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【発明の名称】 ガーデニング用簡易全自動灌水装置。
【発明者】 【氏名】北森 壽史

【氏名】北森 佐代子
【要約】 【課題】希望する散水箇所に、天候、設置条件に係わらず、散水むら無く全域に蔓弁に散水。希望時間に各設置場所の水分量を計り必要箇所のみグループ毎に散水、装置に組み込まれた液肥混合器で全域に施肥可能。簡易型から本格的な装置にも自由設計可能なガーデニング用全自動灌水装置を提供する。

【解決手段】必要とする時間に散水を行う場所の水分量をセンサーで計り、予めセットしてある施水レベルまで達すると止水する様に電子コントロールを行う。１つのコントロールボックスで必要な条件を全てセット出来、小型かつ機能性を増す為にアダプターで分配チューブを継ぎ分配する。コントロールボックスには液肥ボトルを設置し、散水と同時に液肥を混入させ栄養補給も自在調節出来る様にしてある。このシステムを駆使すれば長期不在にも十分耐え得る灌水装置が設定出来、利用価値も大幅に向上利用者も増える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】希望する時間に散水する場所を水分探知センサーで計り、センサーよりのシグナルをオペアンプで予めセットされた散水量になるか、あるいは個々のタイマーでセットされた時間まで散水、センサーのセットされた全域を該当する電磁弁を順番一巡方式で開閉し灌水する。時間を置いて散水した水が浸透した後再び主電源を入れ全てをリセットした後水分不足場所のみ散水しムラの無い散水を行う。主タイマーのコントロールで２４時間中希望する時間に何回でも散水可能、補助操作としてセンサーが外れた場合は止水、コントロールをタイマーのみか、タイマー・センサーにするか、手動操作も備わった全自動灌水装置。
【請求項２】屋外設置型散水装置の支柱を分配器及び配管とする。分配器及び配管に直接着脱可能なアダプターで配水用チューブを複数本取り付け、広範囲に散水可能せしめる。分配器及び配管は道具を一切使用する事無く着脱可能、レイアウトを用途規模に応じて自由設計変更出来る。散水が必要とする場所に、アダプターガイドを必要ピッチ及び数をセットされた分配器あるいは配管をレイアウト上に設置、アダプターガイド部分に径の異なる２個の穴が開けられてありアダプターを１８０度反転させる事により配水チューブに流れる水量を調整、１つの配管で容量の異なる個体鉢相互に流量調整可能とし配水ムラを無くする分配装置を備えた、請求項１記載の全自動灌水装置。
【請求項３】請求項２の分配器及び配管、に開けた穴より大きな径を開け、アダプターで配水用チューブに分水しこれをグループ化し散水する。グループの中には大鉢も小鉢もある為、分配アダプターを製作し容量ムラを防ぐ。分配アダプターは並列接続出来、水取り入れ口の径は中鉢２個分、分水出口であるフィッテングは５カ所程度とし分水量は使用口数によって異なる様にする。フィッテングに配水用チューブを差し込んだ時だけ注水出来るようにチエックバルブを組み込み作業の容易性を持たせ、１系統に含まれる施水部分全体に蔓弁無く灌水し、必要に応じて数系統配列、広範囲の灌水可能な装置を備えた請求項１記載の全自動灌水装置。
【請求項４】液体肥料を入れた透明な瓶を散水装置の入り口に組み込み、散水時に水が装置内を流れる事により瓶の中の液肥が水と混合、自動的に全ての場所に施肥、一回で施肥あるいは一週間単位の施肥も、該装置に組み込まれたアジャストノブで調節可能。瓶の中の色具合で施肥の完了を視認出来る装置を備えた全自動灌水装置。
【請求項５】各鉢まで誘導された散水チューブは極力細く製作し、放水穴は内側に開ける。大鉢用、小鉢用で穴の数に差を付け、４−６カ所一定間隔の穴を開けその先端に鍵フックを製作、花木の根本で１周させ鍵フックをチューブに固定、確実に散水可とさせる補助器具を備えた請求項１記載の全自動灌水装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明が属する技術分野】ＩＣチップの組み合わせによる電子制御、およびプラスチックや金属を加工製作し、水を誘導散水する、ガーデニング用全自動灌水装置である。
【０００２】
【従来の技術】現在、市中に出回っている電動式灌水装置は、設定された時間に一定量の水を散水、これを毎日繰り返しているので根腐れを起こしてしまう。又水分感知センサー付きのものもあるがごく限られた部分にのみ散水可能なもので、その規模も小さく投資の割には有効性に乏しい。又、散水のレイアウトも多数の配水チューブが床に散乱している状態では折角のガーデニングも興ざめとなってしまい、利用者不在の呈を示している。増して現在市場で強く要求されている数日間の不在にも耐えうる全自動灌水装置は今の所市場には出回っていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ガーデニングの散水は、毎日植物の育ち状態を観察、状況に応じた散水を行わなければ根腐れや、立ち枯れを起こしてしまう。従って毎日決まった時間に天候等に応じた散水が不可欠であり、しかもそれぞれの植物の置かれている環境に応じた散水、即ち雨水のかかる場所と、そうでない場所等の立地条件にても散水条件を異なる様調整しなければならない。しかしながら色々なセンサーを取り付け無闇に煩雑高価な物にすると市場価値は無くなる。又、ガーデニングする全ての部分を一カ所でコントロール出来、希望する全ての広範囲な箇所にムラ無く散水出来ること。装置は小型で目立たなく安定感があり、レイアウト変更にも簡単に対応出来るものである事。更に、散水と同時に液体肥料等を用いて施肥出来る様な全自動灌水装置であれば長期旅行にも安心して出かけられる。加えて、誰でも使いたくなる様な、フワッショ的な要素をも持ち合わせていれば需要は大幅に増える。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は散水しようとする複数の場所を、設定された時間に、直接その場所の水分量を計れるセンサーで探知し、その状況に応じて電子コントロールされた電動弁を開閉、個々の場所に必要な量だけ、散水出来る様に自動調節された灌水装置である。散水する場所を直接センサーで探知する事により、雨水のかかる自然的な場所、ガレージ等雨水のかからなく風の吹きさらしで乾燥度の激しい、つり下げ型のプランターボックスに散水する必要がある場合、等の全ての条件に合った散水が可能となった。当該装置を設置する足の部分に該当する所を、水の分配器及び配管として、ベランダでも庭にでも設置可能。配管を必要とする場所まで伸ばし、任意の場所で市販のガーデニング用チューブに分配、散水を行う事を可能にした。当該装置のレイアウトの設定および変更を自由かつ即座に出来る様分配器及び配管はワンタッチで着脱可能な様に工夫,散水を必要とする規模により自由に変える事が出来、使用者の意のままである。当該装置に、液体肥料と色付けされた水溶液の入る容器を設置し、散水時徐々に肥料が行き渡る様にする。液体肥料は繰り返し散水された後、水溶液が透明色になることで散布された事が解る。使用する液肥が無色の場合、色付けを赤、緑、黄色等に変えれば、遊び感覚で施肥出来る様になる。混合量の調整は中に仕込まれたアジャストノブで一括施肥、あるいは週単位の施肥、等の調整も可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】自然及び環境に順応すべく、散水をする場所の水分量を計り、必要に応じた散水を、範囲に限定される事なく自動的に実施、装置に組み込まれた液体肥料で長期的に蔓弁なく施肥、長期不在にも耐え得る全自動灌水装置である。
【０００６】
【実施例】
【０００７】図１は本発明のガーデニング全自動灌水装置の概念図である。水道栓１から直接ホースアダプター２を介し、コントロールボックス３に入った水は本体の足である分配器４に導かれる。コントロールボックス３に入った水は散水しようとする各々の部分の水分量を予め設置されているセンサー９で計り、散水が必要か否かを決め、電子コントロールされた図２の電磁弁８を開閉し散水する。分配器４は規模に応じて足数を増やし、最小２本足から数本に増設出来る。各分配器４は散水時、一定の順列で作動させ、１つの水導栓から一度に散水した時、水圧低下が起こり理想的な散水が出来ない為、順番一巡方式を取っている。コントロールボックス３は、雨水のかかる場所でも設定出来る様に、水平一体型で分配器４で支持足を兼用している。団地のベランダ等の少量の散水で十分な場所では二本足とし、ベランダのコンクリート床上の適当な所に設置、分配アダプター５に配水チューブ６を必要量取り付け分配散水する。追加する配管４０を地中に埋め込み長く伸ばして広範囲な部分に散水、庭全体が目立たなく、一つのコントロールボックスで集中管理型の本格的な灌水装置が出来上がる。
【０００８】図２はコントロールボックスの分解図である。コントロールボックスは３は、屋外設置型であるので蓋３１とケース ３２で雨傘を形成し雨水や散水の進入を防いでいる。コントロールボックス３を設置させる為の支柱の役目をする分配器４がコントロールボックス下部に取り付いている。蓋３１を開けるとコントロールパネル３３を操作出来、全ての設定を集中操作出来る。コントロールボード３４がコントロールパネル３３下に取り付いている。全ての電気的コントロールはこのコントロールボード３４に取り付いているカードで行う。水道栓１より給水された水は固定ボード３５に組み込まれた接続パイプ３６に入る。途中に液肥コンテナー７そして電磁弁８が位置している。固定ボード３５には分配器４が取り付けられ、これがコントロールボックス全体を支える構造になっている。
【０００９】図３はコントロールパネルの平面図である。全ての操作はこのパネルで行う。２４時間タイマーａは常時電源が供給されている。 主スイッチｂを ＯＮにするとシステムに電源が入り、２４時間タイマーａを自動にしておくと設定された時間にシステムをＯＮ／ＯＦＦし、手動にしている間システムをＯＮにする。バルブスイッチｄは図２の電磁弁８の電源のＯＮ／ＯＦＦを行っている。給水自動・手動スイッチｅは電磁弁８を自動、手動に設定し、手動時各々の番号の手動スイッチｆをＯＮにして電磁弁８を開ける。センサーセットノブｇは、散水する場所に設置してある図２のセンサー９が得た抵抗値を基準とし、どれ位の散水が必要かセットする時に使用する。セットはセンサーレベルゲージｈのＬＥＤ点灯具合でセットする。各センサー９のポジションはポジションセット・ロータリースイッチｉで合わせる。各々の電磁弁８には個別に働くタイマーがあり、タイマーセットノブｊで約３０秒から６分のタイマーセットが可能、これにより各散水時間の最大値を設け、電磁弁８の開き放しを防止している。モードコントロールスイッチｋはセンサーとタイマーを併用し、どちらか早くＯＦＦになった時点で電磁弁８を閉めるモードとタイマーだけでコントロールするモードの切り替えを行う。以上の如く、灌水作業に要する必要条件を実験結果を元にして、種々の機能を組み込み、全て一カ所でコントロール出来る装置であり旅行等、長期不在にも十分耐え得る灌水装置である。
【００１０】図４はコントロールボード３４の部品配置図である。パワートランス３４−１は交流１１５Ｖ ＡＣをステップダウンして電源カード３４−２に８Ｖと１４Ｖの交流電源を送る。電源カード３４−２は８Ｖと１４Ｖの交流電源を５Ｖと１２Ｖの直流電源に変える。コントロールカード３４−３は１枚で２系統のシステムをコントロールし、灌水システムの規模に応じて追加設定出来る。
【００１１】図５は電源カード３４−２の部品配置図である。ブリッジダイオードＡは交流を直流に変換、３端レギュレータＢで各々５ＶＤＣ，１２ＶＤＣをコントロールカード３４−３に送る。ＬＥＤドライバーＣは図６のオペアンプＥの作動時点を視覚的に表示させ、図３のセンサーセットノブｇと、ＬＥＤの点灯具合で図２の電磁弁８の作動点を設定する。この機能により散水する場所の水分補給量を、より希望するレベルにコントロール出来る様になった。
【００１２】図６はコントロールカードの部品配置図である。コントロールカード３４−３は本自動灌水装置の中枢である。ＣＲタイマーＤは各電磁弁８の作動時間を決めるものである。２連リレーＧに作動電源が入ると、このＣＲタイマーＤにパワーＯＮシグナルＨが入る。図３のタイマーセットノブｊを回し３０秒から６分の時間調整をする事が出来る。１つ目のリレーがＯＦＦになると２つ目の２連リレーＧに電源が入り、同様操作が繰り返され最後のリレーが切れた時点で全ての作動が止まる。オペアンプＥは図２のセンサー８の設置してある場所の水分含有量に相応する電圧と図３のセンサーセットノブｇの可変抵抗で得られた電圧をこのオペアンプＥで設定されている一定の値に到達した時点で出力を反転させ、電磁弁８を開閉させる。センサー８が外れその抵抗が無限大になった時、電磁弁８が開き放しにならない様にオペアンプＥでコントロールしている。アンド回路ＦはＣＲタイマーＤとオペアンプＥからの両方からＯＮシグナルが来た時のみ２連リレーＧを働かせる。このアンド回路を利用してセンサー・タイマーコントロール切り替えを、タイマーだけにするか、センサー・タイマー併用にするかをセンサー・タイマーセレクトスイッチｋで行わせている。自動・手動の切り替えはアンド回路ＦのオペアンプＥからのＯＮシグナルを図３の給水自動・手動切り替えスイッチｅを切る事によりリレーＯＮシグナルＩ断ち、代わりに手動給水スイッチｆを個々に手動操作して行う。
【００１３】図７、８は散水場所の水含有量を探知するセンサー９の設置図及び、断面図である。原理的には単純に金属の棒２本を電極とし、この２極間の電気抵抗値が土壌の質と水分含有量で変わるのを探知し、コントロールカードにその値を電線で導くだけのものである。センサーである金属棒９ｃは、銅製の誘電率の良い錆びにくいもの、あるいは抵抗値は増えるがステンレス棒で製作する。２極の間隔はプランターボックス大形の端から端まで計れる様に，約５０ｃｍ巾の２本センサー型９ａと１本センサー型９ｂの２種がある。２本型は巾広プランター用、１本型は小さなプランターボックスに適している。センサー配線９ｄは湿気、直射日光に強い一線シールド型の市販のマイクケーブル線で良い。図８に断面図を示す。９ａは２本型，９ｂは１本型である。金属棒９ｃは約１５ｃｍ長の電気絶縁シールド９ｅで絶縁されている。希望する深さ迄差し込み、その位置での水分量を探知させる。１本型センサー９ｂは電気絶縁シールド９ｅの上に金属チューブ９ｆを重ね、もう１方のセンサー配線を接いで２極としている。センサーの途中で電気的絶縁が無くなると、センサーの意味が成さなくなるので絶縁カバー９ｇで覆ってある。土壌の電気抵抗はセンサー間の距離は面接触であるので余り変化は無く、土壌の質と水分によって変化する。プランター用の合成土壌は抵抗が低く、一般の畑等の土壌の抵抗は高い。計測の結果、導電率の高い水分が大量に含んだ土壌の抵抗値は約２ＫΩ、一方導電率の低く乾燥し、植物が生息不可能に近いと思われる土壌の抵抗値は、約４０−５０ＫΩであった。従って図３のセンサーセットノブｇの可変抵抗器の値は、５０ＫΩにセットしてある。このシステムによりあらゆる条件の場所にでも順応した散水が可能となった。
【００１４】図９、１０は図２のコントロールボックス３を支える分配器４の立面図及び、断面図である。分配器は図２の固定ボード３５に配管３６と一緒にアダプター等で固定されている。この支柱の足に相当する分配器４の水平になる部分に配水チューブ６を分配アダプター５で取り付け水を分配する。チューブアダプター５は分配器部分にワンタッチで着脱出来、不必要であればメクラの分配アダプタープラグ５ａを取り付け止栓しておく。図１０の分配器４の先端部分にキャップエンド４ａ、下側にアダプターガイド４ｂ、内側にスペーサ４ｃが取り付いてチューブアダプター５が正確にセットされる様にしている。又４ａ、４ｂ、４ｃが床に一線上に接触しコントロールボックス３の安定を計っており、分配アダプター５を正確に設定出来、不用意に外れる事もない。一本の分配器で中程度のプランターボックス２０−３０個の散水が賄える。団地等それ程散水箇所が必要でない所では、この２本の支柱での配水で十分である。しかし、よりきめの細かい理想的な散水を行いたい時は増設も可能である。 洗濯場の水道栓と電気コンセントから電気・水を引き込み適当な場所に設置すれば場所を取る事もなく全自動の灌水装置が即座に出来上がり長期間の留守でもその時の天候、条件に応じた散水が可能となる。
【００１５】図１１、は前項の小規模な灌水装置を更に増設する時に使用する分配器及び配管の立面図及び断面図である。これらはワンタッチで組立・分解出来る様に製作されている。配管４０の両端にはフック４２が取り付いている。このフックＡ４２とエレボー４１のフックＢ４４が矢印Ａ４７あるいは矢印Ｂ４８の方向に回すと、両者が噛み合ってお互いにねじ込まれる。途中でリングを押しつけ硬くなり再度柔らかくなった所で山と谷が合い、止まる。又それ以上には回せない。水漏れはリング４３によって止められる。又配管４０及びエレボー４１は各々矢印の方向にのみ回せる様になっている。即ちレイアウト上のどの部分でも取り外し、取り付けを単体で出来る様にする為である。エレボー４１はＩ型、Ｌ型、Ｔ型及びエンドキャップを製作して置き、どの様なレイアウトにも対応出来る様にする。配管４０には色々なバリエーションを持たせる。途中何も無い配管そのもの、等間隔に分水穴４６を開けそのライン上の散水を必要とする所に分水、一カ所に２種の穴、例えば0.6mmと 0.8mmを開け分配アダプター５を逆に取り付ける事で吐出量を調節させるもの、配管を短くし、分配アダプター５を数個集中的に取り付けられる様にしたり、分配器として散水が必要な場所に2-3mm大の穴を開け分配アダプター５で配水チューブ６に分水、大量な場所に散水可とするもの等を製作しておく。又各々の配管の分水穴４６のある所には分配アダプターガイド４５を刻印して置き分配アダプター５が容易にずれたり外れたりしない様にする。
【００１６】図１２、１３はデストリビューター１０の立面図及び断面図である。配水チューブ６をフイッテング１０a,１０bに接ぎ次のデストリビューターへと連続して必要箇所に設置する。分配アダプター中央の抽出穴１１は1.0mmでマニホールド１２に導びき減圧される。マニホールドには５個のフィッテングが取り付けられており、全てに散水チューブ１３１が繋がれると抽出穴１１を出た水量の１／５が各鉢に送られる事になる。小型鉢に散水する時に適している。各フィッテングにはチエックバルブが取り付けられているので、散水チューブ１３０を外すと止水され、その分だけ多くの水が他方に分配され、結果グループ内で相互コントロール出来る事になる。例えば配管４０より配水チューブ６に流れる吐出口の内径が２mmであると４個のデストリビューターが同一ラインに繋ぐ事が出来る。
【００１７】図１４、１５はフイッテング１５の分解図及び断面図である。ボールプッシャー１６はフイッテング１５の頭から押し込むとセット出来、ピン１７がボールプッシャ１６のスロット内を上下する。配水チューブ１３０を押し込むとボールプッシャ１６が押されボール１８を突き下げられ水が流れ出す。配水チューブが外されると水圧でボール１８がフイッテング１８に押さえつけられ水が出なくなる。ボール１８はデストリビューター１０にフイッテング１５を押し込むとフイッテング１５の端が先で締め付けられ内側に押されフイッテングから飛び出す事はない。
【００１８】図１６は液肥ボトル７の立面図及び断面図である。本格的にガーデニングを行おうとすると、散水だけではなく定期的に栄養補給する必要が生じてくるが、その有効性は解っていても簡単には継続できない。この液肥ボトル７は図２のコントロールボックス３に取り付けられており、配管１１０に水が流れるとその流量に応じてボトル１１５の中の液肥が徐々に流れ出し、散水場所に直接肥料を与えるものである。備え付けのボトル１１５に液肥原液を入れ、液肥が無色であれば数滴の着色剤を混ぜて設置するだけで，配管に水が流れ出すと少しずつ液肥が流れ出し、施肥出来る仕組みである。手動で散水時に施肥するか、１週間等徐々に施肥するかは、アジャストノブ１１４によって調整出来る。混入された着色剤の色が透明に変わって行く事によりボトル１１５の中の液肥がどれだけ流れ出したかが解り満遍なく、手間もかからず理想的な施肥が出来る。流量アジャスター１１３は引き出す事が出来、備え付けのキャップ１１６を取り付ける事によりこの装置を不作動にする事が出来る。
【００１９】図１７は流量アジャスター１１３の断面図である。ボトルホールダー１１１にプレートワッシャー１２３とパッキング１２４でサンドイッチ状にボトルキャップ１１２がスリーブ１２０で取り付く。スリーブ１２０とボトルホールダー１１１の間にガイド１２１がリング１１９と共に組み込まれ流量アジャスター１１３のガイド及び位置止めを行っている。流量アジャスター１１３上部にスルーホル１１７が開けられており、中央部分に上下にスライドするプレート１１８がある。上下する事により水の流れが制限され、プレートの左右で差圧が生じ、吐出穴１２２よりボトル内に流れ込む水の量を調節する。ボトルに流れ込んだ分だけ吸入チューブ１２２ｂでボトルの下側の濃い液肥を押し上げ本流に流れ込ませる。調整穴１２２ａを通り本流と一緒に下流側にボトル内の液肥が流れる。プレート１１８の上げ下げ調整はプレートプラー１２５にて行う。アジャストノブ１１４を回すとプレートプラー１２５が上下方向に動きプレート１１７を上下させスルーホール１１８を通る水量を制限、結果ボトル１１５より流れ出る液肥の量を調整する。キャップ１１６はこのシステムを利用しない時、流量アジャスター１１３を引き出し、スリーブ１２０にネジ込んで不作動にさせる時に使用する。
【００２０】図１８は散水チューブ１３１の立面図である。フイッテング１５等に取り付いてその先は細くし目立たない様に製作、その先に鈎フック１３１を付けて置く。草花の根本を１周させ内側に穴１３２を等間隔に開け水の飛び散りを無くし鈎フック１３１で自分のチューブを引っかけて外れないように設定し、より確実な散水を行う様にする。
【出願人】 【識別番号】３９９００３５９２
【氏名又は名称】北森 壽史
【出願日】 平成１１年６月１０日（１９９９．６．１０）
【代理人】
【公開番号】 特開２０００−３５０５２４（Ｐ２０００−３５０５２４Ａ）
【公開日】 平成１２年１２月１９日（２０００．１２．１９）
【出願番号】 特願平１１−１６３３０５