| 【発明の名称】 |
パイプの頻繁な流量変動に高精度で流量比例混入する装置及び同装置を用いた農場の散水兼薬液散布装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】満岡 重一
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| 【要約】 |
【課題】流量比例混入装置の混入精度の向上。
【解決手段】流量比例混入装置は、給水管の流量に比例して液体を混入する装置において、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の係数を定めて混入制御のマイクロプログラミングを容易にすることを特徴とする。混入制御電動弁の制御1回当たりの開度値の上限を定めて制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の制御1回当たり開度値の下限を定めて、制御時間を短縮すること、給水管の流量を測定し、あらかじめ定めた混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと、混入側の混入流量を測定し目標混入量の差を求め、制御開度を演算し制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することで、マイコンのプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の開度をステップ数に換算して制御すること、目標混入量と混入側の流量の差が定めた許容誤差となるまで短時間にくり返し混入制御電動弁を制御することを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 給水管の流量に比例して液体を混入する装置において、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の係数を定めて混入制御のマイクロプログラミングを容易にすることを特徴とする流量比例混入装置。 【請求項2】混入制御電動弁の制御1回当たりの開度値の上限を定めて制御時間を短縮する請求項1記載の流量比例混入装置。 【請求項3】 混入制御電動弁の制御1回当たり開度値の下限を定めて、制御時間を短縮する請求項1記載の流量比例混入装置。 【請求項4】 給水管の流量を測定し、あらかじめ定めた混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと、混入側の混入流量を測定し目標混入量の差を求め、制御開度を演算し制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することで、マイコンのプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮する請求項1、2または3記載の流量比例混入装置。 【請求項5】 混入制御電動弁の開度をステップ数に換算して制御する請求項1ないし4のいずれかに記載の流量比例混入装置。 【請求項6】 目標混入量と混入側の流量の差が定めた許容誤差となるまで短時間にくり返し混入制御電動弁を制御する請求項1ないし5のいずれかに記載の流量比例混入装置。 【請求項7】 給水電磁弁により給水せしめるようにした水槽、該水槽よりの給水を受けるようにした薬液槽、散水具を分岐接続した散水用流水管、及び、薬液槽中の薬液を流水管に注液する注入器で構成された農場の散水兼薬液散布装置において、前記注入器を、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の係数を定めて混入制御のマイクロプログラミングを容易にした流量比例混入装置にしたことを特徴とする農場の散水兼薬液散布装置。 【請求項8】混入制御電動弁の制御1回当たりの開度値の上限を定めて制御時間を短縮する請求項7記載の農場の散水兼薬液散布装置。 【請求項9】 混入制御電動弁の制御1回当たり開度値の下限を定めて、制御時間を短縮する請求項7記載の農場の散水兼薬液散布装置。 【請求項10】 給水管の流量を測定し、あらかじめ定めた混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと、混入側の混入流量を測定し目標混入量の差を求め、制御開度を演算し制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することで、マイコンのプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮する請求項7、8または9記載の農場の散水兼薬液散布装置。 【請求項11】 混入制御電動弁の開度をステップ数に換算して制御する請求項7ないし10のいずれかに記載の農場の散水兼薬液散布装置。 【請求項12】 目標混入量と混入側の流量の差が定めた許容誤差となるまで短時間にくり返し混入制御電動弁を制御する請求項7ないし11のいずれかに記載の農場の散水兼薬液散布装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、農場の薬剤又は液肥を散布する装置に関し、詳しくは、同装置に用いる、散布液の流量に変動があっても一定の濃度を保つことのできる流量比例混入装置及び同混入装置を用いた農場の散水兼薬液散布装置に関する。 【0002】 【従来の技術】農作物に液体を散布するために設けた液体散布装置における液体散布用バルブを給水管に適宜間隔で取り付け、該液体散布用バルブを順次開閉操作することによって任意位置の枝管から所定量の農薬等の液体を散布するようにしている。ところが、液体散布用バルブの開閉時間は短く頻繁に流量が変動するため混入精度は±10〜20%と悪く精度の向上が望まれていた。 【0003】さらに、混入精度の向上を目的として図3に示す混入器が提供された。この混入器は、流水管61、オリフィス62、64、注液管63、定圧注入ポンプ65、等圧弁66から成り、(1)流水管61にオリフィス62を付け、その1次側から圧力検出用のパイプを取り出し、等圧弁66のダイヤフラムの上部に接続している。 (2)等圧弁66の1次側には定圧注入ポンプ65を設け、流水管61よりも注液管61は 常に高い圧を保っている。 (3)等圧弁66の2次側の注液管63から圧力検出用のパイプを取り出し、等圧弁66のダイヤフラムの下部に接続している。 (4)さらに圧力検出管の2次側にオリフィス64を設けて、流水管61のオリフィス62の2次側に接続している。 (5)等圧弁66は流水管61の流量が大きくなれば、オリフィス62の1次圧と2次圧の差圧が大きくなり等圧弁66は開く方向に作用する。 (6)注液管63のオリフィス64の1次側は定圧に対し、2次側は流水管61と同一圧に近づくため注入量は増加する。 (7)このように流水管61のオリフィス62と注液管63のオリフィス64及び等圧弁66の連動による制御をしている。 (8)このため精度と流量範囲はオリフィスの流量特性から決まる。ものであり、混入精度は± 10 %、流水管の流量範囲は300 〜 900リットル/minである。 なお、図中67は水源、68は薬液原液タンク、69はスプリンクラーを示す。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の混入装置の混入精度は±10%が限度であったので、本発明は、流量比例混入装置の混入精度の向上を目的とし、加えて流水管の流量範囲の拡大することを目的とし、さらには、同混入装置を用い、均一な散水又は薬液の散布を可能にした農場の散水兼薬液散布装置を提供することを目的とする。 【0005】 【課題を解決するための手段】そこで、本発明の流量比例混入装置は、給水管の流量に比例して液体を混入する装置において、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の係数を定めて混入制御のマイクロプログラミングを容易にすることを特徴とする。 【0006】混入制御電動弁の制御1回当たりの開度値の上限を定めて制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の制御1回当たり開度値の下限を定めて、制御時間を短縮すること、給水管の流量を測定し、あらかじめ定めた混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと、混入側の混入流量を測定し目標混入量の差を求め、制御開度を演算し制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することで、マイコンのプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の開度をステップ数に換算して制御すること、目標混入量と混入側の流量の差が定めた許容誤差となるまで短時間にくり返し混入制御電動弁を制御することを特徴とする。 【0007】また、本発明の農場の散水兼薬液散布装置は、給水電磁弁により給水せしめるようにした水槽、該水槽よりの給水を受けるようにした薬液槽、散水具を分岐接続した散水用流水管、及び、薬液槽中の薬液を流水管に注液する注入器で構成された農場の散水兼薬液散布装置において、前記注入器を、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の係数を定めて混入制御のマイクロプログラミングを容易にした流量比例混入装置にしたことを特徴とする。 【0008】混入制御電動弁の制御1回当たりの開度値の上限を定めて制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の制御1回当たり開度値の下限を定めて、制御時間を短縮すること、給水管の流量を測定し、あらかじめ定めた混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと、混入側の混入流量を測定し目標混入量の差を求め、制御開度を演算し制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することで、マイコンのプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮すること、混入制御電動弁の開度をステップ数に換算して制御すること、目標混入量と混入側の流量の差が定めた許容誤差となるまで短時間にくり返し混入制御電動弁を制御することを特徴とする。 【0009】 【作用】マイコンプログラミングを容易にするために、混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度毎に接する開度流量1次関数の定数を定めると共に給水管の流量計測し混入比率を乗じた目標混入量を求めるマイコンと混入側の混入流量を測定し、目標混入量の差を求め、制御開度を演算し、制御電動弁を制御するマイコンの2台で制御することでプログラミングを容易にすると共に制御時間を短縮する。また、制御1回当たりの開度値の上限下限を定めて制御時間を短縮し低コストで高精度の流量比例混入装置を得る。 【0010】 【発明の実施の形態】本出願人が先に提案した特開昭49-6509号発明を、本発明における改良する技術の一つとするので、その発明の構成と使用方法を説明する。 1.構成主な構成は水槽1、薬液槽3、水槽内諸電極4、薬液槽内諸電極5、注入器8、注液管10、流水管11、散水用電磁弁13から成る。 【0011】2.装置の概要1)水槽、薬液槽容量の決め方(1)薬液槽容量V5■散水用電磁弁13の全支配面積Aは施設からあらかじめ決まっている。 ■10a当り散布量vは通常3通り程度を選択できるようにするが、薬液槽容量は最大値で決める。 ■注入器8の注入比は、給水管11の流量に対し、1/Nで表される。 →(Nは通常固定値としている。) 以上から、薬液槽容量Vは下記となる。 V=A10a×(v最大)×(1/N) (2)水槽容量のV2■流水管11の容積に注入器8の注入比1/Nを乗じて求める。 2)制御の方法水槽2及び薬液槽3に設置した電極は散布用電磁弁13と接続している。また、散水開始前の電極は全部水没している。散布開始信号と同時に最上位の電極から薬液位は除々に下がり、次の電極が液面から離れると、最上位の電極に接続された散水用電磁弁13は閉り、次の電極に接続した電磁弁は開く、以下、次の電極の水面が切れることで該散水用電磁弁13は閉り、次の電極に接続した散水用電磁弁13が開くことを繰り返し制御する。 【0012】3)薬液散布の手順(1)条件■流水管11は水で満たされている。 (2)流水管11の水を薬液に置き換える。 (3)薬液散布■注入器8に近い方の散布用電磁弁13から薬液散布する。 ■この場合流水管11相当容量の散布用電磁弁13は末端から残しておく。 (4)流水管11の薬液を水に置き換える。 ■流水管11の薬液を水に置き換えながら、前記(3)■に続く散布用電磁弁13から散布し、最後に散水用電磁弁13Zの開閉で流水管は水と完全に置き換えられると共に薬液散布は全部終わる。 【0013】4)電極の配置■電極の順番前記3)「薬液散布の手順」に基づいて配置する。 ■電極の間隔前記1)「水槽、薬液槽容量の決め方」に基づいて各散水用電磁13a、13b、13c・・・毎の散水量を求め、水槽及び薬液槽の面積で除して電極の間隔を決める。 これは、10a散布量毎にあらかじめ設置しておく。この電極の配置は10a当り散布量毎に通常3通り程度設置しておき、散布作業ではそのうちから選択して散布作業をする。 【0014】3.実際の散布作業と制御1)準備■散水用電磁弁13の全支配面積Aはあらかじめ決まっている。 ■10a当り散布量はあらかじめ設定されたものから選択する。 ■原液量は全支配面積A×10a当り散布量×散布希釈倍率1/Mで求める。 ■薬液槽3に原液を投入して、■で決められたFWLまで給水し撹拌して1次希釈液を作る。 ■水槽2のFWLまで給水する。 ■流水管11の加圧ポンプはあらかじめ起動しておく。 ■注液管10の定圧注入ポンプ51もあらかじめ起動しておく。 2)薬液散布スタートボタンを押す。 3)流水管11内の水を薬液に置換。 設置された電極配置に基づいて、注入器8に近い方の散水用電磁弁13を開閉しながら流水管11の水は薬液と置き換わり最終散水用電磁弁13Zが閉まり、流水管11内の水は全部薬液に置き換わる。 4)薬液散布次いで設置された電極配置に基づいて注入器8に近い方の散水用電磁弁13を開閉すると薬液が散布されていくが、薬液槽3の薬液が無くなると水槽2から水が薬液槽3の下部に流入もする。 5)流水管11内の薬液を水置換水槽2内に設置された電極に基づいて(前記4に続く散水用電磁弁)散水用電磁弁13を開閉し薬液が散布されていくが、水槽2の水が無くなると流水管11内の薬液は全部水と置き換わり散水用電磁弁13Zは閉まり、10a当り散布量を散布してすべてが終わる。 【0015】各散布ブロックに散布する薬液量をあらかじめ計算し薬液槽に希釈液を作り給水管の流量にあらかじめ定められた混入比率により所定倍率の薬液を混入して農場に散布するものであるが各散布ブロックの面積が異なるため給水管の流量は変化する。また、1ブロックの散布時間は3〜5分で短いため、散布ブロックの電磁弁開閉による流量は激しく変動する。このような給水管の流量変動を給水管の流量計で検出しあらかじめ定めた混入比率を乗じて目標混入量を計算し、それに見合う薬液を薬液槽に設けた注入ポンプで加圧した薬液を混入流量計を介して混入制御電動弁で制御し目標混入量を短時間で整合させ薬液を農場に散布する。 【0016】 【実施例】本発明の詳細を実施例で説明する。本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。 【0017】実施例図1において、2点鎖線内は流量比例混入装置を示し、給水管51に設置した給水管流量計53と、その2次側に接続した注液管10に設置した混入流量計55と混入電動制御弁52と定圧注入ポンプ50から成るこれらの機器を計測演算制御するために、給水管絵51側に給水管流量計53の流れを受信し演算するマイコンaを設ける。また、注入管側に混入流量計55の流れを受信しマイコンaと連動して演算し、混入電動弁52を制御するマイコンbを設ける。定圧注入ポンプ50は給水管51よりも注液入管10の圧力を常に高く保つために、別途動力盤より制御する。 【0018】次に、上記実施例のマイコンa及びマイコンbの機能を説明する。 《マイコンa》 1.給水管流量Q、測定時間間隔T、を定める。 2.測定時間の計測流量Qに、あらかじめ定めた混入比率Nを乗じて目標混入量qとして新しいデータを常に更新して保持しておく。 《マイコンb》 1.混入流量測定時間間隔tを定める。 2.マイコンaの給水管流量測定検知と同時に混入流量q′1を測定する。 3.上記混入流量測q′1定完了時に、マイコンaの目標混入量qと照合して差Δq1を求める。 4.混入制御電動弁の開度流量特性曲線に一定開度(ステップ)毎に接する開度(ステップ)流量1次関数の係数K(表1)をあらかじめ作成しておく。 5.上記混入量q′を測定した時の混入制御電動弁の開度(ステップ)から表−1のKを求め前記Δq1を乗じて制御開度(ステップ)y1とする。 6.y=±Δq×K≦80とする。 以下繰り返す。 【0019】 【表1】
【0020】さらに、図1にもとづいて上記の流量比例混入装置を薬液散布装置に適用した実施例を説明する。主な構成は水槽2、薬液槽3、水槽液位制御器49、薬液層液位制御器39、混入器58の内訳は(前記2点鎖線内の説明)注液管10、給水管51、散水用電磁弁13から成り、以下、本実施例の使用例を説明する。 【0021】《準備》 1)農場10a当り散布量Aを定める。 2)散布用電磁弁13の支配面積当り散布量を計算する。 3)給水管51と注液管10の接続部から散布用電磁弁13a、13b、13c-- - -までの給水管51の区間容積を計算する。 4)混入倍率1/Nを定める。 5)散布濃度を定める。 6)薬流槽3の全薬液深36Σを計算する。 (散布用農場面積×10a当り散布量A÷混入倍率1/N÷薬流槽3の面積) 7)給水管51の容積に相当する薬液槽3の給水管薬液深59Wを計算する。 (給水管11容積÷混入倍率1/N÷薬液槽3の面積) 8)散布用電磁13a、13b- - - -の支配面積に相当する薬液槽3の薬液深36を計算する。 (電磁弁13a支配面積×10a当り散布量A÷混入倍率1/N÷薬液槽3の面積=電磁弁13aの薬液深さ36a) 以下電磁弁13b、13c支配面積の薬液深36b、36c- - - -を順次求め、前記6)で求めた全薬液深36Σと等値となれば薬液槽3の薬液深36の計算は終わる。(仮にこれの電磁弁を13Tとする。) 9)薬液層液位制御器39の薬液層固定ピン32を設置する。 ■薬液槽3の薬液深36と薬液槽液位制御器39の寸法比は1:1とする。 ■薬液層液位制御器39の最大制御高さは前記6)で求めた全薬液深36Σと同じである。 ■薬液層液位制御器39の最上部に薬液槽3のFWLとなる薬液層固定ピン32FWを打つ。 ■次に給水管51の中の水を薬液に置き換えるため7)で求めた給水管薬液深59を取り32Zを打つ(末端で給水管51の水を散布) ■次に8)で求めた薬液深36に相当する間隔で固定ピン32a、32b、- -- -を打つ。(散布用電磁弁13a相当を32a、散布用電磁弁13b相当を32b------以下同様にし、最下部は前記計算で仮に散布用電磁弁13Tすれば、最下位の固定ピンは32Tとなる。) 10)水槽2の全水深46Σを計算する。 (給水管51容積÷混入倍率B÷水槽2の面積) 11)散布用電磁13の支配面積に相当する水槽2の水深46を計算する。 ■前記9)−5)に続く電磁弁13uの支配面積×10a当り散布量A÷混入倍率B÷水槽2の面積=電磁弁13uの水深さ46U■以下順次求め、電磁弁13Zに相当する水深46Zで、前記10)の全水深46Σと一致する。 12)水槽液位制御器49の水槽固定ピン42を設置する。 ■水槽2の水深46と液位制御器49の寸法比は1:1とする。 ■水槽液位制御器49の最大制御高さは、前記10)で求めた全水深46Σと同じである。 ■水槽液位制御器49の最上部に水槽2のFWLとなる水槽固定ピン42FWを打つ。 ■次に11)で求めた水深46に相当する間隔で水槽固定ピン42Uを打つ。(散布用電磁弁13U相当を42U、散布用電磁弁13V相当を42V- - - -以下同様にして、最下位の水槽固定ピンは42Zとなる。) 13)薬液槽3の薬液槽電極35をセットする。 ■薬液槽液位制御器39の薬液槽移動接点38を最上部の32FWに合わせる。 ■薬液槽3の全薬液深36Σ液面36FWに薬液槽電極35を合わせ、薬液槽電極接続コ−ド34で調整してセットする。 14)水槽2の水槽電極45をセットする。 ■水槽液位制御器49の水槽移動接点48を最上部の42FWに合わせる。 ■水槽2の全水深46Σの水面46FWに水槽電極45を合わせ、水槽電極接続コ−ド48で調整してセットする。 15)薬液槽3に薬液原液を投入して給水し36FWになれば、給水を停止して1次希釈液が完成16)水槽2に水を給水して46FWで給水を停止すれば準備完了【0022】2.給水管51の水を薬液と置き換える。 1)給水管51は満水している。 2)加圧ポンプ18をあらかじめ起動させておく。 3)注入ポンプ50をあらかじめ起動させておく。 4)散布スタートボタンを押す。 5)薬液槽移動接点34が作動して32FWからはずれ32Zに接して止まり通電し、散布用電磁13Z開散水開始(実際は途中細分して散水する。)、薬液槽電極35は給水管薬液深59だけ落ちて薬液深36aまで沈む。 6)薬液槽散布用電磁弁13Zが開くと、給水管51に流れを生じ給水管流量計53で計測しマイコンaに送信する。 7)同時に混入流量計55で計測しマイコンbに送信する。 8)マイコンbより、混入電動制御弁52を制御する。 9)給水管51の流量に対し所定混入倍率Bになるように6)7)8)を繰り返し制御しながら、薬液槽3から注液管10を通して給水管51に薬液が注入され、薬液槽3の液位は徐々に下がる。 10)薬液槽3に保持されている薬液槽電極35から液面が下がると薬液槽電極35で検知して薬液槽移動接点34が作動して、薬液槽固定ピン32Zからはずれて落下し薬液槽固定ピン32aに接して止まり通電する。 11)散布用電磁弁13Z閉13a開する。 以上で給水管51の中は水から薬液に置換完了する。 【0023】《薬液散布》 1)散水用電磁弁13aから薬液が散布される。 2)続いて薬液槽3の薬液位が低下して保持されている薬液槽電極35から液面が下がると、薬液槽電極35で検知して薬液槽移動接点34が作動して、薬液槽固定ピン32aからはずれて落下し、固定ピン32bに接して止まり通電する。 3)散布用電磁弁13a閉13b開する。 4)散布用電磁弁13bから薬液が散布される。 5)以上繰り返して、薬液槽固定ピン32Tで保持されている。電極35から液面が切れると薬液槽3の薬液は無くなる。 6)同時に水槽2の水槽液位制御器49の水槽固定ピン42FWに保持されている。水槽電極45は水槽移動接点44が作動して水槽固定ピン42FWからはずれ固定ピン42Uに接して止まり通電する。 【0024】4.給水管51の薬液を水と置き換える。 1)散布用電磁弁13T閉13U開する。 2)薬液槽3の薬液位が低下して保持されている水槽電極45から液面が徐々に下がると、水槽電極45で検知して水槽移動接点44が作動して、水槽固定ピン42Uからはずれ水槽固定ピン46Vに接して止まり通電する。 3)散布用電磁弁46U閉 46V開 散布用電磁弁13Vから散布される。 4)以上繰り返して水槽42Zで水槽の水は無くなり、給水管51内の薬液は散布用電磁弁13Zから散布されて、給水管11内の薬液は全部水に置き換わり、水槽電極45の液面が切れて散布用電磁弁13Zは閉まり散布作業は終わる。 【0025】5.以上の作業の中で高精度混入器は散水用電磁弁13が開いて給水管51に流れが生じているとこれに連動して作動している。また散水用電磁弁13開閉時間は一般には3〜5分程の短時間であると共に散水用電磁弁13毎の容量(L/m)の変化及び開閉による流水の変化等で給水管51内の流量変動は激しい。 6.後始末1)周辺の後始末をしながら、注入ポンプ50を停止させる。 2)加圧ポンプ18を停止させる。薬液散布作業は終わる。 【0026】上記構成の混入装置の混入精度を測定したところ、±3%の混入精度が得られ、また、流量範囲は70〜700 〓/min 但し電動バルブの口径を大きくすれば下限、上限共に大きくなり、電動バルブ口径を小さくすれば下限、上限共に小さくなることが解った。 【0027】 【発明の効果】液体散布用バルブの開閉時間は短く頻繁に流量が変動するにもかかわらず、農薬の混入精度を高精度にすることができる。また、従来の散布装置に簡単に適用でき、従来の散布装置の混入精度を向上することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】391013483 【氏名又は名称】株式会社マオカ設計
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| 【出願日】 |
平成13年9月11日(2001.9.11) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100102314 【弁理士】 【氏名又は名称】須藤 阿佐子
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| 【公開番号】 |
特開2003−80136(P2003−80136A) |
| 【公開日】 |
平成15年3月18日(2003.3.18) |
| 【出願番号】 |
特願2001−275662(P2001−275662) |
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