(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の供給口を有する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２の室およびダイヤフラムによって前記第１と第２の室とは独立した第３の室を有し、前記第３の室に流体を供給することにより前記ダイヤフラムが前記第１と第２の室の結合を遮断し、前記第３の室から流体を排出することにより前記第１と第２の室を結合するように構成されたバルブと、
前記第１の室に結合された第１の管と、
第１の電磁弁を介して前記第１の管に接続された第２の管と、
第２の電磁弁を介して前記第２の管に接続され、一端側が開口部を有する第３の管と、
前記第２の管に分岐接続され、一方端が前記第３の室に接続された第４の管と、
周囲温度を検知する温度センサと、
乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度センサにより第１の所定温度を検知したとき、前記第１の電磁弁が閉じた状態で前記第２の電磁弁を一定時間開くことにより前記第１と第２の室を結合して流体を第１の室から第２の室に流すようにし、前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したとき、前記第２の電磁弁が閉じた状態で前記第１の電磁弁を一定時間開けることにより所定時間で前記第１と第２の室の遮断を完了するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする降霜感知自動散水装置。
【請求項２】
流体の供給口を有する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２の室，ダイヤフラムによって前記第１と第２の室とは独立した第３の室，第１と第３の室を接続する通路および前記第２と第３の室を接続する通路を開閉する電磁ソレノイドを有するバルブと、
周囲温度を検知する温度センサと、
乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度センサにより第１の所定温度を検知したとき、前記通路開のための正信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第２の室間の通路を接続して第１と第３の室の圧力差を作ることにより、前記ダイヤフラムを押し上げて前記第１と第２の室を結合して第１の室から第２の室に流体を流すようにし、前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したとき、反転信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第２の室の間の通路を閉じて前記第１と第３の室の圧力差をなくすことにより弾性部材の力によって前記ダイヤフラムを下降させて所定時間で前記第１と第２の室の結合を遮断するように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする降霜感知自動散水装置。
【請求項３】
前記第１の所定温度は２°Ｃであり、前記第２の所定温度は６°Ｃであることを特徴とする請求項１または２記載の降霜感知自動散水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、茶畑の茶葉を霜から守るための降霜感知自動散水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
茶畑の茶葉を霜から守るための方法として防霜ファンやスプリンクラ方式が従来より用いられている。後者のスプリンクラ方式は周囲が所定温度に低下したとき霜が降りないように茶畑に水を散水するものである。
従来の降霜散水装置は、商用電源のない所で動作させるためセンサにガス式を採用し、所定温度、例えば２℃になったときに散水を自動的に行い、止水は手動で行っている。
【０００３】
図６に従来の降霜感知散水装置の一例を示す。
バルブ内はダイヤフラム６１により仕切られた上室６３と下室６２の２つが形成されている。
まず、注入レバー６４ａを操作してバルブ６４を開きダイヤフラム式バルブ６７の入口の水をダイヤフラムの上室６３に注入することによりダイヤフラム６１を下降させＩＮ側とＯＵＴ側の間を遮断してバルブを閉じる。そして、この状態で注入レバー６４ａを操作してバルブ６４を閉じることにより止水の状態を作る。
【０００４】
つぎにレバー６５ａの操作を行ってバルブ６５を開きダイヤフラムの上室６３の水をガス式センサに接続しておく。
このように設定することにより、例えば温度が２°Ｃ（固定）になったとき、ガス式センサ６６がこれを検知してダイヤフラム上室６３の水を外部に排出する。ダイヤフラム６１は上部に移動してＩＮ側はＯＵＴ側に接続されＩＮ側の水は出口へと流れる。これにより図示しないスプリンクラにより散水が行われる。
【０００５】
このように散水は自動であるが、止水はできないため、温度が上昇し霜がおりない状態、例えば温度６℃ぐらいになったとき雨具を付けて（散水状態のため）止水の作業をすることとなる。注水レバー６４ａによりバルブ６４を開いてダイヤフラム６１の上室６３に注水した後、再度レバー６４ａを操作してバルブ６４を閉じる作業を多数のダイヤフラム式バルブについて行う。
１つのダイヤフラム式バルブで動かせるスプリンクラは所定数に決まっているため、例えば人によっては５０ヵ所以上のレバー操作が必要となる。そして茶畑が多数ヵ所にある場合には、車で移動しながら行うこととなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、商用電源がないところでも例えば２℃（設定自由）になった時点で散水を開始し、６℃（設定自由）になった時点で自動的に止水できる散水装置が要請される。
本発明は、上記要請に応えるもので、その目的は、商用電源が引かれていない所おいて、散水のみだけではなく止水動作も所定温度で自動的に行うことができ、茶畑の降霜予防の散水作業の軽減化を図ることができる降霜感知自動散水装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明による降霜感知自動散水装置は、流体の供給口を有する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２の室およびダイヤフラムによって前記第１と第２の室とは独立した第３の室を有し、前記第３の室に流体を供給することにより前記ダイヤフラムが前記第１と第２の室の結合を遮断し、前記第３の室から流体を排出することにより前記第１と第２の室を結合するように構成されたバルブと、前記第１の室に結合された第１の管と、第１の電磁弁を介して前記第１の管に接続された第２の管と、第２の電磁弁を介して前記第２の管に接続され、一端側が開口部を有する第３の管と、前記第２の管に分岐接続され、一方端が前記第３の室に接続された第４の管と、周囲温度を検知する温度センサと、乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度センサにより第１の所定温度を検知したとき、前記第１の電磁弁が閉じた状態で前記第２の電磁弁を一定時間開くことにより前記第１と第２の室を結合して流体を第１の室から第２の室に流すようにし、前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したとき、前記第２の電磁弁が閉じた状態で前記第１の電磁弁を一定時間開けることにより所定時間で前記第１と第２の室の遮断を完了するように制御する制御手段とを備えて構成されている。
また、本発明は、流体の供給口を有する第１の室，流体の出力口を有し、入力側が前記第１の室と結合できる第２の室，ダイヤフラムによって前記第１と第２の室とは独立した第３の室，第１と第３の室を接続する通路および前記第２と第３の室を接続する通路を開閉する電磁ソレノイドを有するバルブと、周囲温度を検知する温度センサと、乾電池などの低電圧源で動作可能であり、前記温度センサにより第１の所定温度を検知したとき、前記通路開のための正信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第２の室間の通路を接続して第１と第３の室の圧力差を作ることにより、前記ダイヤフラムを押し上げて前記第１と第２の室を結合して第１の室から第２の室に流体を流すようにし、前記第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したとき、反転信号を前記電磁ソレノイドに送り前記第３と第２の室の間の通路を閉じて前記第１と第３の室の圧力差をなくすことにより弾性部材の力によって前記ダイヤフラムを下降させて所定時間で前記第１と第２の室の結合を遮断するように制御する制御手段とを備えて構成されている。
本発明における前記第１の所定温度は２°Ｃであり、前記第２の所定温度は６°Ｃに設定される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明による降霜感知自動散水装置の第１の実施の形態を示す図である。
バルブ入口（ＩＮ）１０は図示しない水道管などの水供給源に接続されている。バルブ出口（ＯＵＴ）は図示しない所定数のスプリンクラに接続されている。ダイヤフラム式バルブ２１は、バルブ入口側の室Ａ１２とバルブ出口側の室Ｂ１３に分割されており、室Ｂ１３は上部中心部に開口部１３ａが配置され、室Ａ１２は開口部１３ａの周囲に開口部１２ａが形成されている。ダイヤフラム９はこれら開口部１２ａ，１３ａの上に配置され、その上側には室Ｃ１４が形成されている。ダイヤフラム９が実線で示すようになっている場合には、室Ａ１２と室Ｂ１３の開口部は繋がり、水はバルブ入口からバルブ出口に流れる。
【０００９】
ダイヤフラムが２点鎖線９ａの位置になると、室Ａ１２と室Ｂ１３の開口部は遮蔽され水の流れは停止する。
室Ａ１２は管Ａ１５および管Ｄ１８を通じて室Ｃ１４に接続されている。管Ａ１５と管Ｄ１８の間にはバルブＡ７が設置されている。管Ａ１５は分岐され電磁弁Ａ４を介して管Ｂ１６にも接続されている。管Ｂ１６は管Ｅ１９を通じて室Ｃ１４に接続されている。管Ｂ１６と管Ｅ１９の間にはバルブＢ８が設置されている。さらに管Ｂ１６は分岐され電磁弁Ｂ５を介し排水口６を有する管Ｃ１７に接続されている。
【００１０】
ディジタル温度計１，電磁弁Ａ４およびＢ５を含めた制御回路部ならびに電源となる乾電池３は筐体２０内に収容されている。
ディジタル温度計１は現在の温度を検知して表示するとともに、コントローラ部２の各ボタン２ａ〜２ｄにより散水温度（２°Ｃ），止水温度（６°Ｃ）を設定することができる。電磁弁をオンする電圧は、例えば電池を４本直列接続した電圧より大きいため、ＤＣ昇圧回路を用いることにより電池駆動を可能にしている。
この実施の形態では、各室および電磁弁を繋ぐものは管を使用しているが、ホースなどを用いることも可能である。
【００１１】
図２は、図１の装置に用いる回路の実施の形態を示すブロック図である。
ディジタル温度計１には温度設定のためのボタンが設けられており、２ａは散水選択用ボタン，２ｂは止水選択用ボタン，２ｃは設定ボタン，２ｄは設定温度を決めるための調整ボタンである。
散水開始の温度設定は、まず散水ボタン２ａを押し、さらに設定ボタン２ｃを押すことにより散水時の温度を選択可能とし、さらに調整ボタン２ｄにより具体的な温度を設定することなる。止水の温度設定は、まず止水ボタン２ｂを押し、さらに設定ボタン２ｃを押して止水時の温度を選択可能とし、さらに調整ボタン２ｄにより具体的な温度を設定することなる。この実施の形態では２°Ｃを散水開始温度，６°Ｃを止水温度としている。
【００１２】
ディジタル温度計内では上記のように設定されると、周囲温度が止水温度になれば止水信号Ｍ１を出力する。また、散水開始温度になれば散水信号Ｍ２を出力する。
電源電圧は乾電池を４個直列接続してＤＣ６Ｖを得ている。電池電圧は電池モニタ回路によってその消耗状態が分かるようになっている。
電池モニタ回路のＯＰアンプの＋入力端子には電池電圧の分割電圧が、−入力端子には基準となる電圧（１．４Ｖ）がそれぞれ入力される。
電池が５Ｖ以上である場合にはＯＰアンプの出力には「１」の正信号が出力される。コンデンサＣ４，抵抗２３およびＮＡＮＤゲート３は発振回路が構成され、ＮＡＮＤゲート４には「１」と発振信号が入力される。そのため、ＮＡＮＤゲート４の出力は発振出力となり、ＬＥＤは点滅表示となる。
【００１３】
電池が５Ｖより低下すると、ＯＰアンプの出力には「０」の負信号が出力されＮＡＮＤゲート４には「０」と発振信号が入力される。そのため、ＮＡＮＤゲート４の出力は「１」の出力となり、ＬＥＤは点灯表示となり、電池交換を促すこととなる。
電圧ブースト回路は電磁弁Ａ，Ｂが動作する電圧１２Ｖ以上に昇圧するための回路で、コンデンサＣ３，Ｃ５，Ｃ６およびＣ７，抵抗２５，２６および２７，ＮＡＮＤゲート５，６，７および８ならびにダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５およびＤ６によりＤＣ−ＤＣコンバータが構成される。ＤＣ−ＤＣコンバータにより１６Ｖまで昇圧され、通常は６Ｖに保持される。
【００１４】
ディジタル温度計１のＭ１端子からは電磁弁Ａを５０秒間オンする止水信号Ｍ１が出力される。トランジスタＴｒ１は「１」の止水信号が入力すると、「０」の信号を出力しインバータＩＮ１により反転させられる。ＮＡＮＤゲート１の２つの入力端子にはそれぞれ「１」の信号が入力し、ＮＡＮＤゲート１の出力は「０」の出力となり、インバータＩＮ３により反転させられてトランジスタＴｒ２はターンオンする。これによりリレーＲＬＡが駆動し、その接点ｒｌａは閉じるため、電磁弁Ａは動作する。
インバータＩＮ２により反転させられた時点からコンデンサＣ１は抵抗Ｒ５を介して放電を開始し、例えば５０秒後にＮＡＮＤゲート１の一方の入力端子は「０」の信号となる。そのため、トランジスタＴｒ２はターンオフしリレーＲＬＡはオフし、その接点ｒｌａは開き、電磁弁Ａは閉じる。
【００１５】
一方、ディジタル温度計１のＭ２端子からは電磁弁Ａを３．８秒間オンする散水信号Ｍ２が出力される。トランジスタＴｒ３は「１」の止水信号が入力すると、「０」の信号を出力しインバータＩＮ１１により反転させられる。ＮＡＮＤゲート２の２つの入力端子にはぞれぞれ「１」の信号が入力し、ＮＡＮＤゲート２の出力は「０」の出力となり、インバータＩＮ１３により反転させられてトランジスタＴｒ４はターンオンする。これによりリレーＲＬＢが駆動し、その接点ｒｌｂは閉じるため電磁弁Ｂは動作する。
インバータＩＮ１２により反転させられた時点からコンデンサＣ２は抵抗Ｒ１５を介して放電を開始し、３．８秒後にＮＡＮＤゲート２の一方の入力は「０」の信号となる。そのため、トランジスタＴｒ４はターンオフしリレーＲＬＢはオフし、その接点ｒｌｂは開き、電磁弁Ｂは閉じる。
【００１６】
図３は、図１の装置の動作を説明するための図である。
このダイヤフラム式バルブが設置されている茶畑の朝，夕，夜の周辺気温が図３（ａ）のように変化したとする。夕方から夜にかけて気温が２°Ｃまで下がると、電磁弁Ｂが３．８秒間だけ動作しダイヤフラムの上室Ｃ１４の水が抜かれ散水状態となる。そして、その状態が気温が６℃まで保持される。
気温が６℃に上昇すると電磁弁Ａが５０秒間動作し、ダイヤフラムの上室Ｃ１４には水が入りバルブを閉とし、止水状態となる。
バルブ自体の構造により４０秒間位で徐々に止水する様になっている。これはウォーターハンマ現象を防ぐためである。
電磁弁Ａ４とＢ５はＤＣ１２Ｖで動作するが、オフのときは２Ｖでも動作するため、動作当初は１６Ｖ程度まで昇圧し、後は６Ｖで保持するようにして低い電圧（少ない消費電力）で動作を可能にしている。
【００１７】
図４は、本発明による降霜感知自動散水装置の第２の実施の形態を示す図である。この実施の形態は電磁コイル式バルブを用いたものである。
バルブ入口（ＩＮ）５５は図示しない水道管などの水供給源に接続されている。バルブ出口（ＯＵＴ）５６は図示しない所定数のスプリンクラに接続されている。電磁コイル式バルブ５７はバルブ入口側の室Ａ５２とバルブ出口側の室Ｂ５３に分割されており、室Ｂ５３は上部中心部に開口部５３ａが配置され、室Ａ５２は開口部５３ａの周囲に開口部５２ａが形成されている。ダイヤフラム４９はこれら開口部５２ａ，５３ａの上に配置され、その上部には室Ｃ５４が形成されている。ダイヤフラム４９が上昇した場合には、室Ａ５２と室Ｂ５３の開口部は繋がり、水はバルブ入口からバルブ出口に流れる。
【００１８】
室Ｃ５４内にはコイルバネ５０が設けられており、コイルバネ５０の反発力によりダイヤフラムが図に示す位置に戻ると、室Ａ５２と室Ｂ５３の開口部は遮蔽され水の流れは停止する。
室Ｃ５４と室Ｂ５３の間はパイロット穴４７により接続されており、パイロッチ穴４７開閉のための電磁コイル式バルブ５７が設置されている。
電磁コイル式バルブ５７は、コイル５８，永久磁石４６および可動鉄芯４５により構成されており、可動鉄芯４５が下降した状態ではパイロット穴４７は塞がれている。パイロット穴４７の近辺には予備パイロット穴５９があり、手動コック４８により室Ｃ５４と室Ｂ５３の間を繋ぐことができる。
【００１９】
電磁コイル式バルブ５７は次のように動作する。
（開動作）
コイルリード線４４に赤側（＋），黒側（−）のパルス電圧を印加すると、可動鉄芯４５がソレノイド５８により吸引され永久磁石４６によって保持されるためパイロット穴４７が開き、室Ｃ５４内の圧力が室Ｂ５３に抜ける。その結果、室Ｃ５４内の圧力が室Ａ５２より低くなり、ダイヤフラム４９が上昇しバルブが開く。
【００２０】
（閉動作）
コイルリード線４４に開動作とは逆の赤側（−）、黒側（＋）のパルス電圧を印加すると、可動鉄芯４５が下降しパイロット穴４７を閉じる。パイロット穴４７が閉じると、室Ａ５２と室５４が同圧となり、コイルバネ５０の反発力によりダイヤフラム４９が下降しバルブが閉じる。ウォータハンマを防止するために室Ａ５２から室Ｃ５４に入る穴５１を小さくし、弁閉時間を長くしてある。
手動による弁の開閉は、可動鉄芯４５を閉状態にし、コイルを通電していない状態で行なわれる。手動コック４８を０．５〜１回転することによりバルブを開閉することができる。
【００２１】
ディジタル温度計４１および制御回路部ならびに電源となる乾電池３３は筐体６０内に収容されている。
ディジタル温度計４１は現在の温度を検知して表示するとともに、コントローラ部４２の各ボタン４２ａ〜４２ｄにより散水温度（２°Ｃ），止水温度（６°Ｃ）を設定することができる。
【００２２】
図５は、図４の装置の動作を説明するための図である。
この電磁コイル式のバルブが設置されている茶畑の朝，夕，夜の周辺気温が図５（ａ）のように変化したとする。夕方から夜にかけて気温が２°Ｃまで下がると、制御回路３１は０．５秒の６Ｖのパルスを発生し、ソレノイド５８に印加する。電磁コイル式バルブの可動鉄芯４５は上昇し、室Ｃ５４と室Ｂ５３は同圧となり、散水状態となる。この状態が気温が６℃まで保持される。
気温が６℃に上昇すると、制御回路３１は０．５秒の６Ｖのパルス（反転パルス）を発生し、ソレノイド５８に印加され止水状態をとなる。
ソレノイドそのものは６Ｖ仕様であるので、乾電池４個で動作する。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は、第１，第２および第３の室を備えたバルブに対し２つの電磁弁を設置し、周囲温度を検知し第１の所定温度に達したとき第１の電磁弁が閉じた状態で第２の電磁弁を一定時間開くことにより第１と第２の室を結合して流体を第１の室から第２の室に流し、第１の所定温度より高く設定された第２の所定温度を検知したとき、第２の電磁弁が閉じた状態で第１の電磁弁を一定時間開けることにより所定時間で第１と第２の室の遮断を完了するように制御する制御手段を備えたものである。また、電磁コイル式バルブを用いて上記と同様な条件でソレノイドに正，負のパルスを印加することにより第１と第２の室の接続，遮蔽の動作を行うものである。
したがって、商用電源が引かれていない所において散水のみだけではなく止水動作も所定温度で自動的に行うことができ、茶畑の降霜予防ための散水作業の軽減化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による降霜感知自動散水装置の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】図１の装置に用いる回路の実施の形態を示すブロック図である。
【図３】動作を説明するための図である。
【図４】本発明による降霜感知自動散水装置の第２の実施の形態を示す図である。
【図５】図４の装置の動作を説明するための図である。
【図６】従来の降霜感知散水装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１，４１  ディジタル温度計
２，４２  コントローラ部
３，４３  乾電池
４  電磁弁Ａ
５  電磁弁Ｂ
６  排水口
７  バルブＡ
７ａ  レバーＡ
８  バルブＢ
８ａ  レバーＢ
９，４９  ダイヤフラム
１０  バルブ入口
１１  バルブ出口
１２，５２  室Ａ
１３，５３  室Ｂ
１４，５４  室Ｃ
１５  管Ａ
１６  管Ｂ
１７  管Ｃ
１８  管Ｄ
１９  管Ｅ
４４  コイルリード線
４５  可動鉄芯
４６  永久磁石
４７  パイロット穴
４８  手動コック
５０  コイルバネ
５１  穴
【図１】
0003801905.tif 000002
【図２】
0003801905.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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