＣ１２Ｖ）を利用したこと、また電気の利点を活かし、タイマーやリモコンスイッチを備え、使い勝手を良くしたこと、移動が容易にでき、また素人や農家人が容易に使用でき、その上経費が掛らないように自然エネルギー（太陽電池および風車発電機）を利用したこと、三相インバータ（マイコン内臓）で駆動するブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）付きポンプで地下水等を汲み上げ散水する移動用散水システムであること。
１、バッテリー（ＤＣ１２ｖ）を使用した理由は．低圧で感電の恐れがないこと（安全）、またバッテリーが放電しても車のバッテリーから容易にケーブルを繋いで充電出来るし、またスペアバッテリーを用意していれば交換でき運転が継続出来便利である。それにどこにでも持ち運びが出来移動が出来る。何よりも、自然エネルギーを利用して充電出来、充電しながら使用すると長時間運転出来ることである。
２、ブラシレス三相電動機を使用した理由は、ポンプ負荷がはじめから掛っていて起動トルクが必要なためで、また水がかぶっても、安全で、壊れるところが少ないと言うことで採用した。エンジンに比べ小型軽量に出来、持ち運びが容易であるため。それに何より電動機なのでエンジンに比べ音が静かで、排ガスを出さないため。
３、三相インバータを使用したのは、ブラシレス三相電動機を運転するものであるが、周波数ｆ（３０〜７０Ｈｚ）を自由に変え電動機の回転制御が容易に出来、ポンプの吐出量を変えることが出来るからで。それに電流検出して電動機の焼損保護するのに便利である。また位相検出して回転方向を決めるためにも便利である（ポンプの回転方向が決まっているため）。この三相インバータにはマイコンを内蔵しているので、ソフトにより、信号を作り出すのが容易であり、タイマーやリモコンを設けることが容易であるため。
４、タイマーやリモコンを設けて、農家人や素人に使い勝手が良くなった。
【発明を実施するための最良の形態】自然エネルギー（太陽電池）を利用して、バッテリーを充電する装置とタイマーとリモコンを備え、低圧バツテリー（ＤＣ１２ｖ）を電源とし、三相インバータ（マイコン内臓）で、三相誘導電動機付きポンプを駆動し、地下水や河川の水を汲み上げ、散水器で散水する移動用散水システムであること。
【実施例】本発明の引き金は、現在農家で使われているエンジン付きポンプは音がうるさく、燃料も一定期間ごとに補給が必要であり、その上燃費も掛るし、また手間も掛るし、何よりも二酸化炭酸ガスの放出で環境に良くないことに起因する。
そこで今回提供する環境にやさしい移動用散水システムは自然エネルギーを利用し低圧（ＤＣ１２ｖ）で耐久性に優れた安価で安全なブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）付きポンプである。これは太陽光や風の自然エネルギーを太陽電池や風車発電機によって電気エネルギーに変換し、そのエネルギーを一旦バッテリーに蓄電し、バッテリーからエネルギー効率の良い三相インバータ（タイマーやリモコンや周波数調整を備えた）でブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）を廻し、ポンプを運転し地下水等を汲み上げ田んぼに灌水したり、野菜畑やハウス内の水耕栽培等の植物に散水する移動用散水システムある。
（実施例）の詳細な説明
実施例１の
【図１】
は本発明の全体図である。▲４▼風車は▲１▼羽と▲３▼アームより構成される。▲４▼風車の中心に▲２▼発電機（高周波発電機  以下省略）が置かれ▲４▼風車のエネルギーを電気エネルギーに変換される。▲４▼風車と▲２▼発電機は▲６▼ポールによって支えられている。▲６▼ポールは▲１７▼のパイプ固定盤と▲７▼の固定ワイヤーと▲８▼固定調整金具で固定されている。▲２▼発電機は▲１０▼電圧調整期Ｉが付いていて、出力電圧は▲１１▼バッテリーを充電するために１４．５ｖに調整される。次に▲５▼太陽電池は太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。そのエネルギーは▲９▼電圧調整期ＩＩで▲２▼発電機と同様▲１１▼バッテリーを充電する。▲１１▼バッテリーの負荷として▲１９▼タイマーと▲２０▼リモコンを有する▲１５▼三相インバータで運転される▲１４▼ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）に駆動される▲１３▼汲み上げポンプであり、▲１３▼汲み上げポンプに▲１７▼のパイプで接続されている▲１２▼散水器で水を放水する移動用散水システム装置である。
▲１９▼タイマーは▲１３▼汲み上げポンプの稼働時間の設定が出来る。この▲１９▼タイマーの必要性は灌水等に使用される田んぼや畑の大きさによって、水の量を設定するためで、あまり長時間運転されると、田畑が水浸しになり、問題となっていた。エンジン付きポンプの時は農家人が見廻りを定期的にしなければならないと言うまぎらわしさがあった。本発明のシステムの中の▲２０▼リモコンスイッチは、農家人がわざわざ装置の近くに行かなくても近くの田畑で、草取り等をしていても、リモコン操作（遠隔操作）により、停止や運転が出来る。次に▲１５▼三相インバータは▲１１▼バッテリー（１２ｖ）の直流を交流に変換するものであり、変換された三相交流は▲１４▼ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）に供給され運転される。▲１４▼ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）に結合されている▲１３▼組上げポンプは▲１４▼ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）の回転により▲１６▼地下水や河川の水やタンクの水を汲み上げる。そして汲み上げられた水は▲１７▼パイプを経て▲１２▼散水器に行き、放水される。
本発明の実施例１の結線図
【図２】
について説明すると、▲２▼風車発電機（高周波発電機）は▲２２▼メインコイルと▲２３▼フイルドコイルと▲１０▼電圧調整器Ｉと▲２５▼ダイオードスタックから成っている。この働きは▲４▼風車によりロータが回転されると▲２２▼メインコイルに起電力が発生する。この原理は、▲２３▼フイルドコイルに▲１０▼電圧調整器Ｉを通して電流が流され，磁極Ｓ，Ｎが出来、磁路が形成され磁束が通り、回転するとき磁束の変化が起こり▲２２▼メインコイルと鎖交し、起電力を発生する。起電力の大きさは▲２▼風車の回転の速度により異なり回転速度が速い時起電力は大きくなり、速度が遅いとき起電力は小さくなる。▲１１▼バッテリー電圧が１２ｖなので充電電圧は１４．５ｖが最適で、この電圧に▲１０▼電圧調整器Ｉで調整される。▲２２▼メインコイルに発生する電圧は交流なので▲２５▼ダイオードスタックで直流に変換される。そして▲１１▼バッテリーを充電する。次に▲５▼太陽電池はアモルファスやシリコンに不純物ボロン等を添加して光半導体が作られ、そしてこの光半導体を幾つか組み合せセルが作られる。
原理は、光半導体に光を当てると内部で励振が起こり電子の移動が起こり起電力を発生させる。▲１１▼バッテリーは１２ｖなので。▲５▼太陽電池の起電力の大きいものは▲９▼電圧調整期ＩＩで、１４．５ｖに調整され、▲１１▼バッテリーを充電する。
▲５▼太陽電池は天気が快晴で太陽光が十分な場合と曇りで太陽光が弱い場合とそれぞれ起電力の大きさが異なるためこの▲９▼電圧調整器ＩＩが必要である。
▲１１▼バッテリーの負荷はスイッチＳＷ３と▲１９▼タイマースイッチＳＷ４と▲２０▼リモコンスイッチＳＷ５と▲３１▼周波数調整が出来る▲３３▼三相インバータコントロール部と▲３４▼三相インバータパワー部とそれに▲３６▼ステータ巻き線と▲３７▼ケージロータを有する▲１４▼ブラシレス三相電動機（以下内の一つである三相誘導電動機について説明する。）と汲み上げポンプから成る。それからごみ等で▲１３▼汲み上げポンプが詰まって止まり，過大電流が▲３６▼ステータ巻き線に流れた場合を検出する▲３２▼過電流検出と回転方向を決める▲３８▼位相検出から成る。▲１９▼タイマースイッチＳＷ４は▲１３▼汲み上げポンプの稼働時間の設定であり、▲２０▼リモコンスイッチＳＷ５は、遠隔操作で、運転のｏｎ，ｏｆｆが出来る。▲１５▼三相インバータは▲３１▼周波数調整付きの▲３３▼三相インバータコントロール部と▲３４▼三相インバータパワー部から成り、また▲３２▼過電流検出および▲３８▼位相検出を有している。▲３３▼三相インバータコントロール部は▲３４▼三相インバータパワー部のＭＯＳＦＥＴのゲートに信号を送り出すところで、三相の信号を作り出すところである（マイコンが内蔵されている）。この三相の周波数は３０〜７ｏＨｚまで▲３１▼周波数調整が出来る。三相インバータパワー部は６個のＭＯＳＦＥＴで構成されていて▲３３▼三相インバータコントロール部からの信号をゲートに受けて、▲１４▼三相誘導電動機の▲３６▼ステータ巻き線に三相電力を供給する。▲３６▼ステータ巻き線は印加された電力により▲３７▼ケージロータの短絡線輪に誘起起電力を発生させ、その発生した起電力は短絡電流を流し磁極を作る。
▲３７▼ケージロータ側の磁極と▲３６▼ステータ側に印加された三相電力により回転磁界が発生し、▲３７▼ケージロータが回転磁界により回転する。回転は三相の周波数により変化する。（Ｎ＝１２０ｆ／Ｐ）▲１４▼三相誘導電動機に結合されてる▲１３▼汲み上げポンプはロータの回転にしたがって▲１６▼地下水等の汲み上げ水量は異なるので、三相の周波数を調整出来る様にしたものである。これが▲３１▼周波数調整である。
実施例２は
【図３】
に示してあり、
【図４】
は実施例２の結線図である。これは前述と異なるところは▲２▼風車発電機を取り除いたものである。よって動作等の詳細な説明は上述とダブるのでしません。風車を取り除いた理由は風車のセッテングに時間を要するためと、また▲２▼風車発電機のＩ日の平均稼働時間が少ないのでバッテリーの充電に寄与する効率が良くない為である。しかし海岸近くの畑や山岳地帯の畑や田んぼでは風がかなりあり、▲２▼風車発電機も有効である。▲２▼風車発電機の利用は、場所を選定する必要がある。▲５▼太陽電池だけの場合セッテングが楽で持ち運びに最適である。この実施例２では▲１４▼ブラシレス三相電動機に三相誘導電動機を使用している。理由はもしロータに磁石を使用していると，風により畑等で砂埃をかぶったとき等、ロータ側に砂鉄等が吸着してロータがロックし、壊れることがあるため。これを防ぐためには電動機を密閉にする必要があり、コストもかなり高くなり、また電動機も放熱を考えて少し大きくせねばならなかつた。▲１４▼三相誘導電動機の場合、ロータが▲３７▼ケージロータで、ダイキャストされているため、畑等で使用され、また水を扱う機器には最適である。埃や水がかぶっても磁石でないので吸着することはないし、また低圧の電源を使用しているので漏電の心配はないし、感電の恐れはない。▲１１▼バッテリーＤＣ１２ｖの低圧電源を使用している良いところであり、特徴である。また最近の▲１１▼バッテリーは、フリーメンテナンスで、液体がこぼれることはないし、軽量になっているので、持ち運びに便利である。以上のように，環境にやさしい自然エネルギー（▲５▼太陽電池等）を利用し，フリーメンテナンスのしかも軽量な▲１１▼バッテリーを充電しながら、マイコン内臓の▲１５▼三相インバータで、小型軽量の▲１４▼三相誘導電動機（低圧（ＤＣ１２ｖ））を運転し、▲１４▼三相誘導電動機と直結になっている▲１３▼汲み上げポンプを廻し、▲１６▼地下水等を汲み上げ、散水する一連の移動用散水システムを特徴としている。
【産業上の利用可能性】現在市場で使われているエンジン付きポンプは約２００万台あり、これは汎用エンジン（ガソリンまたは軽油で動くもの）で、セルモータは付いてなく、起動は人の手（リコイルを引っ張る等）によるものであったし、何よりも音はうるさく、排気ガスは出しぱなしだし、近所からも苦情が出ていて、また一人で持つには重く（老人にはきつい）、ガソリン等の持ち運びも危険物取扱法での制限があり、燃費も掛かり良くなかつた。それで農家人達等はこれら問題を解決した新しい移動用散水システムが今すぐにでも望まれていた。それで、今回世の中の要望に応えて、上記説明のような、新しい移動用散水システムを提供することとした。今まで世の中にこのような散水システムがなかったので、早急に生産して供給したい。市場にある問題のエンジン付きポンプも、買い替え時期に来ているので、順次この新しい発明された、環境に優しい自然エネルギーを利用して、低圧電源バッテリーを充電しながら、三相インバータで駆動する低圧三相誘導電動機付きポンプの移動用散水システムを買ってもらい交換してもらう。農家人が待ち望んでいるので、相当期待できる。それから、現在ゴルフ場の芝の上（グリーン上）に水遣りをエンジン付きポンプで行っているが、お客さんより苦情があり、この散水システムが出来ればすぐに買って使いとの要望がある。このシステムにはタイマーやリモコンが設けられているので、遠隔操作が出来、最適であると要求が強い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の全体図が示されている。自然エネルギー取り込み側に▲１▼羽と▲３▼アームから成る▲４▼風車があり、▲４▼風車によって駆動される▲２▼発電機（高周波発電機）と発電された電圧を調整する▲１０▼電圧調整期Ｉがある。また▲５▼太陽電池があり、▲５▼太陽電池で発生する電圧を調整する▲９▼電圧調整期ＩＩがある。これら出力電圧は▲１１▼バッテリーを充電するので１４，５ｖに調整される。▲４▼風車や発電機や▲５▼太陽電池は▲６▼ポールで支えられ、▲６▼ポールは▲１８▼パイプ固定版と▲８▼固定ワイヤーで固定される。▲６▼ポールのバランスを▲８▼ワイヤー調整金具で調整される。散水ポンプ側は、▲１１▼バッテリーと▲１５▼三相インバータと▲１４▼ブラシレス三相電動機と▲１３▼汲み上げポンプから成り、▲１３▼汲み上げポンプで▲１６▼地下水または河川の水等を汲み上げた水は▲１７▼パイプをとおり▲１２▼散水器に送られ放水される。
【図２】〔図２〕は実施例１の結線図である。詳細については〔実施例〕で説明してあるためここでは省略する。
【図３】〔図３〕は実施例２の全体図である。基本的には▲４▼風車と▲２▼発電機とそれを支える▲６▼ポールや▲１８▼パイプ固定盤や▲８▼固定ワイヤー等を省いたものである。自然エネルギーの利用は▲５▼太陽電池だけである。▲５▼太陽電池は▲４０▼折りたたみ式の固定台で支えられているところが実施例１と異なる。またこの実施例２は▲１４▼ブラシレス三相電動機に三相誘導電動機を採用している。残りの各部は〔図１〕、〔図２〕と同じであるので説明は省略する。
【図４】〔図４〕は実施例２の結線図である。各部の動作は実施例１の結線図〔図２〕で説明したものと同じなので省略する。
【符号の説明】
▲４▼風車と▲２▼発電機（▲１０▼電圧調整期Ｉ付き）の組み合わせ
▲５▼太陽電池と▲９▼電圧調整器ＩＩ
▲１１▼バッテリー（ＤＣ１２ｖ）の低圧電源
▲１５▼三相インバータ（マイコンを内蔵）
▲１９▼タイマースイッチと▲２０▼リモコンスイッチ
▲３１▼周波数調整を備えている）
▲１４▼ブラシレス三相電動機（三相誘導電動機、三相同期電動機）で低圧電源（ＤＣ１２ｖ）で動く
▲１３▼汲み上げポンプでブラシレス三相電動機に直結している
▲１３▼汲み上げポンプで▲１６▼地下水等を汲み上げる。
▲１２▼散水器で放水する。
これら一連の移動用散水システムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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