| 【発明の名称】 |
水分感知装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】廣居 喬
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| 【要約】 |
【課題】植木鉢やプランターの自動給水装置は水の入った先細ノズルの瓶を逆さまに当該植木鉢の土に刺し込むか、或は、タイマーにより設定された時間に給水ポンプから定量的に給水する積極給水であり、植木鉢の土の乾燥状態を察知しての給水ではない。 この不合理な給水を改善し、植木鉢の土の乾燥状態、土の量を自動的に察知する水分感知装置を開発することにより植物の生育に適した自動給水装置を提供する。
【解決手段】回転軸を挟み、一方に保水物を装着した吸水部、他方に吸水部にバランスする錘をもった構造物（４）において、保水物が水を十分に含むと吸水部が下方に下がり、保水物が乾燥すると錘が下方に下がる仕掛けとした水分感知部を有する筒状の水分感知装置を当該植木鉢の底部に設置し給水ポンプと連動させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を挟み、その一方に良保水物を装着した吸水部、他方に吸水部につりあうバランス錘とその錘を支え、吊り下げる棒からなる水分感知部を内蔵し水分感知部が回転軸を中心に自由に回転し、その回転によって電気を通電、切電できるスイッチを有する筒状構造物に於いて、回転軸を挟む吸水部とバランス錘の吊り下げ棒の角度が１１５度から１５５度の範囲にある水分感知部を内蔵する筒状構造物。
【請求項２】
上述請求項１に於いて当該バランス錘が吊り下げ棒を容易にスライドする構造であり、吸水部保水物が水を含みその重さで水分感知部が回転し、バランス錘と吊り下げ棒が上部に移動した際、当該バランス錘が回転軸方向にスライドする構造とした水分感知部を内蔵する筒状構造物。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は園芸用として用いる植木鉢やプランターに対し自動的に給水するため給水タイミングとその量を調整する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、植木鉢やプランターに植えられた草花や樹木への水やりはじょうろや水道蛇口に接続した散水用シャワーホースを使用し人為的に行う方法が一般的である。しかし、近年種々の自動給水装置が開発されている。
【０００３】
それらの自動給水装置に関しては、その第一は機械力を用いず先細のノズルから少量ずつ水滴を滴下していく方法やサイホン原理を応用して、布切れ等から水滴を植木鉢に滴下する方法である。 第二は機械力とタイマーを用いて定期的に給水する方法に大別される。
【０００４】
人為的にじょうろや散水用シャワーホースにより給水する方法は植物の状況に合わせて人間が目で見て行うので給水のタイミングや給水量の調整ができる。
そして、植物を育てるという愛情が生まれ人々に生活ストレスからの解消という大きな効果もたらしている。
【０００５】
一方、植物は生き物であるので、毎日その状況を判断し、適時適量の給水を行わないと植物は枯れ、死滅するという大きな問題があり、その持ち主には時間的制約となる。 しかも、核家族が進行し、近所付き合いが希薄になりつつある現在では簡単に第三者に水やりを依頼することが困難であるので長期間は無論のこと、 二、三日間家を空けることさえも困難な状況におかれている。
【０００６】
この現状に鑑み、自動給水装置が開発されている。 その方法の第一が園芸ネット社製ウオーターキーパーや株式会社ブルースケープ社製自動吸水バックＳである。 ウオーターキーパーは水の入った先細ノズル付瓶を逆さまにして植木鉢の地表から地中にノズルを刺し込み、その先端より水を滴下する方法である。
自動吸水バックＳはサイホン原理を応用する方法である。 幅約２ｃｍのリボンの一方を水溜バックに入れ、他方を植木鉢にセットし、リボンの吸水性と浸透性により、水溜バックから植木鉢に少量ずつ連続的に送水するものである。
【０００７】
この第一の方法は機械力を用いず経済的であり、しかも、個々の市販価額も安価であるが給水量のコントロールが困難で植木鉢の大きさにより、その装置の設定が難しいばかりか、給水が常時、連続的に行われるため、植物の種類によっては根腐れを誘引するという欠点がある。
【０００８】
その第二は松下電工株式会社製で代表される自動水やり装置である。 この方法の特徴は使用者が当該装置に植木鉢やプランター（以後この植木鉢とプランターの両者を植木鉢として説明する）の容量や土壌によって個々に給水量を決定し、そして、給水する時間も決定する。 次いで、個々の植木鉢に対して決められた給水量と給水するタイミングを機械にインプットして自動給水装置運転の準備が完了する。この操作にはかなりの経験を必要とし、初心者にとっては困難な点がある。
【０００９】
また、この自動吸水装置は時間になれば自動的に給水する方式を選んでいるため、植木鉢の土壌が乾燥状態になっていても定刻にならねば給水されず、気温が低く湿度が高いため土壌に充分水分が含まれていても定刻になれば給水が行われる。 これはまったく植物の要求を無視している方法と言える。
しかも、市販されている価額は高価であり購入の際は一考するケースがあるとの評がある。
以上の如く、第一の方法、第二の方法両者ともに植物に一番大切な植木鉢の土壌の水分の状態が全く配慮されていないという大きな欠点を有している。 これは一重に土壌の乾燥状態を察知し自動給水装置に知らせる適切な水分感知装置がないためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は人為的に行う手動式の長所を生かし、植木鉢の大きさによる給水量を自動的に設定し、植木鉢の中の土の乾燥状態に於いてのみ給水可能にする方法であり、現在市販されている上述の第二の自動給水装置の操作の煩雑さを解消し、しかも、一般大衆に受け入れやすい価額設定を可能にすべく鋭意研究し開発した植木鉢のための自動給水装置用の水分感知装置である。
すなわち、本発明による水分感知装置は植物の性格に合致し、操作性が簡単であり、しかも、一般大衆に受け入れやすい安価な自動給水装置を提供するために非常に有効な装置である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上述の課題である植木鉢の土壌の湿潤状態から乾燥状態に至る過程を研究した結果、湿潤状態から乾燥状態に至る時間は大気の温度、湿度、風の有無、直射日光の当たり方等多くの要因に左右される。
そこで植木鉢の土とほぼ同様な湿潤、乾燥過程を示す物体を調査研究し、これを利用して給水のタイミングを決定することとした。
【００１２】
この調査研究から植木鉢の土と同様な湿潤、乾燥過程を示す物体としては当該の土は無論であるが、セルロース系スポンジ、合成樹脂スポンジ、木炭、織物、脱脂綿等が使用可能であり、そして、それらの組み合わせや形態、厚さにより乾燥過程や乾燥に至るまでに時間が変わることが判明した。 これらの物体を総称し保水物と呼ぶこととする。
【００１３】
次いで、給水量の調整である。人為的に行う植木鉢の水遣りは植木鉢の底から水が出始めてから止める方法が一般的である。 したがって、植木鉢の底から水がでるタイミングをキャッチし、その時点で給水を停止する装置とすれば良い。
【００１４】
上述の保水物を植木鉢の底に設置し、その保水物が水分のない乾燥状態のとき水遣りを指示し給水を開始する。そして、給水した水が植木鉢の底から流れ出したとき、信号が発し給水を停止する装置とすることにより自動給水装置用の水分感知装置としての課題を解決することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
従来の自動給水装置で行われている給水が土壌の乾燥状態を無視し、決められた時間に決められた量の給水をする方法、若しくは、継続的に少量の水を供給していく方法である。
【００１６】
植木鉢の下側に本発明による水分感知装置を設置することにより植木鉢の土壌の乾燥状態を察知し、その時点に於いて給水される。そして、植木鉢の底から給水した水が流れ出すと給水が停止する。
【００１７】
したがって、本発明は植木鉢にて植物を育てるために必要な給水方法としては自然の理に適った優れた給水方法であり、その給水を可能にするには本発明による感知装置なくして困難であると言える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
ここにおいて本発明の課題解決の手段と本発明の効果で述べた内容を具体的な実施形態として説明する。
図３は本発明のパーツの構成斜面図である。すなわち、本発明は（３）の集水傘部、（１）の水分感知装置の上部、（４）の水分感知部、（２）の水分感知装置の下部等の４つの部分から成り、このうち（３）の集水部を除き図中の太い矢印の方向に重ねると図１の本発明の水分感知装置の斜面図の如くなる。
【００１９】
図１に於いて（５）は集水傘（図３にて説明）で集められた水を水分感知部に滴下する穴であり、ここから水は流れ落ちる。 図４は本発明の水分感知装置の下部（図３の（２））に水分感知部（図３の（４））を取り付けた時の上面図である。
（４）の水分感知部は図５、図６の如く（９）の吸水部、（１０）バランス錘、（１１）のバランス錘の吊り下げ棒と回転軸（２１）に取り付けられた送水ポンプに電気を送るためのスイッチ稼動用カム（６）から成り、（１０）のバランス錘は（１１）の吊り下げ棒を上下にスライド可能に作られている。
【００２０】
図７は本発明の図１に於いてＸＹ軸に沿って縦方向に切断した断面図であり、水分感知部の吸水部保水物が乾燥した状態の図である。この状態のときバランス錘は吊り下げ棒（１１）の最下部にある。 この状態に於いて（５）から水が流れ落ちると（９）の吸水部に水が当たり吸水部の中の保水物に流れ落ちた水の相当分が吸収され、その水の重さにより（４）の水分感知部が回転し図８となる。このときバランス錘は上部にあり、しかも、錘自身はスライドして回転軸（２１）に近い場所にある。
【００２１】
このバランス錘の上下スライドは本発明に於いて重要な意味をもつものである。すなわち、図７に於いてバランス錘（１０）は吊り下げ棒（１１）の最下部にあり、水分感知部全体（４）を回転させるためには吸水部（９）の力学的モーメントが最大である。
したがって、吸水部保水物の水の量はそれに匹敵する多量の水が必要となる。吸水部保水物が多量の水を含むと水分感知部は反転し図８の如くバランス錘は上部に移動する。この吸水による水分感知部の反転を吸水反転と呼ぶ。
【００２２】
そして、給水反転を終了した時のバランス錘（１０）は吊り下げ棒（１１）を滑り落ち水分感知部（４）の回転軸（２１）に近い位置となる。 この時、バランス錘による水分感知部の回転のための力学的モーメントは最小となる。吸水部保水物（９）の水分量がこの最小の回転のための力学的モーメントと同等、若しくは、小さくなった時、水分感知部全体が反転し図７の状態となる。この水分減少による反転を乾燥反転と呼ぶ。
【００２３】
吸水反転時のモーメントと乾燥反転時のモーメントの差はバランス錘の回転軸からの距離の差に比例するものであるので、吸水反転終了後、乾燥反転開始するまでの時間は吊り下げ棒の長さにて調整できる。 逆説的に述べるとバランがスライド方式でなく、固定されている場合は僅かの水分量の変化で吸水反転、乾燥反転を繰り返し、本来の植木鉢の土の乾燥状態とは程遠い関係にて給水を繰り返すという欠陥になる。
【００２４】
図６に於いて吸水部（９）とバランス錘吊り下げ棒（１１）の角度（Ａ）は１１５度から１５５度の範囲が適量であり、好ましくは１２５度から１４５度の範囲である。 （Ａ）が１５５度より大きいときは図１に示された（５）の穴から流れ落ちる水を受け難くなり、水分感知部の反転に支障を与えるという欠点を生じ、１１５度より小さいと水分感知部が反転しバランス錘が上部に移動したときに当該バランス錘が回転軸方向スライドせず当初の目的であるバランス錘による吸水反転時と乾燥反転時のモーメントの差がなくなる。
【００２５】
図２は本発明の水分感知部の乾燥状態をポンプモーターに伝えるスイッチである。 水分感知部の吸水部が上部、バランス錘が下部となった図７の状態でカム（６）の作用で通電しポンプモーターが稼動する。
図９は本発明の電気系統の配線図である。電源、ポンプモーター、スイッチは直列に繋がっている。
【００２６】
ここで必要なことは植木鉢の土の乾燥状態と水分感知部内の保水物との関係である。
吸水部（９）の中に保水物は水を吸収し、それを保持する性質があり、しかも大気中にあるときは当該水分を徐々に大気中に放出し乾燥する性質を備えた物質、或は、物体である。
上記性質を有する物質、物体は親水性であり、その中でも単位体積当たりの保水量の大きい物質から成る物体（以後この物体を良保水物という）が好ましい。
【００２７】
良保水物としてはセルロース系があげられ、脱脂綿、セルロース系スポンジ等が良い結果であった。当該セルロース系物体は体積とその表面積により吸水後乾燥に至るまでの時間が変わり、同体積で表面積の小さい物体は乾燥までの時間が長くなる。 また、上記セルロース系物体にポリエステル系やナイロン系のスポンジを重ね合わせると吸水後乾燥するまでの時間を調整することがより容易になることが以下に実施した実験により判明した。
【００２８】
ここで実際に良保水物の吸水後乾燥に至るまでの実験結果を示す。試料の大きさは半径１．８ｃｍの半円筒であり、その半円切り口の面積は５．０９Ｃｍ２である。半円筒の高さ（本発明の説明に於いては厚さと呼ぶ）を変えて実験した。
保水物としては脱脂綿、綿布、セルロース系スポンジ、ナイロン系スポンジ、木炭について実験した。
上記保水物を半径１．８ｃｍの半円筒状としその厚さと重量は下表に示す通りである。下表はそれら試料を十分に吸水させた後、日中２０〜２４℃、夜間１０〜１５℃の状態で２日間放置しその間の水分の変化を調査した。
上表に於いて重量はグラム、厚さはミリメートル、初期から４８時間までは水分を含んだ良保水物の重量の変化をグラムで示した。
【００２９】
上表より明らかな如く保水物により乾燥に至るまでの時間が異なっている。
ここで注目すべき点は脱脂綿とナイロン系スポンジが最初の５時間で水分の減少率が大きい。脱脂綿は水分により繊維間の間隙が拡げられ過剰な水分量となり当該水分が重力により短時間に滴り落ちたものである。
ナイロンそのものが疎水性であり、当該スポンジの空隙に一時蓄えられた過剰水分が重力により滴り落ちたためである。
また、今回の結果から異なった性質の保水物の貼り合せにより吸水後乾燥に至るまでの時間を調整できることが判明し、植物の種類や性質によって給水時間の調整が可能であることが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の水分感知装置を使用して植木鉢の自動給水装置として応用したものが図１０である。植物（１３）が植えられ、植木鉢スタンド（１５）に載せられた植木鉢（１２）の下の部分に集水傘（３）を付けた水分感知装置（１４）（（１４）は図１に示されたものと同一である）が設置されている。
この水分感知装置は電線（８）により一方は電源（１６）、他方はモーター付送水ポンプ（１９）に接続され、モーター付送水ポンプからは最終的に電源（１６）に連結されている。
【００３１】
最初 植木鉢の土が乾いた状態であり、水分感知装置の内部の水分感知部も同様に乾いた状態であると、 当該装置の送水ポンプスイッチ（図１の（７））は接続状態になり、モーター付送水ポンプが稼動し、水は送水管（１７）を通って植木鉢に供給する。
次いで、供給された水が植木鉢の内部に十分な状態になり、植木鉢の底より流れ落ちるようになる。この流れ落ちた水は集水傘（３）にて集められ水分感知装置に送られる。
【００３２】
水分感知装置の縦断面図である図７にて送られてきた水の状況を考察すると、水は（５）穴から水分感知部の吸水部に滴下し、吸水部保水物に吸収される。
そして、吸水部保水物の重量が次第に増加し、吸水部の回転のための力学的モーメントがバランス錘を静止させるための力学的モーメントより大きくなると水分感知部全体が回転し吸水部は下方向に移動、図８の状態となる。
すなわち、吸水反転である。この結果送水ポンプスイッチは遮断状態となり送水ポンプは停止し送水は止まる。
【００３３】
次いで、水分感知部内の吸水部保水物に含まれた水分が蒸発しバランス錘の回転のための力学的モーメントが吸水部を静止させるための力学的モーメントより大きくなると水分感知部全体は反転し図８の状態から図７の状態に戻る。
すなわち、乾燥反転を起こす。
この乾燥反転が終了すると送水ポンプスイッチが接続状態になり植木鉢への給水が開始される。
【００３４】
吸水部の保水物は植木鉢の土と出来るだけ近い乾燥過程を有するものを選定しているので、ここで生ずる吸水反転から乾燥反転に至る時間は植木鉢の土の乾燥過程に近い時間となる。
このように、ここで示した吸水反転から乾燥反転、乾燥反転から吸水反転の繰り返しは継続的に、しかも、植木鉢の置かれた大気の状態に適応しながら繰り返へし実行された。
以上の如く本発明は植木鉢の自動給水装置の水分感知装置としての役割を果し実用に適するものであることが十分に証明された。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】 本発明の水分感知装置の斜面図である。
【図２】 本発明において水分感知部の乾湿状態をポンプモーターに伝えるスイッチの側面拡大図である。
【図３】 本発明のパーツの構成斜面図である。
【図４】 本発明の下部に水分感知部を取り付けた時の上面図である。
【図５】 本発明の水分感知部の正面図である。
【図６】 本発明の水分感知部の側面図である。
【図７】 本発明において図１のＸＹ軸に沿って縦方向に切断した断面図であり、水分感知部が水分を含まず乾燥しているときの図である。
【図８】 本発明において図１のＸＹ軸に沿って縦方向に切断した断面図であり、水分感知部が水分を含み濡れている状態のときの図である。
【図９】 本発明の電気系統の配線図である。
【図１０】 本発明の水分感知装置を利用し植木鉢の給水装置として実際に応用した際の概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
（１） 水分感知装置の上部
（２） 水分感知装置の下部
（３） 集水傘
（４） 水分感知部
（５） 集水した水を水分感知部に滴下する穴
（６） 水分感知部に接続し送水ポンプモーターに電気を送るためのスイッチを稼動させるカム
（７） 送水ポンプモーターに電気を送るためのスイッチ
（８） 水分感知装置とポンプモーターそして電源とを繋ぐ送電線
（９） 水分感知部の吸水部
（１０） 水分感知部における吸水部とのスライド式バランス錘
（１１） バランス錘の吊り下げ棒
（１２） 植木鉢
（１３） 植物
（１４） 水分感知装置
（１５） 植木鉢スタンド
（１６） 電源
（１７） 送水管
（１８） 水槽
（１９） モーター付送水ポンプ
（２０） ポンプモーターに送電するためのスイッチの金属プレート
（２１） 水分感知部回転軸
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９５１７０６２７
【氏名又は名称】▲広▼居 喬
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| 【出願日】 |
平成１７年２月２１日（２００５．２．２１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００６−２３０３７５（Ｐ２００６−２３０３７５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年９月７日（２００６．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−７８０２２（Ｐ２００５−７８０２２） |
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