(57)【要約】【課題】装置の大型化を抑えつつも、植物に照射される光の照度に応じて水の供給量を連続的に調整して効率の良い灌水を行うことができる灌水装置を提供すること。【解決手段】灌水装置１０は、架台１１に載置される貯水タンク１２と、貯水タンク１２から水頭圧により流れ出る水を植物に向けて供給する供給部１３と、供給部１３を流れる水の流量を調整する電動比例弁１４と、電動比例弁１４への電力を供給する電力供給源１５とを有する。さらに、灌水装置１０は、植物に照射される光の照度を検出する照度センサ１６ａと、照度センサ１６ａにより検出された照度に基づいて、電動比例弁１４の弁開度を調整する制御部１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物へ水を供給する灌水装置であって、
架台に載置される貯水タンクと、
前記貯水タンクから水頭圧により流れ出る水を前記植物に向けて供給する供給部と、
前記供給部を流れる水の流量を調整する電動比例弁と、
前記電動比例弁への電力を供給する電力供給源と、
前記植物に照射される光の照度を検出する照度検出部と、
前記照度検出部により検出された照度に基づいて、前記電動比例弁の弁開度を調整する制御部と、を有することを特徴とする灌水装置。
【請求項２】
前記電力供給源は、自然エネルギーを利用して発電する発電部と、前記発電部により発電された電力を蓄える蓄電部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の灌水装置。
【請求項３】
前記架台に載置される液肥貯留タンクと、前記液肥貯留タンクから水頭圧により流れ出る液肥を前記供給部に向けて供給する液肥用供給部とをさらに備え、
前記貯水タンク及び前記液肥貯留タンクの液面の面積比に基づいて、前記貯水タンクから前記供給部に流れ出る水と、前記液肥貯留タンクから前記液肥用供給部を介して前記供給部に流れ出る液肥との混合比が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の灌水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物へ水を供給する灌水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物は、日射量によって、光合成に必要な水分量が変化したり、葉からの蒸散量が変化したりする。また、日射量が増大すれば、土壌からの水分蒸発も増大する。よって、日射量に応じた適切な量の水を植物に供給することが必要である。そこで、植物へ水を供給する灌水装置として、例えば特許文献１及び特許文献２のものがある。
【０００３】
特許文献１の灌水装置は、ソーラーパネルが発生する電力で駆動するモータポンプと、モータポンプが汲み上げた水源からの水を貯留する貯水タンクとを備える。貯水タンクは、所定量の水が貯水されたときに排水を開始するとともに、貯水タンク内の水を全て連続的に排水する排水手段を備える。そして、排水手段による水の排水作業が終了しても、モータポンプの駆動が行われていれば、貯水タンクへの給水が継続して行われており、貯水タンクに所定量の水が再び貯水されると、排水手段からの排水が行われるようになっている。このサイクルが日射量に応じて繰り返される。
【０００４】
特許文献２の灌水装置は、貯水槽と、貯水槽から水を汲み上げて植物へ水を供給するポンプとを組み合わせた給水源と、植物に照射される光の照度を検出する照度センサと、ポンプの駆動を制御する制御装置とを備えている。そして、制御装置は、照度センサにより検出された光の照度に応じて、ポンプを駆動させたり、停止させたりする。これにより、水の供給量はポンプの停止時間によって可変し、植物に照射される光の照度に応じた植物への水の供給が行われるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２０１５８３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２４７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１及び特許文献２の灌水装置では、植物への水の供給が行われている最中は、貯水タンクの容量やポンプの吐出量に依存した一定量の水を一度に植物へ供給するため、少量の水の供給量を調整することができず、植物に照射される光の照度に応じた適量の水を植物へ供給することができない。さらには、過剰に供給された水は、植物の根よりも深い地中に浸透し、無駄になる。また、特許文献２では、植物へ水を供給するために、ポンプを用いるため、ポンプを駆動させるための電力を確保する分、装置が大型化してしまう。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、装置の大型化を抑えつつも、植物に照射される光の照度に応じて水の供給量を連続的に調整して効率の良い灌水を行うことができる灌水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する灌水装置は、植物へ水を供給する灌水装置であって、架台に載置される貯水タンクと、前記貯水タンクから水頭圧により流れ出る水を前記植物に向けて供給する供給部と、前記供給部を流れる水の流量を調整する電動比例弁と、前記電動比例弁への電力を供給する電力供給源と、前記植物に照射される光の照度を検出する照度検出部と、前記照度検出部により検出された照度に基づいて、前記電動比例弁の弁開度を調整する制御部と、を有する。
【０００９】
上記灌水装置において、前記電力供給源は、自然エネルギーを利用して発電する発電部と、前記発電部により発電された電力を蓄える蓄電部と、を有することが好ましい。
上記灌水装置において、前記架台に載置される液肥貯留タンクと、前記液肥貯留タンクから水頭圧により流れ出る液肥を前記供給部に向けて供給する液肥用供給部とをさらに備え、前記貯水タンク及び前記液肥貯留タンクの液面の面積比に基づいて、前記貯水タンクから前記供給部に流れ出る水と、前記液肥貯留タンクから前記液肥用供給部を介して前記供給部に流れ出る液肥との混合比が設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、装置の大型化を抑えつつも、植物に照射される光の照度に応じて水の供給量を連続的に調整して効率の良い灌水を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態における灌水装置を示す斜視図。
【図２】灌水装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】光の照度と水の供給量との関係を示すグラフ。
【図４】（ａ）は別の実施形態における灌水装置の縦断面図、（ｂ）は別の実施形態における灌水装置の平断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、植物へ水を供給する灌水装置を具体化した一実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、灌水装置１０は、架台１１に載置されるとともに水を貯留する貯水タンク１２を有する。架台１１は、４本の支柱部１１ａと、支柱部１１ａ上に支持される平板状の載置部１１ｂとから構成されている。貯水タンク１２は、載置部１１ｂ上に載置されている。
【００１３】
灌水装置１０は、貯水タンク１２の底部に接続されるとともに、貯水タンク１２から水頭圧により流れ出る水を植物に向けて供給する供給部１３を有する。供給部１３は、載置部１１ｂの下方において、貯水タンク１２の底部から重力方向下側に向けて延びた後、載置部１１ｂの下面と対向する面（例えば地面）上に沿うように延びる供給管１３ａと、供給管１３ａの先端で、複数本（本実施形態では６本）に枝分かれするようにそれぞれ延びる散水管１３ｂとから構成されている。
【００１４】
また、灌水装置１０は、供給管１３ａに配設されるとともに供給管１３ａを流れる水の流量を調整する電動比例弁１４を有する。電動比例弁１４は、ステッピングモータ１４ａ（図２参照）の駆動によって弁開度が調整されるものである。
【００１５】
さらに、灌水装置１０は、電動比例弁１４への電力を供給する電力供給源１５を有する。電力供給源１５は、自然エネルギーである太陽光を利用して発電する発電部としてのソーラーパネル１６と、ソーラーパネル１６により発電された電力を蓄える蓄電部としてのバッテリ１７とを有する。ソーラーパネル１６及びバッテリ１７は、載置部１１ｂ上に載置されている。
【００１６】
ソーラーパネル１６には、太陽光の照度を検出する照度センサ１６ａ（図２参照）が設けられている。なお、太陽光の照度は、植物に照射される光の照度と同じである。よって、照度センサ１６ａは、植物に照射される光の照度を検出する照度検出部である。また、灌水装置１０は、照度センサ１６ａにより検出された光の照度に基づいて、電動比例弁１４の弁開度を調整する制御部１８を有する。
【００１７】
図２に示すように、制御部１８は、照度センサ１６ａと電気的に接続されており、照度センサ１６ａが受光した光の照度に関する情報が照度センサ１６ａから制御部１８に送られる。また、ソーラーパネル１６とバッテリ１７とは、制御部１８を介して電気的に接続されている。そして、ソーラーパネル１６により発電された電力が、制御部１８によりバッテリ１７に蓄電可能な電力に変換され、バッテリ１７に蓄えられる。また、バッテリ１７に蓄えられた電力は制御部１８に送られるようになっている。
【００１８】
制御部１８は、電動比例弁１４のステッピングモータ１４ａと電気的に接続されている。そして、制御部１８は、照度センサ１６ａが受光した光の照度に基づいて、バッテリ１７から送られた電力をパルス幅変調（ＰＷＭ）する。そして、制御部１８によりパルス幅変調された電力が、制御部１８からステッピングモータ１４ａに送られて、ステッピングモータ１４ａの駆動が制御され、電動比例弁１４の弁開度が調整される。
【００１９】
制御部１８を介したバッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給は、電動比例弁１４の弁開度を調整するときに行われる。そして、制御部１８を介したバッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給が停止すると、電動比例弁１４の弁開度は、バッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給が停止したときの弁開度に維持されるようになっている。
【００２０】
次に、本実施形態の作用について説明する。
供給管１３ａには、貯水タンク１２から水頭圧により流れ出る水が常に供給されている。そして、制御部１８は、照度センサ１６ａにより検出された照度が高いほど、電動比例弁１４の弁開度が大きくなるように、ステッピングモータ１４ａの駆動を制御するとともに、照度センサ１６ａにより検出された照度が低いほど、電動比例弁１４の弁開度が小さくなるように、ステッピングモータ１４ａの駆動を制御する。電動比例弁１４の弁開度が大きいほど、供給管１３ａを流れる水の流量が増え、供給管１３ａ及び散水管１３ｂを介して植物に供給される水の供給量が増える。また、電動比例弁１４の弁開度が小さいほど、供給管１３ａを流れる水の流量が減り、供給管１３ａ及び散水管１３ｂを介して植物に供給される水の供給量が減る。
【００２１】
図３には、光の照度の変動を実線Ｌ１で示すとともに、植物への水の供給量の変動を実線Ｌ２で示す。図３において実線Ｌ１で示すように、時点Ｔ０から時点Ｔ１までの時間にかけては、照度センサ１６ａにより検出された照度が徐々に大きくなっている。このとき、制御部１８は、照度センサ１６ａにより検出された照度の上昇度合に合わせて、電動比例弁１４の弁開度が徐々に大きくなるように、ステッピングモータ１４ａの駆動を制御する。すると、図３において実線Ｌ２で示すように、時点Ｔ０から時点Ｔ１までの時間にかけては、植物への水の供給量が徐々に増えていく。
【００２２】
また、図３において実線Ｌ１で示すように、時点Ｔ１から時点Ｔ２までの時間にかけては、照度センサ１６ａにより検出された照度が徐々に小さくなっている。このとき、制御部１８は、照度センサ１６ａにより検出された照度の下降度合に合わせて、電動比例弁１４の弁開度が徐々に小さくなるように、ステッピングモータ１４ａの駆動を制御する。すると、図３において実線Ｌ２で示すように、時点Ｔ１から時点Ｔ２までの時間にかけては、植物への水の供給量が徐々に減っていく。このように、上記灌水装置１０によれば、植物への水の供給が行われている最中であっても、植物に照射される光の照度に応じて水の供給量が連続的に調整される。
【００２３】
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）灌水装置１０では、貯水タンク１２から水頭圧により供給部１３へ水が排出される。これによれば、植物へ水を供給するために、ポンプを用いる必要が無い。そして、制御部１８は、照度センサ１６ａにより検出された照度に基づいて、電動比例弁１４の弁開度を調整する。よって、ポンプを駆動させるための電力を確保する必要が無く、装置の大型化を抑えつつも、植物に照射される光の照度に応じて水の供給量を連続的に調整して効率の良い灌水を行うことができる。
【００２４】
（２）電力供給源１５は、自然エネルギーである太陽光を利用して発電するソーラーパネル１６と、ソーラーパネル１６により発電された電力を蓄えるバッテリ１７とを有する。これによれば、商用電源を必要としないため、商用電源の無い場所においても、灌水装置１０を使用することができる。
【００２５】
（３）制御部１８を介したバッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給は、電動比例弁１４の弁開度を調整するときに行われる。そして、制御部１８を介したバッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給が停止すると、電動比例弁１４の弁開度は、バッテリ１７からステッピングモータ１４ａへの電力の供給が停止したときの弁開度に維持されるようになっている。これによれば、電動比例弁１４の弁開度の調整後は、ステッピングモータ１４ａへ電力を供給する必要が無いため、ソーラーパネル１６及びバッテリ１７を小型化することができる。
【００２６】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・  図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、架台１１に、液肥を貯留する液肥貯留タンク２１がさらに載置されていてもよい。図４（ａ）に示すように、貯水タンク１２内の水の液面の高さは、液肥貯留タンク２１内の液肥の液面の高さと同じになっている。液肥貯留タンク２１の底部には、液肥貯留タンク２１から水頭圧により流れ出る液肥を供給管１３ａに向けて供給する液肥用供給部としての液肥用供給管２２が接続されている。液肥用供給管２２における液肥貯留タンク２１とは反対側は、供給管１３ａにおける電動比例弁１４よりも水の流通方向の上流側に接続されている。そして、液肥用供給管２２を流れる液肥は、供給管１３ａに流れ込んで水と混合する。
【００２７】
図４（ｂ）に示すように、液肥と水との混合比は、貯水タンク１２及び液肥貯留タンク２１の液面の面積比に基づいて設定されている。これによれば、液肥と水との混合比を、常に一定にすることができる。また、液肥を水で希釈した養液は変質し易いが、図４（ａ）及び（ｂ）の実施形態では、水を植物に供給する際に、水と液肥とが混合されるため、養液を予め希釈した状態で貯留しておく必要が無く、養液の変質が起こり難い。
【００２８】
・  実施形態において、自然エネルギーである風力や水力等を利用して発電する発電部を適用してもよい。
・  実施形態において、電力供給部として、商用電源を用いてもよい。
【００２９】
・  実施形態において、ソーラーパネル１６の設置場所は、ソーラーパネル１６が太陽光を利用して発電することが可能であれば、特に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
１０…灌水装置、１１…架台、１２…貯水タンク、１３…供給部、１４…電動比例弁、１５…電力供給源、１６…発電部としてのソーラーパネル、１６ａ…照度検出部としての照度センサ、１７…蓄電部としてのバッテリ、１８…制御部、２１…液肥貯留タンク、２２…液肥用供給部としての液肥用供給管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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