JP2018068134A - 薬液散布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】散布開始の初期や散布・非散布の繰り返し時に希釈濃度を安定化させられる薬液散布装置を提供する。【解決手段】薬液が貯留される薬液タンク１１と、清水が貯留される清水タンク２と、散布用ポンプ３と、散布用ノズル部４とを備え、散布用ポンプ３の入口上流側に設けられ、清水タンク２からの清水を流す流路Ｆ１と薬液タンク１１からの薬液を流す流路Ｆ２とを合流させる混合部１２と、薬液流路Ｆ２に設けられ、薬液タンク１１内の薬液を圧送する薬液ポンプ１３と、薬液ポンプ１３によって圧送された薬液を混合部１２に送るか薬液タンク１１に戻すかを切り替える３方切り替え弁１４と、薬液ポンプ１３の作動と３方切り替え弁１４の切り替えを制御する制御部５とを備え、散布停止時に薬液ポンプ１３を一定の低圧に制御すると共に、３方切り替え弁１４を薬液タンク１１に戻す側に切り替え、散布時に３方切り替え弁１４を混合部１２に送る側に切り替える。【選択図】図１

Description

本発明は、ブームスプレーヤなどの薬液散布装置に関するものである。

大容量のタンクに希釈薬液を溜めて散布する薬液散布装置は、散布後に希釈薬液で汚れた大容量のタンクを洗浄するために多量の洗浄水を要する問題や、タンクに残留した希釈薬液をどのように処分するかといった問題がある。この問題を解消するために、大容量の清水タンクと小容量の薬液タンクとを分けて搭載し、散布ノズルに至る前の流路で清水タンクから送られた清水に薬液タンクから送られた薬液を混合する薬液混合機を備えた薬液散布装置が一般に知られている。

このような従来の薬液散布装置は、清水タンクと、薬液タンクと、散布用ポンプと、散布用ノズル部と、清水タンク内の清水を散布用ポンプに導く主流路と、混合流路を介して薬液タンク内の薬液を主流路に送る薬液ポンプと、清水により希釈された希釈薬液を散布用ポンプから散布用ノズル部に導く吐出流路と、吐出流路に設けた流量センサと、流量センサから得られる信号に基づいて、薬液ポンプの吐出量を制御する制御部とを具備している（下記特許文献１）。

特開２００４−２１６２０５号公報

前述した従来技術では、薬液ポンプとして低圧のチューブポンプを用いることでコスト低下が可能になるが、散布停止時に戻り流路を介して希釈薬液の圧力が、散布用ポンプの上流側に作用するため、希釈薬液が薬液タンクや清水タンクに逆流することを防ぐ対策が不可欠になる。この対策を、例えば、薬液と清水を混合する混合部の上下流両側に逆止弁を設けることで対応した場合であっても、希釈薬液が逆止弁を通過し、希釈薬液の逆流を確実に防止できない場合があった。

また、従来技術は、散布停止時には、薬液ポンプを停止して混合流路の圧力上昇を抑えることが必要になるが、薬液ポンプを停止すると、薬液ポンプや混合流路内に滞留する高濃度の薬液が薬液ポンプや流路に固着して詰まりを起こす懸念があった。

また、散布と散布停止が繰り返される作業において、薬液ポンプも起動と停止を繰り返し、再起動による負荷によって故障リスクが高まるという問題があった。

また、従来技術は、散布開始に対応して薬液ポンプを作動して清水と薬液の混合を行うので、薬液ポンプが立ち上がり、清水と薬液が混合された後に希釈濃度が所望の値になって、散布ノズルに到達するまでに時間を要する問題があった。

また、薬液の注入量を確認する際、混合部のタッチチューブを取り外し、混合部への注入量を確認する必要があった。

本発明は、このような問題に対処するために提案されたものである。すなわち、本発明の薬液散布装置は、メンテナンス性と耐久性の向上を図ること、散布開始の初期や散布・非散布の繰り返し時に希釈濃度を安定化させること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明による薬液散布装置は、以下の構成を具備するものである。
薬液が貯留される薬液タンクと、清水が貯留される清水タンクと、散布用ポンプと、散布用ノズル部とを備え、前記散布用ポンプの入口上流側に設けられ、前記清水タンクからの清水を流す清水流路と前記薬液タンクからの薬液を流す薬液流路とを合流させる混合部と、前記薬液流路に設けられ前記薬液タンク内の薬液を圧送する薬液ポンプと、前記薬液ポンプによって圧送された薬液を前記混合部に送るか前記薬液タンクに戻すかを切り替える３方切り替え弁と、前記薬液ポンプの作動と前記３方切り替え弁の切り替えを制御する制御部とを備え、前記制御部は、散布停止時に前記薬液ポンプを一定の低圧に制御すると共に、前記３方切り替え弁を前記薬液タンクに戻す側に切り替え、散布時に前記３方切り替え弁を前記混合部に送る側に切り替えることを特徴とする薬液散布装置。

このような特徴を備える薬液散布装置は、散布停止時に、薬液ポンプを一定圧で作動して、３方切り替え弁を切り替えて薬液を薬液タンクに戻すことで、薬液流路を常時所定圧の正圧にすることができ、薬液流路への希釈薬液の逆流を確実に防ぐことができる。また、散布停止時に、薬液ポンプを低圧で作動して薬液を循環させるので、薬液ポンプ内や薬液流路内での薬液の固着を防ぎ薬液の詰まりを抑止することができるとともに、散布を再開した際の負荷を軽減し、薬液ポンプの故障リスクを低減できる。

また、散布開始時には、薬液流路を循環している薬液を、要求される散布量に応じた所定圧力で即座に混合部に送り込むので、薬液が散布ノズルに到達するまでの時間を短縮することができる。薬液を循環させることで、混合部への薬液注入量の確認作業が容易になる。これによって、散布開始の初期に希釈濃度を速やかに設定濃度にすることができ、散布・非散布の繰り返し時に希釈濃度を安定化させることができる。

本発明の実施形態に係る薬液散布装置の全体構成を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る薬液散布装置の具体的構成例を示した説明図である。 本発明の実施形態に係る薬液散布装置における薬液混合機の動作フローを示す説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。

図１に示すように、薬液散布装置１は、清水が貯留される清水タンク２と、散布用ポンプ３と、散布用ノズル部４とを備え、これに対して、薬液が貯留される薬液タンク１１を備える薬液混合機１０が装備されている。薬液散布装置１は、一般に、これを搭載する走行機体（図示省略）の車速などに応じて散布用ノズル部４から散布される散布量を制御するシステム構成を備えているが、ここでは図示省略している。

薬液混合機１０は、散布用ポンプ３の入口３Ａ上流側に設けられ、清水タンク２からの清水を流す流路（清水流路）Ｆ１と薬液タンク１１からの薬液を流す流路（薬液流路）Ｆ２とを合流させる混合部１２と、流路（薬液流路）Ｆ２に設けられ薬液タンク１１内の薬液を圧送する薬液ポンプ１３と、薬液ポンプ１３によって圧送された薬液を混合部１２に送るか薬液タンク１１に戻すかを切り替える３方切り替え弁（３方電動弁）１４と、薬液ポンプ１３の作動と３方切り替え弁１４の切り替えを制御する制御部５とを備えている。

より具体的には、薬液タンク１１の送出口１１Ａと薬液ポンプ１３の入口１３Ａ間の流路Ｆ２（Ｆ２０）と、薬液ポンプ１３の吐出口１３Ｂと３方切り替え弁１４の入口１４Ａ間の流路Ｆ２（Ｆ２１）と、３方切り替え弁１４の第１出口１４Ｂと薬液タンク１１の戻り口１１Ｂとの間の流路Ｆ２（Ｆ２２）によって、薬液の循環流路が形成されており、３方切り替え弁１４の第２出口１４Ｃと混合部１２との間は、極短い直結の流路Ｆ２（Ｆ２３）で結合されている。

制御部５は、散布停止を検知すると、薬液ポンプ１３を一定の低圧に制御すると共に、３方切り替え弁１４の第２出口１４Ｃ側を閉に第１出口１４Ｂ側を開に切り替える。これによって、散布停止時にも薬液ポンプ１３は停止することなく低負荷の作動を継続し、薬液は流路Ｆ２０，Ｆ２１，Ｆ２２を循環する。また、制御部５は、散布開始を検知すると、３方切り替え弁１４の第１出口１４Ｂ側を閉に、第２出口１４Ｃ側を開に切り替え、薬液ポンプ１３の圧力を設定圧にして、薬液を混合部１２に注入する。以下、３方切り替え弁１４の第２出口１４Ｃ側を閉に、第１出口１４Ｂ側を開に切り替えることを循環側への切り替えといい、３方切り替え弁１４の第１出口１４Ｂ側を閉に、第２出口１４Ｃ側を開に切り替えることを注入側への切り替えという。

制御部５は、流量センサ２０の検出値によって、散布停止（非散布）時又は散布時の散布状況を検知することができる。流量センサ２０は、散布用ポンプ３の吐出口３Ｂから散布用ノズル部４に至る流路（送水流路）Ｆ３に設けられ、散布用ノズル部４に送る希釈薬液の流量を検出する。この流量センサ２０で検出される流量は、図示省略している散布量制御システムで、薬液散布装置１が搭載される走行機体の車速等に応じて制御されている。

制御部５は、流量センサ２０の検出値が設定流量以下の場合には、散布停止（非散布）を検知して、薬液ポンプ１３を一定の低圧で制御すると共に、３方切り替え弁１４を循環側に切り替え、流量センサ２０の検出値が所定流量の場合には、散布時であることを検知して、流量センサ２０の検出値に応じて薬液ポンプ１３の作動を制御すると共に、３方切り替え弁１４を注入側に切り替える。ここで、薬液ポンプ１３としては、ギアポンプ１３Ｇを採用することができる。薬液ポンプ１３としてギアポンプ１３Ｇを採用する場合には、制御部５は、ギアポンプ１３Ｇの回転数によって吐出圧を制御する。

このような薬液散布装置１によると、散布停止（非散布）時には、薬液ポンプ１３を低圧に切り替えて作動を継続し、３方切り替え弁１４を循環側に切り替えるので、流路（薬液流路）Ｆ２を常時正圧に維持することができ、混合部１２の下流側から希釈薬液が流路Ｆ２に逆流するのを防止することができる。これによって、混合部１２下流側に逆止弁を設ける必要がなくなり、メンテナンス性の向上と耐久性の向上を図ることができる。

また、薬液散布装置１は、散布停止（非散布）状態から散布状態への切り替わり時に、薬液ポンプ１３の吐出圧を上昇させて、３方切り替え弁１４を混合部１２側への圧送に切り替えて、薬液を清水に混合させるので、薬液が混合部１２に注入されるまでの初動時間遅れを極力短縮することができ、希釈薬液における薬液濃度の立ち上がり時間を短くすることができる。また、散布・非散布の切り替えが頻繁に行われる作業状況で、散布される希釈薬液の濃度変動を抑えることができ、安定した濃度で希釈薬液を散布することができる。

更に、散布停止時にも薬液ポンプ１３（ギアポンプ１３Ｇ）の作動が継続されるので、薬液ポンプ１３内や流路（薬液流路）Ｆ２内での薬液の固着やそれによる詰まりが生じるリスクを軽減することができる。また、薬液ポンプ１３としてギアポンプ１３Ｇを用いる場合には、散布停止中にもギアポンプ１３Ｇの動作を継続させることで、初動の負荷を軽減することができ、ギアポンプ１３Ｇの故障リスクを低減することができる。

図２は、より具体的な薬液散布装置１の構成例を示している。この例では、制御部５が混合機制御部５Ａと散布制御部５Ｂを備えており、混合機制御部５Ａと散布制御部５Ｂが通信回線（例えば、ＣＡＮ通信）で接続され、各制御部にはコントローラ５０からの操作信号が入力されるようになっている。また、混合機制御部５Ａには、吐出チェックスイッチ５１や攪拌スイッチ５２などの手動スイッチからの操作信号が入力されるようになっている。

薬液混合機１０は、薬液タンク１１に貯留された薬液を攪拌する攪拌装置１１Ｃを備えており、混合機制御部５Ａは、攪拌スイッチ５２の操作入力に応じて攪拌装置１１Ｃを駆動する。また、薬液ポンプ１３であるギアポンプ１３Ｇは、回転センサ１３Ｃが装着されており、混合機制御部５Ａは、回転センサ１３Ｃの検出値をフィードバックしながらギアポンプ１３Ｇの回転数を設定回転数（目標回転数）に制御している。

吐出チェックスイッチ５１は、薬液混合機１０の初動時に手動操作される。吐出チェックスイッチ５１が操作されると、混合機制御部５Ａは、３方切り替え弁１４を循環側に切り替えて、ギアポンプ１３Ｇを一定回転で作動する。このような吐出チェックスイッチ５１を設け、薬液循環の動作状態を視認することで、薬液の吐出状態が正常に成されているかをチェックすることができる。

これに対して、薬液散布装置１の本機側は、清水タンク２と混合部１２との間の流路Ｆ１に逆止弁６を設けて、清水タンク２に希釈薬液が逆流するのを防いでいる。混合部１２の下流側の流路Ｆ３０には、散布用ポンプ３とメインコック７が設けられ、メインコック７の下流側の流路Ｆ３１には、電動調圧弁８と流量センサ２０が設けられ、更にその下流側に散布用ノズル部４が設けられている。散布用ノズル部４は、圧力センサ４０を設けた分流器４１と、分流路毎の散布ノズルユニット（ブーム）４２を備えている。

薬液散布装置１の本機側は、メインコック７を閉じると、戻り流路Ｆ３２に希釈薬液を流して、メインコック７下流側の流路Ｆ３１への流れを止めることができ、電動調圧弁８の戻り流路側を解放すると、一部の希釈薬液が戻り流路Ｆ３２に流れ、散布ノズル部４へ向かう希釈薬液の流量が低下する。

散布制御部５Ｂには、薬液散布装置１が搭載された走行機体の車速を検出する車速センサ２１の検出値が入力されるとともに、圧力センサ４０の検出値が入力されており、散布制御部５Ｂは、これらの検出値に基づいて、電動調圧弁８の開度を制御している。具体的には、散布制御部５Ｂは、車速センサ２１と圧力センサ４０の検出値に基づいて、電動調圧弁８の開度を制御することで、単位面積あたりの散布量（実散布量）が均一になるように、車速に応じた散布量（流量）の制御を行っている。

このような薬液散布装置１における薬液混合機１０の動作を、図３の動作フローによって説明する。制御部５（コントローラ５０）の電源ＯＮによって動作が開始される。その後、ステップＳ１で、吐出チェックスイッチ５１のＯＮ／ＯＦＦが確認され、ＯＮの場合には、ステップＳ１１にて、ギアポンプ１３Ｇを一定回転数（例えば、流量１リットル／分となる回転数）で作動し、３方切り替え弁１４を循環側に切り替える。吐出チェックスイッチ５１のＯＮが継続する場合には、ステップＳ１１の動作が継続する。

ステップＳ１にて、吐出チェックスイッチ５１のＯＦＦが確認された場合には、ステップＳ２にて、混合機のＯＮ／ＯＦＦ操作が確認され、コントローラ５０において薬液混合機１０のＯＦＦ操作がなされている場合には、薬液混合機１０を待機状態にして動作を終了する（ステップＳ２１）。

そして、ステップＳ２にて、薬液混合機１０のＯＮ操作が確認された場合には、ステップＳ３にて、流量センサ２０の検出値を確認する。ここで、流量センサ２０の検出値が設定流量（例えば、２０リットル／分）より低い場合（ステップＳ３：「ＮＯ」）には、混合機制御部５Ａは、非散布状態と判断して、Ｓ３１にて、ギアポンプ１３Ｇを低回転動作し、３方切り替え弁１４を循環側に切り替える。

そして、ステップＳ３にて、流量センサ２０の検出値が設定流量以上の場合（ステップＳ３：「ＹＥＳ」）には、Ｓ３２にて、ギアポンプ１３Ｇを目標回転数で回転し、３方切り替え弁１４を注入側に切り替える。ここでの目標回転数は、流量センサ２０の検出値に対して設定した希釈薬液濃度が得られるように調整される回転数であり、流量センサ２０の検出値が変動する場合には、それに応じて目標回転数も変化する。具体的には、１００ｍｓ毎に流量センサ２０の検出値を抽出し、抽出された検出値に応じて回転数を補正する。

ステップＳ３では、流量センサ２０の検出値が設定流量以上の場合、ステップ３２を継続し、流量センサ２０の検出値が設定流量未満になると、ステップＳ３１に切り替わり、ステップＳ３１を継続しながら、ステップＳ２のＯＦＦ操作待ちの状態になる。その後、ステップＳ２でＯＦＦ操作が確認されると薬液混合機１０の動作が終了する（ステップＳ２１）。

次に、ブームスプレーヤを例にして、圃場での作業状況に応じた薬液散布装置１の動作例を説明する。圃場外（或いは、圃場端）に機体を待機させた準備段階では、ブームスプレーヤのブームは閉じた状態であり、薬液タンク１１には高濃度の薬液が貯留され、清水タンク２には溶媒となる水が貯留されている。このような準備段階で、コントローラ５０の電源をＯＮにし、攪拌スイッチ５２をＯＮにして薬液タンク１１内の薬液攪拌を行い、吐出チェックスイッチ５１をＯＮにして、前述したステップＳ１１を実行し、初期に薬液が正常に流れているかの確認を行う。

その後、機体のエンジンを始動し、機体を圃場に入れ、ブームを展開して散布開始前の状況（機体停止）にする。ここで、コントローラ５０で混合機ＯＮ操作（図３のステップＳ２：「ＯＮ」）を行う。この状況では、機体は停止しており散布は開始されていないので、流量センサ２０の検出値は設定流量以上にはならず、ステップＳ３１が実行される。

そして、メインコック（及び図示省略したセクションバルブ）７を開にして、機体の走行と散布を開始した段階で、流量センサ２０の検出値が設定流量以上になったり、ステップＳ３２が実行され、薬液が混合部１２に注入されて、希釈薬液が展開されたブームの散布用ノズル部４から散布される。

その後、機体が圃場の端まで移動するまで散布作業が行われる。機体が圃場の端まで移動して、機体を旋回させる状況では、ブームが畳まれ、メインコック７が閉じられることで非散布状態になる。この状況では、ステップＳ３で流量センサ２０の検出値が設定流量未満になり、薬液混合機１０はステップＳ３１に切り替わる。そして、旋回が終了して、再び機体の走行と散布が開始されると、ステップＳ３における流量センサ２０の検出値が設定流量以上になり、ステップＳ３２が実行され、薬液が混合部１２に注入されて希釈薬液が展開されたブームの散布用ノズル部４から散布される。

このように、本発明の実施形態に係る薬液散布装置１を搭載したブームスプレーヤは、圃場端の旋回などで散布・非散布を頻繁に繰り返す場合にも、散布時には、循環状態の薬液を速やかに混合部１２に吐出して、設定濃度の希釈薬液を速い立ち上がりで散布することができ、非散布時には、混合部１２に注入している薬液を自動で循環状態に切り替えることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：薬液散布装置，２：清水タンク，
３：散布用ポンプ，３Ａ：入口，３Ｂ：吐出口，４：散布用ノズル部，
４０：圧力センサ，４１：分流器，４２：散布ノズルユニット（ブーム），
５：制御部，５Ａ：混合機制御部，５Ｂ：散布制御部，５０：コントローラ，
５１：吐出チェックスイッチ，５２：攪拌スイッチ，
６：逆止弁，７：メインコック，８：電動調圧弁，
１０：薬液混合機，１１：薬液タンク，
１１Ａ：送出口，１１Ｂ：戻り口，１１Ｃ：攪拌装置，１２：混合部，
１３：薬液ポンプ，１３Ａ：入口，１３Ｂ：吐出口，１３Ｃ：回転センサ，
１３Ｇ：ギアポンプ，１４：３方切り替え弁（３方電動弁），
１４Ａ：入口，１４Ｂ：第１出口，１４Ｃ：第２出口，
２０：流量センサ，２１：車速センサ

Claims (4)

1. 薬液が貯留される薬液タンクと、清水が貯留される清水タンクと、散布用ポンプと、散布用ノズル部とを備え、
   前記散布用ポンプの入口上流側に設けられ、前記清水タンクからの清水を流す清水流路と前記薬液タンクからの薬液を流す薬液流路とを合流させる混合部と、
   前記薬液流路に設けられ前記薬液タンク内の薬液を圧送する薬液ポンプと、
   前記薬液ポンプによって圧送された薬液を前記混合部に送るか前記薬液タンクに戻すかを切り替える３方切り替え弁と、
   前記薬液ポンプの作動と前記３方切り替え弁の切り替えを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、散布停止時に前記薬液ポンプを一定の低圧に制御すると共に、前記３方切り替え弁を前記薬液タンクに戻す側に切り替え、散布時に前記３方切り替え弁を前記混合部に送る側に切り替えることを特徴とする薬液散布装置。
2. 前記散布用ポンプの吐出口から前記散布用ノズル部に至る送水流路に前記散布用ノズル部に送る希釈薬液の流量を検出する流量センサを設け、
   前記制御部は、前記流量センサの検出流量によって散布停止時又は散布時を検知し、散布時には、前記３方切り替え弁を前記混合部に送る側に切り替えると共に、前記薬液ポンプの作動を前記検出流量に応じて制御することを特徴とする請求項１記載の薬液散布装置。
3. 前記薬液ポンプはギアポンプであり、前記制御部は、前記ギアポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の薬液散布装置。
4. 前記制御部は、手動スイッチの操作信号によって、前記薬液ポンプを一定圧に制御すると共に、前記３方切り替え弁を前記薬液タンクに戻す側に切り替えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の薬液散布装置。

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