(57)【要約】【課題】  植物が生育する環境に設置するのに好適な太陽電池である、色彩が豊かでありかつ自由な形状を有することができ、さらに廉価である色素増感太陽電池を用いた、植物に液体を供給する簡便な送液システムを提供する。【解決手段】  光を電気エネルギーに変換する太陽電池と、該太陽電池によって生成された電気エネルギーを蓄積する蓄積装置と、該蓄積装置に蓄積された電気エネルギーを用いて作動される、植物に液体を供給する液体供給装置とを備える送液システムであって、  太陽電池が、色素増感太陽電池であり、かつ液体が供給される植物の近傍に設置され、蓄積装置が、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を電気エネルギーに変換する太陽電池と、該太陽電池によって生成された電気エネルギーを蓄積する蓄積装置と、該蓄積装置に蓄積された電気エネルギーを用いて作動される、植物に液体を供給する液体供給装置とを備える送液システムであって、
前記太陽電池が、色素増感太陽電池であり、かつ液体が供給される植物の近傍に設置され、前記蓄積装置が、電気二重層キャパシタであることを特徴とする送液システム。
【請求項２】
液体供給装置が、植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を容器から汲み出すポンプと、ポンプによって汲み出された液体を植物に供給するためのノズルと、ポンプの動作を制御する制御回路と、植物が生育される土壌の乾燥度を検出し、土壌の乾燥度を表す乾燥度検出信号を発生する検出手段とを備え、
検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする、請求項１に記載の送液システム。
【請求項３】
電気二重層キャパシタに蓄積された充電量を表す充電量信号を生成する充電量信号生成手段をさらに備え、
検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表し、かつ充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力量を超える充電量を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする、請求項２に記載の送液システム。
【請求項４】
送液システムが、土壌乾燥表示器および充電表示器の少なくとも一方をさらに備え、
土壌乾燥表示器は、検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表すときに駆動され、充電表示器は、充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力を超えるときに駆動されることを特徴とする、請求項３に記載の送液システム。
【請求項５】
液体供給装置が、植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を容器から汲み出すポンプと、ポンプによって汲み出された液体を植物に供給するためのノズルと、ポンプの動作を制御する制御回路と、植物に液体を供給するタイミングを表す液体供給タイミング信号を発生するタイマーとを備え、
タイマーから液体供給タイミング信号が送られたときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする、請求項１に記載の送液システム。
【請求項６】
電気二重層キャパシタに蓄積された充電量を表す充電量信号を生成する充電量信号生成手段をさらに備え、
タイマーから液体供給タイミング信号が送られ、かつ充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力量を超える充電量を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする、請求項５に記載の送液システム。
【請求項７】
送液システムが、液体供給タイミング表示器および充電表示器の少なくとも一方をさらに備え、
液体供給タイミング表示器は、タイマーから液体供給タイミング信号が送られときに駆動され、充電表示器は、充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力を超えるときに駆動されることを特徴とする、請求項６に記載の送液システム。
【請求項８】
植物に自動的に液体を供給する方法であって、
植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を植物に供給するための液体供給手段とを備える、植物に液体を供給するための液体供給装置を設置し、
光を電気エネルギーに変換する色素増感太陽電池を、液体が供給される植物の近傍に設置し、
色素増感太陽電池によって生成された電気エネルギーを電気二重層キャパシタに蓄積し、
電気二重層キャパシタに蓄積された電気エネルギーを用いて液体供給装置の液体供給手段を作動させて、容器に貯蔵された液体を植物に供給することを特徴とする植物に自動的に液体を供給する方法。
【請求項９】
色素増感太陽電池と電気二重層キャパシタとを組み合わせた、小電力アプリケーションのための電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送液システムに関し、より詳細には、光を電気エネルギーに変換する太陽電池と、該太陽電池によって生成された電気エネルギーを蓄積する蓄積装置と、該蓄積装置に蓄積された電気エネルギーを用いて作動される、植物に液体を供給する液体供給装置とを備え、太陽電池が、色素増感太陽電池であり、かつ液体が供給される植物の近傍に設置され、蓄積装置が、電気二重層キャパシタである送液システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物を生育するためには、植物に水などの液体を適宜与える必要がある。植物に水などの液体を与える方法は、一般的には、水道管に接続されたホースによって与えるまたは容器に汲み取った液体を植物に与えるなどの方法で、人手によって行なわれていた。あるいは農場などの大規模に植物を生育する施設では、スプリンクラーなどの自動散水装置によって、人手によらず自動的に植物に水などの液体が与えられていた。
【０００３】
例えば、花壇、庭園、家庭菜園、またはガーデニングなどの比較的小規模な施設では、人手で、毎回植物に液体を与えることは手間がかかるため、人手によらず自動で必要なときに植物に液体を与えることができる簡便な装置が望まれている。
【０００４】
このような装置には、植物に与えるべき液体と、装置を作動させるための動力とが供給される必要がある。液体源としては、例えば水道管または液体を貯蔵する容器などを用いることができる。容器は、植物が生育している場所から離れた場所に設置されるか、または植物が生育している場所に隣接して設置されることができる。離れた場所に容器が設置される場合には、容器から植物が生育される場所まで液体を導くために配管が用いられる。また、容器から液体を汲み出すために、ポンプなどが使用される。
【０００５】
装置を作動させるための動力は、一般的には電力が用いられる。この電力は、容器から液体を汲み出すためのポンプ、水道管または配管を開閉するための弁、液体の供給を制御するための制御手段、液体の供給動作を設定するための入力手段、または装置の動作状態を表示するための表示手段などを動作させるために使用される。このような電力は、商用電源、家庭用自家発電、または充放電可能なバッテリなどから供給される。
【０００６】
装置が、液体源として水道を用い、電源として商用電源または家庭用自家発電を用いる場合には、十分な量の液体および電力を使用することができる利点を有する。しかしながら、この場合、水道管に接続されたホースなどの配管および電源から電力を送るための電気接続線が必要になり、水道管および電源の場所から離れた自由な場所に装置を設置することはできず、可搬型に構成することはできず、また水道管からの液体圧に耐える構成が必要になり、装置自体が大きくかつ嵩張ってしまうなどの欠点がある。
【０００７】
このような欠点を解消するために、いくつかの装置が提案されている。
【０００８】
例えば、液体源として容器を使用し、電源として乾電池を用いる装置が知られている。この装置は、タイマーを用いて一定時間期間毎に、乾電池の電力によってポンプを駆動して、容器から液体を汲み出して植物に供給する。このような装置は、水源から液体を導く配管および電源からの電気接続線は不要であるものの、乾電池を定期的に交換する必要があり、運転費用が高いとともに乾電池交換の手間が煩わしいなどの問題を有するものであった。
【０００９】
そこで、定期的に交換が必要な乾電池を用いるのではなく、一旦設置すれば交換が不要である太陽電池を、電源として使用する装置も提案されている。例えば、桑野幸徳、武岡明夫著、「太陽電池活用ガイドブック」、パワー社、１９９８年２月１０日、頁１３２−１３９には、液体源として水道を用い、電源としてアモルファスシリコンなどの無機太陽電池を用いた装置が記載されている。この文献に記載される装置は、無機太陽電池によって発電された電力はニッカド電池に蓄積され、この蓄積された電力で液体を供給するための手段を作動させる。また、この装置は、土中の水分量を検知するセンサーを備え、センサーが所定値より低い水分量を検知した場合に、水道に接続された電磁弁をニッカド電池に蓄積された電力で開閉して、水道からの水を植物に与える。
【００１０】
この文献に記載される装置は、電源からの電気接続線は不要であるが、水道からの配管が必要である欠点を有する。加えて、ニッカド電池は、カドニウムなどの重金属を含み廃棄した際に二次公害を起こすために回収の必要があり、コストを上昇させる問題を有する。さらに重大な問題として、アモルファスシリコンなどの無機太陽電池は、黒色に近い色であるため、植物が生育する花壇、庭園、家庭菜園、またはガーデニングの環境にそぐわないものであり、また通常はガラス基板に形成されるために可撓性がなく、形状の自由度は限られるものであった。このようにアモルファスシリコンなどの無機太陽電池は、その存在が、植物が生育する環境では目立つものであり、そのような環境に溶け込むことはできない欠点を有する。
【００１１】
重金属を含むニッカド電池の代わりに、回収の必要がない電気二重層キャパシタを用いた装置が、特開平９−１４００７３号に記載されている。この装置は、アモルファスシリコンなどの無機太陽電池によって発電された電力が、電気二重層キャパシタに蓄積され、周囲が暗くなったことが検出された場合には、電気二重層キャパシタに蓄積された電力でライトまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）を点灯させる。
【００１２】
一方、色彩が豊かで自由な形状に加工することができる太陽電池として、例えば、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１５、（１９９３年）、６３８２頁に記載されるような色素増感太陽電池が知られている。これは、グレッツェルセルとも呼ばれ、透明電極上に色素によって増感され一方の極になる酸化物半導体微粒子からなる薄膜基板と、この薄膜基板と対峙するようにプラチナ等の還元剤を配した対極からなる基板との間に、電荷移動層（レドックス物質を含む電解液）を狭持したもので、ルテニウム錯体色素を多孔質酸化チタン電極に吸着させることで構成されている。色素増感太陽電池は、使用される色素に応じて様々な色彩の太陽電池を得ることができ、また基板として可撓性フィルムを用いることで、可撓性で自由な形状の太陽電池を得ることができる利点を有する。そのため、植物が生育する環境に用いるには好ましいものである。さらに、色素増感太陽電池は廉価に製造することができる利点も有する。
【００１３】
しかしながら、現在開発されている色素増感太陽電池で得られる電力は、アモルファスシリコンなどの無機太陽電池や乾電池に比べて微弱であり、Ａ５サイズの受光面積でも０．１ワットにも満たないのが現状である。そのため、色素増感太陽電池で駆動させることができる負荷は、極めて限られていた。容器から液体を汲み出すポンプを、色素増感太陽電池で得られる電力で直接駆動するためには、相当大きな受光面積が必要となり、色素増感太陽電池の設置場所が限定されてしまう。そのために、色素増感太陽電池で得られる電力で、このようなポンプなどの液体を供給する手段を直接駆動することは難しいものであった。そこで、色素増感太陽電池から得られる微弱な電力を蓄積して使用することが考えられるが、一般的に使用されるニッカド電池などの充電池では、このような微弱な電力を効率良く蓄積することができない問題があった。
【００１４】
色素増感太陽電池に対する研究の関心は、色素増感太陽電池の光エネルギー変換効率を上げることに集まり、色素増感太陽電池で現在得られる微弱な電力をどのように利用するかなどの応用面には向けられていなかった。そのため、色素増感太陽電池で得られる微弱な電力をどのように蓄積して装置を作動させるかなど、色素増感太陽電池を用いた装置の検討は、従来ほとんど行なわれていなかった。
【特許文献１】特開平９−１４００７３号明細書
【非特許文献１】桑野幸徳、武岡明夫  著、「太陽電池活用ガイドブック」、パワー社、１９９８年２月１０日、頁１３２−１３９
【非特許文献２】Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１５、（１９９３年）、６３８２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、植物が生育する環境に設置するのに好適な太陽電池である、色彩が豊かでありかつ自由な形状を有することができ、さらに廉価である色素増感太陽電池を用いた、植物に液体を供給するのに簡便であり、可搬型にも構成することができる送液システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１に係る発明によれば、光を電気エネルギーに変換する太陽電池と、該太陽電池によって生成された電気エネルギーを蓄積する蓄積装置と、該蓄積装置に蓄積された電気エネルギーを用いて作動される、植物に液体を供給する液体供給装置とを備える送液システムであって、
太陽電池が、色素増感太陽電池であり、かつ液体が供給される植物の近傍に設置され、蓄積装置が、電気二重層キャパシタであることを特徴とする。
【００１７】
このような構成によって、植物が生育する環境に設置するのに好適な色素増感太陽電池を植物の近傍に設置して、この色素増感太陽電池によって生成された電気エネルギーを電気二重層キャパシタに蓄積して、液体供給装置を作動させて植物に液体を供給する、送液システムを提供することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、液体供給装置が、植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を容器から汲み出すポンプと、ポンプによって汲み出された液体を植物に供給するためのノズルと、ポンプの動作を制御する制御回路と、植物が生育される土壌の乾燥度を検出し、土壌の乾燥度を表す乾燥度検出信号を発生する検出手段とを備え、
検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする。
【００１９】
このような構成によって、土壌が、植物に対して液体を供給することが必要な状態である、所定の閾値を超える乾燥状態にあるときに、ポンプを作動させて植物に液体を供給することによって、必要な時期に植物に液体を供給できる。そのため、容器内に貯蔵された液体の効率の良い使用が可能となる。
【００２０】
請求項３に係る発明によれば、電気二重層キャパシタに蓄積された充電量を表す充電量信号を生成する充電量信号生成手段をさらに備え、
検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表し、かつ充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力量を超える充電量を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする。
【００２１】
このような構成によって、ポンプを作動させることができる十分な電力量が電気二重層キャパシタに充電されていない状態で、ポンプを作動させて、蓄積された電力を無駄に浪費することを防止することができる。そのため、電気二重層キャパシタに蓄積された電力の効率の良い使用が可能となる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、送液システムが、土壌乾燥表示器および充電表示器の少なくとも一方をさらに備え、
土壌乾燥表示器は、検出手段からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表すときに駆動され、充電表示器は、充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力を超えるときに駆動されることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によって、土壌が乾燥状態にあるかどうか、および／またはポンプを作動させるために必要な電力が蓄積されているどうかを示すことができ、送液システムの状態を使用者に示すことができる。
【００２４】
請求項５に係る発明によれば、液体供給装置が、植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を容器から汲み出すポンプと、ポンプによって汲み出された液体を植物に供給するためのノズルと、ポンプの動作を制御する制御回路と、植物に液体を供給するタイミングを表す液体供給タイミング信号を発生するタイマーとを備え、
タイマーから液体供給タイミング信号が送られたときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする。
【００２５】
このような構成によって、植物に対して液体を供給するタイミングのときに、ポンプを作動させて植物に液体を供給することによって、必要な時期に液体を供給できる。そのため、容器内に貯蔵された液体の効率の良い使用が可能となる。
【００２６】
請求項６に係る発明によれば、電気二重層キャパシタに蓄積された充電量を表す充電量信号を生成する充電量信号生成手段をさらに備え、
タイマーから液体供給タイミング信号が送られ、かつ充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力量を超える充電量を表すときに、制御回路が、ポンプ作動信号をポンプに送って該ポンプを作動させることを特徴とする。
【００２７】
このような構成によって、ポンプを作動させることができる十分な電力量が電気二重層キャパシタに充電されていない状態で、ポンプを作動させて、蓄積された電力を無駄に浪費することを防止することができる。そのため、電気二重層キャパシタに蓄積された電力の効率の良い使用が可能となる。
【００２８】
請求項７に係る発明によれば、送液システムが、液体供給タイミング表示器および充電表示器の少なくとも一方をさらに備え、
液体供給タイミング表示器は、タイマーから液体供給タイミング信号が送られときに駆動され、充電表示器は、充電量信号生成手段からの充電量信号が、ポンプを作動させるために必要な電力を超えるときに駆動されることを特徴とする。
【００２９】
このような構成によって、液体を供給するタイミングになっているかどうか、および／またはポンプを作動させるために必要な電力が蓄積されているどうかを示すことができ、システムの状態を使用者に示すことができる。
【００３０】
請求項８に係る発明によれば、植物に自動的に液体を供給する方法であって、
植物に供給すべき液体を貯蔵する容器と、容器に貯蔵された液体を植物に供給するための液体供給手段とを備える、植物に液体を供給するための液体供給装置を設置し、
光を電気エネルギーに変換する色素増感太陽電池を、液体が供給される植物の近傍に設置し、
色素増感太陽電池によって生成された電気エネルギーを電気二重層キャパシタに蓄積し、
電気二重層キャパシタに蓄積された電気エネルギーを用いて液体供給装置の液体供給手段を作動させて、容器に貯蔵された液体を植物に供給することを特徴とする。
【００３１】
このような構成によって、液体が供給される植物の環境に適した色素増感太陽電池を用いて、植物に自動的に液体を供給する方法を提供することができる。
【００３２】
請求項９に係る発明によれば、色素増感太陽電池と電気二重層キャパシタとを組み合わせた、小電力アプリケーションのための電源システムを提供される。
【００３３】
このような構成によって、色素増感太陽電池で得られる微弱な電力を効率良く蓄積して、小電力アプリケーションのための電源システムとして、色素増感太陽電池を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
図１に、本発明による送液システムの一実施形態の概略構成図を示す。
【００３５】
図１に示される送液システムは、色素増感太陽電池１と、電気二重層キャパシタ２と、ダイオード３と、検出手段である土壌乾燥度検知器４と、容器５と、ポンプ６と、ノズル７と、植物８と、制御回路９と、土壌乾燥度表示器１０と、充電表示器１１と、充電量信号生成手段１２とを含む。
【００３６】
色素増感太陽電池１は、育成される植物８の近傍に設置され、その植物８の花や葉の色あるいは植物８の育成される環境に合わせて、赤、橙、黄、緑、青などの鮮やかな色と、自由な形状とを有するように形成される。特に、花壇、庭園、家庭菜園、またはガーデニングなどにおいて要求される美観を損なわないように形成される。色素増感太陽電池１の一例として、出力電圧５Ｖで、出力電力０．０５ワットのＡ５サイズの色素増感太陽電池１を用いることができる。
【００３７】
電気二重層キャパシタ２は、色素増感太陽電池１から供給される１０ミリアンペア程度の微弱な電流を蓄積することができ、かつ長期間にわたって繰り返しポンプ６を駆動して送液を行なえるように多数の充放電に耐えることができるものが望ましい。電気二重層キャパシタ２の一例として、松下電器製の電気二重層コンデンサＡＬシリーズを２個並列接続して、２０ファラッドの容量の電気二重層キャパシタ２を使用することができる。電気二重層キャパシタ２の形態は、コイン型、筒型、積層型などのどの形態でも良い。なお、電気二重層キャパシタ２と同等の性能を有する２次電池があれば、それを使用することもできる。
【００３８】
ダイオード３は、電気二重層キャパシタ２から色素増感太陽電池１へ向かう電流である逆電流を防止するためのダイオードである。ダイオード３の一例として、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ製  １Ｎ４１４８Ａ型を使用することができる。
【００３９】
土壌乾燥度検知器４は、植物８が植えられている植木鉢などの土壌における乾燥度を検知するものであり、検知した土壌の乾燥度を表す乾燥度検出信号を制御回路９に送る。土壌乾燥度検知器４は、任意の検知器を使用することができ、例えば２本のプローブを植物８が植えられている植木鉢などに差し込み、プローブ間の抵抗値によって土壌の乾燥度を検知する検知器などを使用することができる。
【００４０】
容器５は、植物８に与えるべき水などの液体を貯蔵するための容器であり、配管５１を介してポンプ６に接続される。容器５内に貯蔵される液体は、水に限定されるものではなく、必要な場合には肥料や農薬などを含んだ液体であることも可能である。容器５の容積は、植物に対する１回分の液体の供給に必要な供給量と、植物に対する液体の供給の頻度とに応じて決定される。容器５内に貯蔵される液体は、必要に応じて適宜補充される。図１に示される実施形態では、容器５は、植物８が植えられている植木鉢などに隣接して設置されているが、この容器５を小型にして、植木鉢内に埋め込まれる構成にすることもできる。容器５の材質、形状、および色彩は、使用される用途に応じて適宜決定されることができる。
【００４１】
ポンプ６は、容器５内に貯蔵される液体を、ノズル７を介して植物８へ送るためのポンプであり、容器５に配管５１を介して接続され、かつノズル７に配管５２を介して接続される。また、ポンプ６の動作は、制御回路９によって制御される。すなわち、ポンプ６は、制御回路９から送られるポンプ作動信号に応答して作動される。ポンプ６は、可能な限り低消費電力のポンプであることが望ましい。ポンプ６の一例として、榎本マイクロポンプ製  ＣＭ−１５Ｗ−３  定格３ボルト、０．８アンペアを使用することができる。
【００４２】
ノズル７は、ポンプ６によって送られる容器５内に貯蔵された液体を、植物８に対して与えるノズルであり、その形状は、供給対象である植物８への液体の供給に適した形状が望ましい。図１に示される実施形態では、１個のノズル７が植物８の上方に設置され、植物８に対して液体を上方から散布する構成が示されているが、このような構成に限らず、ノズル７を植物８の根の付近に設置することや、複数個のノズルに分割して設置することもできる。ノズル７の材質、形状、および色彩は、使用される用途に応じて適宜決定されることができる。
【００４３】
植物８は、容器５内に貯蔵された液体が適宜与えられるべき植物であり、種子であることも可能である。植物８の種類、植物８の生育段階、植物８が生育される温度、湿度、日照等の環境などに応じて、植物８に供給されるべき液体の種類および供給量が決定される。
【００４４】
制御回路９は、ポンプ６の動作を含む送液システム全体の動作を制御する制御回路である。制御回路９は、なるべく低消費電力の回路であることが望ましい。
【００４５】
制御回路９は、土壌乾燥度検出器４からの土壌乾燥度信号と、充電量信号生成手段１２からの充電量信号とを受ける。制御回路９は、乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表するとき、あるいは土壌が乾燥状態にあり、かつ充電量信号が、ポンプ６を作動させるために必要な電力量を超える、電気二重層キャパシタ２に蓄積された充電量を表すときに、ポンプ６にポンプ作動信号を送り、ポンプ６を作動させて植物８に対して容器５に含まれる液体を供給させる。このような制御回路９の動作によって、植物８に対して液体を供給することが必要な状態である土壌の乾燥状態の場合だけに液体を供給することで、不要な液体の供給を防止して、容器５内に貯蔵された液体の効率の良い使用が可能となる。さらに、電気二重層キャパシタ２にポンプ６を作動させるために必要な電力量が蓄積された状態のときに、ポンプ６を作動させて植物８に液体を供給することによって、ポンプ６を作動させる電力量が充電されていない状態で、蓄積された電力を無駄に浪費することを防止して、電気二重層キャパシタ２に蓄積された電力の効率の良い使用が可能となる。
【００４６】
制御回路９は、適切な回路構成で構成されることができ、土壌乾燥度信号と所定の閾値とを比較する比較器、および充電量信号とポンプ６を作動させるために必要な電力量とを比較する比較器を有することができる。さらに、所定の土壌の乾燥度を示す閾値と、ポンプを作動させるために必要な電力量とを入力するための適切な入力手段を備え、これらの値を変更することもできる。
【００４７】
土壌乾燥度表示器１０は、検出手段である土壌乾燥度検知器４からの乾燥度検出信号が、所定の土壌の乾燥度を示す閾値を超える土壌の乾燥状態を表すときに駆動される。また充電表示器１１は、充電量信号生成手段１２からの充電量信号が、ポンプ６を作動させるために必要な電力を示す閾値電力を超えるときに駆動される。これらの表示器１０、１１は、なるべく低消費電力の表示器であることが望ましい。これらの表示器１０、１１の状態を見ることによって、使用者は、土壌が乾燥状態にあるかどうか、および／またはポンプ６を作動させるために必要な電力が電気二重層キャパシタ２に蓄積されているどうかを知ることができる。例えば、土壌が乾燥状態にあるが、十分な量の電力が蓄積されていないためにポンプ６が作動されない状態である、または十分な量の電力は蓄積されているが、土壌が乾燥状態にはないなどの状態を知ることができる。なお、これら表示器１０、１１を使用せず、より低消費電力の送液システムに構成することもできる。
【００４８】
充電量信号生成手段１２は、電気二重層キャパシタ２に充電された充電量を表す充電量信号を生成するものであり、適切な回路構成で実現されることができる。なお図１に示される実施形態では、制御回路９に組み込まれている。
【００４９】
なお、図１に示される送液システムでは、電気二重層キャパシタ２、ダイオード３、土壌乾燥度検知器４、容器５、ポンプ６、駆動回路９、および充電量信号生成手段１２が別個の構成要素として示されているが、これらを一体に小型に構成して、植物８が生育される土壌の中に埋め込み、または植物８の近傍の適した場所に設置する構成にすることもできる。さらに、このような小型の送液システムを、可搬型に構成することもできる。
【００５０】
図２に、本発明による送液システムの別の実施形態の概略構成図を示す。
【００５１】
図１に示される実施形態の送液システムとの相違は、土壌乾燥度検知器４の代わりにタイマー２０を備え、土壌乾燥度表示器１０の代わりに液体供給タイミング表示器２１を備えることにある。
【００５２】
タイマー２０は、植物８に液体を供給するタイミングを表す液体供給タイミング信号を発生させるものである。
【００５３】
この実施形態において、制御回路９は、タイマー２０から送られる液体供給タイミング信号と、充電量信号生成手段１２から送られる充電量信号とを受ける。制御回路９は、タイマー２０から液体供給タイミング信号が送られて、植物８に対して液体を供給するタイミングになったとき、あるいは液体を供給するタイミングであり、かつ電気二重層キャパシタ２にポンプ６を作動させるために必要な電力量が蓄積された状態のときに、ポンプ６を作動させて植物８に液体を供給する。このような制御回路９の動作によって、不要な液体の供給を防止して、容器５内に貯蔵された液体の効率の良い使用が可能となる。さらに、ポンプ６を作動させる電力量が充電されていない状態で、無駄に蓄積された電力を浪費することを防止して、電気二重層キャパシタ２に蓄積された電力の効率の良い使用が可能となる。
【００５４】
液体供給タイミング表示器２１は、液体を供給するタイミングであることを表示するために駆動される。この液体供給タイミング表示器２１および充電表示器１１は、なるべく低消費電力の表示器であることが望ましい。これらの表示器２１、１１を見ることによって、使用者は、植物８に液体を供給するタイミングになったかどうか、および／またはポンプ６を作動させるために必要な電力が蓄積されているどうかを知ることができる。例えば、液体を供給するタイミングになったが、十分な量の電力が蓄積されていないためにポンプ６が作動されない状態である、または十分な量の電力は蓄積されているが、液体を供給するタイミングになっていないなどの状態を知ることができる。なお、これら表示器２１、１１を使用せず、より低消費電力の送液システムに構成することもできる。
【００５５】
なお、図２に示される送液システムでは、電気二重層キャパシタ２、ダイオード３、タイマー２０、容器５、ポンプ６、駆動回路９、および充電量信号生成手段１２が別個の構成要素として示されているが、これらを一体に小型に構成して、植物８が生育される土壌の中に埋め込み、または植物８の近傍の適した場所に設置することもできる。この場合も、このような小型の送液システムを、可搬型に構成することもできる。
【００５６】
また、以下のような方法で植物に自動的に液体を供給することができる。
【００５７】
まず、植物８に供給すべき液体を貯蔵する容器５と、容器５に貯蔵された液体を植物に供給するための液体供給手段、例えばポンプ６およびノズル７とを備える、植物に液体を供給するための液体供給装置を設置し、
光を電気エネルギーに変換する色素増感太陽電池１を、液体が供給される植物８の近傍に設置し、
色素増感太陽電池１によって生成された電気エネルギーを電気二重層キャパシタ２に蓄積し、
電気二重層キャパシタ２に蓄積された電気エネルギーを用いて液体供給装置の液体供給手段６、７を作動させて、容器５に貯蔵された液体を植物８に供給する。
【００５８】
さらに、以下のように小電力アプリケーションのための電源システムを実現することができる。
【００５９】
すなわち、現在までほとんど検討されなかった、色素増感太陽電池１で現在得られる微弱な電力を利用する小電力アプリケーションのための電源システムは、色素増感太陽電池１と電気二重層キャパシタ２とを組み合わせることで、色素増感太陽電池１で得られる微弱な電力を、電気二重層キャパシタ２で効率良く蓄積することによって実現することができる。
【００６０】
次に、色素増感太陽電池１によって発電された電力を、電気二重層キャパシタ２に蓄積して、ポンプ６を作動して液体を供給する実施例について以下に記載する。
【００６１】
色素増感太陽電池１として、出力電圧５ボルトで出力電力０．０５ワットのＡ５サイズの色素増感太陽電池１を用い、電気二重層キャパシタ２として、それぞれ１０ファラッドの容量をもつ電気二重層キャパシタ２（松下電器製  電気二重層コンデンサＡＬシリーズ）２個を並列接続した２０ファラッドの容量の電気二重層キャパシタ２を用い、逆流防止用のダイオード３として、Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ製  １Ｎ４１４８Ａ型のダイオード３を用いた。これらを接続したアセンブリを、色素増感太陽電池１の受光面が、日当たりの良い屋外（東京都）に角度を付けずに真上になるように設置した。色素増感太陽電池１に、およそ１００００ルックス以上の強さの太陽光（１１月）を合計３３時間照射した。この太陽光で色素増感太陽電池１により発電された電力を、電気二重層キャパシタ２に蓄積した。このように蓄積された電気二重層キャパシタ２の電力を用いて、モーターポンプ（榎本マイクロポンプ製  ＣＭ−１５Ｗ−３  定格３ボルト、０．８アンペア）を作動させ、５０秒間で８５．３ｃｃの水を容器５からノズル７を介して供給することができた。
【００６２】
また、上述と同じ構成の色素増感太陽電池１および電気二重層キャパシタ２を用いて、およそ１００００ルックス以上の強さの太陽光（１２月）を合計７３時間照射したところ、１２０秒間で３００ｃｃの水を容器５からノズル７を介して供給することができた。
【００６３】
以上のように、本発明の送液システムによれば、植物が生育する環境に設置するのに好適な太陽電池である、色彩が豊かでありかつ自由な形状を有することができ、さらに廉価である色素増感太陽電池を用いた、植物に液体を供給する簡便な送液システムを提供することができる。さらにこの送液システムは、可搬型に構成することが可能であり、電池の交換が不要である。
【００６４】
また、色素増感太陽電池１と電気二重層キャパシタ２との間に、過充電防止装置、電気二重層キャパシタ２とポンプ６との間に過負荷防止装置、さらにその他の電気的な異常状態を回避する装置などを組み込むことによって、作動時のより一層の安全性を得ることが可能である。本発明の送液システムの適用は、最も好ましくは、花壇、庭園、家庭菜園、またはガーデニングなどにおける種子を含む植物へ液体を散布する場合であるが、その他に、昆虫、家畜などの動物に一定時間ごとに水を与える場合などにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明による送液システムの一実施形態の概略構成図を示す。
【図２】本発明による送液システムの別の実施形態の概略構成図を示す。
【符号の説明】
【００６６】
１  色素増感太陽電池
２  電気二重層キャパシタ
３  ダイオード
４  土壌乾燥度検知器
５  容器
６  ポンプ
７  ノズル
８  植物
９  制御回路
１０  土壌乾燥度表示器
１１  充電表示器
１２  充電量信号生成手段
２０  タイマー
２１  液体供給タイミング表示器
５１、５２  配管
【図１】
2006288250.tif 000003
【図２】
2006288250.tif 000004