JPH0735865B2 - 自動潅水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、一定の吸水率を有するセラミックス製等の
多孔質中空管をセンサとして使用し、培地の含水率の変
化に伴い多孔質壁面を有する中空管の壁面を介して浸透
作用を生じ、この中空管内に起生する圧力変位によって
隔膜を変位せしめ、給水系に設けた弁の開閉を直接行っ
て培地への適正な自動給水を無電源で達成できる自動潅
水装置に関する。

〔従来の技術〕

植物の鉢植栽培や耕地での畝栽培等を行う場合に、培地
に対し常に適正な潅水が必要とされる。特に、異種植物
を同一耕地で栽培する場合や鉢植栽培を行う場合は、植
物の生長の度合により蒸発量が異なり、潅水回数を増減
する必要がある。また植物の種類により培地の含水量は
個々に調整する必要がある。このため、特定の培地の含
水量のみを測定して全体的な潅水を行うと、一部の培地
では潅水過剰または潅水不足となって根腐れまたは枯れ
る等の障害を生じる。このような観点から、上述する栽
培の場合等は、個々に手作業で潅水が行われている。ま
た、管理者が長期不在等の場合は、第７図に示すよう
に、植木鉢10の底部にグラスウール等で構成した吸水体
12を埋設し、この吸水体12の一部を植木鉢10の底面より
外部へ露呈させると共に植木鉢10の底部を水皿14の上に
載置する方法が知られている。この方法は、簡便かつ低
コストで実施し得る利点はあるが、吸水体12は毛管現象
により水皿14内の水を全て連続的に吸上げて培地に給水
するため、培地が多湿になって根腐れ等の弊害を避ける
ことができない。

また、第８図に示すように、一端を閉じたセラミックス
製等の多孔質中空管16をセンサ部とし、この中空管16と
水を密閉充填した検知管18とを連通接続し、さらに検知
管18の一部に接点付真空計20を接続配置してなる培地の
含水率を自動検知するよう構成したテンションメータが
知られている。このテンションメータは、培地の乾湿状
態により、センサ部において水の浸透作用を生じ、乾燥
時には検知管18の内部に一定の負圧が発生してこれを真
空計20で検知するよう機能するものである。この場合、
真空計20の動作は、電気信号によってコントローラ22を
操作し、給水管24に設けた自動弁26を電気的に制御し
て、自動潅水を達することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したテンションメータによる培地の含水率の検知は
極めて有効である。しかしながら、検知管18内部の水の
浸透圧の変化を測定する真空計20は、比較的精度の高い
ものが要求されるために高価となるばかりでなく、自動
潅水を行うために自動弁26やコントローラ22を必要と
し、さらに制御用電源を必要とするなど設備コストが著
しく増大するばかりでなく、メンテナンス費用も嵩む難
点がある。また、検知管とセンサ部とは長大な構造とな
るため、鉢植栽培には寸法的に使用できない難点があ
る。

従って、従来においては、鉢植栽培においては各鉢毎
に、また耕地栽培では比較的小区画の培地毎にまたは植
物個々にセンサを設置し、しかもこれらセンサと近接さ
せた小領域の培地に対し各別に適正量の給水を行うこと
は、技術的にも経済的にも困難であった。

そこで、本発明の目的は、セラミックス製等の多孔質中
空管をセンサとして利用し、このセンサによって起生す
る負圧を弁機構に作用させて給水制御を行うことによ
り、簡単でしかも小形に構成し低コストに製造し得ると
共に隔膜の変位が1/100mm程度でも弁の開閉動作は可能
となり、レスポンスが向上し精度の良い潅水制御を無電
源で動作させることができる自動潅水装置を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る自動潅水装置は、一部に隔膜を張設した隔
室の内部に前記隔膜を変位させる抗力手段を配置すると
共に一端部を閉じたセラミックス製等の多孔質中空管を
前記隔室と連通接続し、前記隔膜を介して隔室の反対側
に弁ケーシングを設け、この弁ケーシングの内部上端部
に外部給水管と連通接続する導水管を位置調整自在に挿
通すると共にこの導水管の下端開口部に弁座を設けてこ
の弁座と前記隔膜との間に弁体を介在させ、さらに前記
弁ケーシングの一部より潅水管を導出することを特徴と
する。

前記の自動潅水装置において、隔室の内部に設ける抗力
手段は、反撥作用を有する一対の永久磁石を対向配置す
ることができる。また、隔室の内部に設ける抗力手段と
して、圧縮コイルばねからなり、このコイルばねをばね
受部材を介して隔膜に圧接する構成とすることもでき
る。

セラミックス製等の多孔質中空管および隔室の内部に
は、空気を排除して水を充満させる。この場合、隔室を
構成するケーシングの一側部に検水筒を連通接続すれば
好適である。

さらに、セラミックス製等の多孔質中空管は、隔室を構
成するケーシングに直接または中間パイプを介して接続
することができる。

なお、導水管の外端部に弁体の動作点を変更し得る調整
ダイヤルを設ければ好適である。

〔作用〕

本発明に係る自動潅水装置によれば、セラミックス製等
の多孔質中空管と一部に隔膜を張設した隔室とを連通
し、この隔室の内部に前記隔膜に対しこれを変位させる
抗力手段を設け、一方隔膜の反対側には弁ケーシングを
設けて給水管の一部を導入すると共に前記隔膜に対して
作用する弁体を設けることにより、前記中空管を埋設し
た培地の含水率に対応して中空管および隔室内部に負圧
変化を発生させて前記抗力手段に抗して隔膜を変位さ
せ、これと同時に弁の開閉動作を行って所要のヘッドを
有する水を培地に対して適正量自動潅水させることがで
きる。このように、本発明の自動潅水装置は、培地の含
水率の変化に応答して変位動作を行うセンサ部と弁の開
閉動作を行う給水系の弁機構部とを一体的に構成して、
無電源でしかも常に最適な含水率を保持し得る自動潅水
システムを低コストに実現することができる。

〔実施例〕

次に、本発明に係る自動潅水装置の実施例につき、添付
図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は本発明に係る自動潅水装置の一実施例を示す断
面図である。第１図において、参照符号30は一端を閉じ
たセラミックス製中空管を示す。この中空管30は、Al₂O
₃等のセラミックス材料等を燃結して吸水率約９〜13％
程度の多孔質体に成形したものを使用する。この中空管
30の開口端部は、上端部を隔膜32で密閉して隔室34を形
成したケーシング36の下端部に接続して、前記隔室34と
連通するよう構成する。なお、中空管30とケーシング36
との接続を液密に行うため、専用の取付ねじ38およびＯ
−リング40を使用する。隔室34の内部には、一対の永久
磁石42,44をそれぞれ反撥極性となるようにして対向配
置し、これにより隔膜32が図示のように上方へ可撓変位
するよう設定する。

一方、前記隔膜32の上部には、弁ケーシング46を密閉固
定する。この弁ケーシング46の一部には、通気孔48が穿
設されると共に潅水管50の一端部が接続される。この場
合、潅水管50は１本ないし複数本設けることができる。
また、弁ケーシング46の頂部より、下端部に弁座52を設
けた導水管54を位置調整自在に挿通配置し、前記弁座52
と隔膜32との間にスライド板56を介して球弁58を配置す
る。従って、導水管54と弁ケーシング46の内部とは、前
記球弁58を介して開閉自在に構成される。しかるに前記
導水管54の外端部には含水率調整ダイヤル60を一体的に
設けると共に導水管54の上部開口端部にはブッシュ62を
介して給水管64の一端部を連通接続する。

このように構成した本実施例装置において、相互に連通
する中空管30および隔室34の内部には、予め空気を排除
して水を充満させておき、給水管64を主給水管（図示せ
ず）に接続することによって、そのまま自動潅水装置と
して使用することができる。この場合、中空管30を培地
に挿入し、その培地が十分な含水率を有する時は、中空
管30および隔室34内に充填された水の浸透圧は変化せ
ず、隔膜32は永久磁石42,44の反撥作用によって変位し
た状態を保持し、球弁58は閉弁状態となる。その後、培
地が乾燥してくると、中空管30および隔室34内に充填さ
れた水が培地へ浸透しようとしてその浸透圧が隔室34内
を負圧にする。この結果、隔膜32は永久磁石42,44の反
撥作用に抗して下方へ変位する。これにより、球弁58が
弁座52から離反して開弁状態となり、給水管64より導か
れる所要のヘッドを有する水は弁ケーシング46内に流入
すると共に潅水管50を介して培地へ供給される。このよ
うにして、培地が再び所定の含水率になると、培地の水
分は中空管30内部の負圧により逆浸透し、中空管30およ
び隔室34内の圧力は元の状態に復帰し、前述したように
球弁58は閉弁状態となる。

なお、本実施例において、球弁58による開閉動作点は、
球弁58に対する導水管54の設定位置によって変化させる
ことができる。すなわち、含水率調整ダイヤル60を回動
して弁座52を球弁58に対しより接近させれば、培地の含
水率がより低下した時点で開弁させることができ、逆に
弁座52を球弁58に対し離反するようにすれば、培地の含
水率が比較的高い時点で開弁させることができる。従っ
て、このような球弁58による開閉動作点の設定を容易に
するため、第２図に示すように、弁ケーシング46に指示
目盛66を設け、含水率調整ダイヤル60の上面に含水率の
高い領域（wet領域）から中間領域（medi領域）を経て
低い領域（dry領域）をそれぞれ表示して、各領域に対
しての設定を容易化するよう構成することができる。

第３図は、本発明に係る自動潅水装置の別の実施例を示
す断面図である。本実施例装置は、前述した第１図に示
す実施例と比較し、ケーシング36の隔室34における内部
構造を変更したものである。従って、説明の便宜上第１
図に示す実施例と同一の構成部分には同一の参照符号を
付し、その詳細な説明は省略する。すなわち、本実施例
装置においては、隔室34の内部に圧縮コイルばね68を配
設し、このコイルばね68の下端部を隔室34の底部に係止
すると共にコイルばね68の上端部をばね受部材70を介し
て隔膜32に対し圧接してこの隔膜32を上方へ可撓変位す
るよう設定したものである。なお、本実施例において
は、中空管30はその開口端部を直接ケーシング36の接続
部に適宜の接着手段により結合固定してある。また、本
実施例においては、中空管30および隔室34へ水を充満さ
せるため、ケーシング36の一側部に通孔72を設け、この
通孔72に対し接続管74を外部接続してこれに検水筒76を
連通接続する。このように構成することにより、前記中
空管30および隔室34内における空気侵入の状態を監視し
得ると共に水の補給作業も容易となる。その他の構成
は、第１図に示す実施例と基本的に同一である。従っ
て、本実施例装置は、前述した実施例装置と全く同様に
使用してこれを動作させることができる。例えば、培地
が乾燥してくると、中空管30および隔室34内に充填され
た水が培地へ浸透しようとしてその浸透圧が隔室34の圧
力を負圧とした場合、隔膜32は圧縮コイルばね68の弾力
に抗して下方へ変位する。これにより、球弁58が弁座52
から離反して開弁状態となり、給水管64より導かれる所
要のヘッドを有する水は弁ケーシング46内に流入すると
共に潅水管50を介して培地へ供給される。

ところで、前述した本発明装置の実施例において使用す
る中空管30および隔室34内の圧力（負圧）は、培地含水
率との関係において、第４図に示すような特性を有する
ことが確認された。すなわち、第４図から明らかな通
り、培地含水率が100％〜40％の間では前記圧力が略直
線的に変化し、また40％以下では指数関数的に変化して
いる。従って、培地含水率を100％〜40％の範囲内で球
弁の動作点を選択する場合には、距離に比例してばね弾
力を調節し得る第３図に示す実施例装置を採用すれば好
適である。また、培地含水率を40％以下の範囲で球弁の
動作点を選択する場合は、距離の２乗に反比例して磁石
の反撥力を調節し得る第１図に示す実施例装置を採用す
れば好適である。なお、反撥力を磁力にした場合または
ばねによる場合でも、ダイヤル目盛を適宜決定すること
により、多湿→乾燥状態迄の操作は可能である。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明は前述した実施例に限定されることなく、例えば検水
筒の取付けは任意であり、また中空管のケーシングに対
する接続についても直接接続することのみならず、中間
に容積変化しない中間パイプを介して変形自在に接続す
ることができる等、本発明の精神を逸脱しない範囲内に
おいて種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

〔発明の効果〕

前述した種々の実施例から明らかなように、本発明によ
れば、セラミックス製等の多孔質中空管とこれに連通す
る隔室に設けた所定の抗力手段によって隔膜を一定状態
に保持し、この隔膜に弁体を作用させて、培地含水率に
伴う中空管および隔室内に発生する負圧の変化で前記抗
力手段に抗して隔膜を変位させて弁体を移動させ、これ
により給水路の開閉を行い、培地の含水率の変化に応じ
た自動潅水を簡便に達成することができる。このよう
に、本発明によれば、セラミックス製等の多孔質中空管
と隔室およびその内部に設けた隔膜の抗力手段とからな
るセンサ部と、隔膜の変位によって開閉動作する給水系
と連通させた弁機構部とを一体的に構成したものである
から、自動潅水装置としてコンパクトな構造とすること
ができると共に低コストに製造することができ、しかも
無電源で動作させることができるという優れた特徴を有
する。

従って、本発明に係る自動潅水装置は、例えば第５図に
示すように、多数の鉢植栽培において、各植木鉢毎に自
動潅水装置80を設け、各装置の給水管82をそれぞれ共通
の主給水配管84に接続して、それぞれの培地条件に適し
た自動潅水を達成することができる。この場合、主給水
配管84の給水源としては、各給水管82に導かれる水に所
要のヘッドを与えるため、培地と十分な落差を有するよ
う貯水タンク86を設置する。また、耕地栽培に際して
も、第６図に示すように、各植物毎に自動潅水装置80を
設け、それぞれの培地条件に適した自動潅水を達成する
ことができる。この場合、主給水配管84は、例えば揚水
ポンプの吐出側に直接接続すればよい。

このように、本発明装置は、コンパクトな構成であり、
無電源で使用することができ、しかも培地に対する含水
率の調節も任意に行うことができるので、家庭的な鉢植
栽培での自動潅水から大量生産する鉢植栽培および耕地
栽培での自動潅水システムに至るまで、幅広くしかも低
コストに実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る自動潅水装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図に示す含水率調整ダイヤルの平面
説明図、第３図は本発明に係る自動潅水装置の別の実施
例を示す断面図、第４図は本発明装置のセンサ部におけ
る含水率変化に対する内部負圧特性曲線図、第５図およ
び第６図は本発明に係る自動潅水装置のそれぞれ応用例
を示す説明図、第７図は従来の鉢植栽培に適用される自
動潅水手段を示す説明図、第８図は従来のセラミックス
製等の多孔質中空管を使用した含水率検知システムと給
水制御系を示す説明図である。 10……植木鉢、12……吸水体 14……水皿 16……セラミックス製等の多孔質中空管 18……検知管、20……接点付真空計 22……コントローラ、24……給水管 26……自動弁、30……中空管 32……隔膜、34……隔室 36……ケーシング、38……取付ねじ 40……Ｏ−リング、42,44……永久磁石 46……弁ケーシング、48……通気孔 50……潅水管、52……弁座 54……導水管、56……スライド板 58……球弁 60……含水率調整ダイヤル 62……ブッシュ、64……給水管 66……指示目盛、68……圧縮コイルばね 70……ばね受部材、72……通孔 74……接続管、76……検水筒 80……自動潅水装置、82……給水管 84……主給水配管、86……貯水タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−142181（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−37171（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭40−17953（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一部に隔膜を張設した隔室の内部に前記隔
   膜を変位させる抗力手段を配置すると共に一端部を閉じ
   たセラミックス製等の多孔質中空管を前記隔室と連通接
   続し、前記隔膜を介して隔室の反対側に弁ケーシングを
   設け、この弁ケーシングの内部上端部に外部給水管と連
   通接続する導水管を位置調整自在に挿通すると共にこの
   導水管の下端開口部に弁座を設けてこの弁座と前記隔膜
   との間に弁体を介在させ、さらに前記弁ケーシングの一
   部より潅水管を導出することを特徴とする自動潅水装
   置。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の自動潅水装置
   において、隔室の内部に設ける抗力手段は、反撥作用を
   有する一対の永久磁石を対向配置してなる自動潅水装
   置。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の自動潅水装置
   において、隔室の内部に設ける抗力手段は、圧縮コイル
   ばねからなり、このコイルばねをばね受部材を介して隔
   膜に圧接させてなる自動潅水装置。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載の自動潅水装置
   において、セラミックス製等の多孔質中空管および隔室
   の内部に空気を排除して水を充満させてなる自動潅水装
   置。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の自動潅水装置
   において、隔室を構成するケーシングの一側部に検水筒
   を連通接続してなる自動潅水装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項記載の自動潅水装置
   において、セラミックス製等の多孔質中空管は隔室を構
   成するケーシングに直接または中間パイプを介して接続
   してなる自動潅水装置。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の自動潅水装置
   において、導水管の外端部に弁体の動作点を変更し得る
   調整ダイヤルを設けてなる自動潅水装置。