家庭菜園の自動散水装置

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 家庭菜園を楽しんでいるが、夏には夕方毎日水を撒く必要がある。
 周辺に農地や竹藪などがあるためか、蚊が多く 対策しても刺されながらの散水は辛いものがあった。
 また、アウトドアが好きで旅行に出掛けることも多く、遠距離の旅では2〜3日おきに近くに住む娘に散水を頼んでいた。

 これらを一挙に解決する、タイマーで毎日定刻に一定時間自動で散水する装置を設置することを計画した。
 

 

 先ず、手持ちの塩ビ水道管に穴を空けホースを接続し、散水の具合をテストした。
 左下写真のように、1.5 2.0 2.3 3.2mmの径での水の出方を見たが、水道蛇口の開け閉めでどのようにも変化できること、水の噴出状態を調整するためセクションごとに蛇口を設けることにした。

 設置のための長さや管埋設経路を測定し、部品の数量を算出するため計画図を作成した。

 周辺のDIY店では入手できない電磁弁やニップル等はNetで発注。
 予算はおよそ3万円。

 配管に使用する部品類。
 左から右へ
 上から1段目 ; 塩ビ管 VP13、VP16、VP20
 2段目 ; ニップル、(下):ホースニップル、ゲートバルブ、ソケット、エルボ、水栓ソケット、塩ビパイプ用接着剤
 3段目 ; シールテープ、チー、エンドキャップ、水栓ソケット・エルボ
 右下にパイプカッター。今まで少数の作業だったため鋸で切断していたが、今回カッターを購入。
  DIY店のしっかりした物は高価だが、100円ショップで420円なのは有り難い。 充分使用可能なものだった。

 当初は屋外用水栓;普通の蛇口を使用しホースを接続するつもりだったが
 ゲートバルブが意外と安価だったので、取付も簡単なので使用した。

 これらの必要なパーツの組み合わせで配管する平面図を作成し、数量を算出する。


 A部は既設の水道管を分岐し電磁弁でon/offをコントロールする部分。
 B部は散水パイプに送水する配管。 ◎印は散水量を調節し 使用しないときは閉じるバルブを設置した。
 菜園の畝ごとに散水パイプを設け、不要なときは取り外し、畑作業をやり易くする。
 バルブと散水パイプはホースで結合し、取り外し・位置関係自在とした


 既設配管は口径20だが、電磁弁の開口径が小さいため(26.4mm²)のため、作業性等を考えVP13とした。
 電磁弁はCKD製、直動式2ポート AB41-02-7-AC100Vを発注。
 同等価格で開口径の大きいものに注意が向いて選定したが、発注後 最大使用圧力が0.2MPaであることに気が付いた。
 最初に見た開口径5.5mm²のものは0.7MPaだったのでその後気にしなかったのが失敗。
 この仕様は、バルブが損傷したりする事に対してでなく、開閉のため弁を直接動かすソレノイドの力が不足するかどうかであろうと推測する。閉時のリターンスプリングも関係するかもしれない。

 水道の圧力は0.5〜0.7MPa程度あるので選定に仕様超過だが、キャンセルも出来ない段階だったため、テストしてみることにした。 通常、設計値は余裕を持っているはずなので心配と期待が入り混じっての荷物待ちとなった。
 

 
 予備実験と部品の調達
 

 Netで入手した部品
 電磁弁とユニオンエルボまで組み立てた状態
 電磁弁の手前にユニオンを入れた。
 これが無いと万一電磁弁が故障した場合外せず、パイプをカットしなければならない。
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 配管と散水用VP管は4m長なのでDIY店の無料運搬用小型トラックを借りた。
 
 配管作業
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 既設の水道管を掘り出した。 VP20管
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 水道の元栓(メーターの横にある)を止めて切断

 エルボを取付、U字形の中央にチーを取付て分岐する
 直線上にチーを入れることは出来ないのでU字に迂回し、既設管のエルボに押し込む
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 分岐上に取り付ける電磁弁のユニット

 電磁弁のユニットを分岐したチーに取付

 仮にテスト用散水パイプを差し込み散水テスト
 前述の、電磁弁選定問題で動作するかが気になっていた。 無事動作し一安心。
 

 菜園への配管埋設溝を掘る
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 玉石の垣を外す

 電磁弁のユニットから菜園までの配管作業。
 最初の散水用バルブまで完成
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 キンカンが傍に植わっており、根を出来るだけ保護しながら作業を進めた
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 菜園までの配管完了

 畝の配管用溝掘り
 

 植物の間の配管。

 畝の配管

 菜園の畝、先日作成したコンクリ枠の内側に配管。
 中央に散水用バルブ
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 散水用バルブはサドルで留めた。
 コンクリートアンカーでネジ留め

 全ての配管を完成し通水テスト。
 勢い良く噴出し、電磁弁の動作も大丈夫のようだ。
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 散水用パイプの製作
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 8本のパイプに散水用穴を明ける。
 直径2mmを100mm間隔、1本当たり40個の穴
 計320個もの数を明けなければならないので、いちいち長さを計っているのでは大変だ。
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 多数の穴を明けるので、ジグを製作
 位置あわせのために既に明けた穴に釘を差し基準にして繰り返す。 釘は紛失防止と掴みやすいようベニヤ片に差し込んである
 

 穴空け作業の様子
 逆V字型に噴出させるため交互に約90度ずらした位置に明ける

 ジグはVP25、散水パイプはVP16。
 ジグの内径は大きめなので直径合わせのため切れ端を接着して調整
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 ジグに散水用パイプを差し込んだ状態

 散水パイプを設置しホースで接続
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 畝ごとに散水パイプを設置
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 散水テスト。パイプの高さ、バルブの開度を調整

 散水装置の配管と主要な散水パイプの設置を完了した。
 散水状態は満足できる状態。願わくば大きな電磁弁にすれば水量に余裕が出そう。

 [ 問題点と対策 ]

 1) 電磁弁の開口面積が小さいので流量が十分でない。
  → これ以上の流量が出せる適当な価格の電磁弁が見付からない
  → 全体の噴出流量バランスを調整し、噴出総量は時間で調節することで対応する。
   散水パイプの穴径は 2.0mm としたが、もう少し小さめにした方が良かったかもしれない。
   ( 全体の圧力バランスの調整が容易になると思われる )

 2) 右端の縦の散水パイプは下段の横パイプの末端からホースで結合したが、
  横パイプ末端の圧力が低下し、縦パイプへは僅かな水量しか供給できない状態だった。
  そのため縦パイプ専用の吐出口を増設し解決した。

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 南北方向の散水パイプへの給水配管を増設。
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 増設した配管とバルブ


 増設した配管とバルブ

 散水コントローラの製作
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 市販品を組み合わせてコントローラを製作する。
 自動(Auto)と手動(Manual)の2系統で制御する。

 コントローラは安価で目的の機能を持つリーベックス製 デジタルプログラムタイマーII ホワイトPT50DWを発注した。
 1200円前後で14プログラム、秒単位の設定が可能なので機能的には十分だ。
 Net注文の翌日品物が届いた。便利なものだ。

 デジタルプログラムタイマーU PT50DW 1,164円Top安価だ。
 14種のプログラムが出来、1秒単位で設定できる。
 口コミでは、誘導負荷ではノイズで誤動作するとの書き込みもあったが、
その時はノイズキラーかノイズフィルターで対策しよう ・・・ こちらは一応専門なので。
 着荷後1週間ほど実際に使用した状態で問題なし。

 コントローラは100円ショップで小型トレーを購入し、操作パネルはアルミパネルを切り出して使用。
 サイズは100x225x70
 将来追加する予定の地中湿度検出、または降雨検知回路と操作部を追加するため余裕をもったサイズとした。


 
 早速取付け、プログラム設定し、設定時刻の18:00から5分間自動的に散水するのを確認。
 これで今後夏の散水の労力も激減。

 表面だけを濡らすホースでの散水より植物に水分が行き渡る感覚もある。
 これで基本のシステムは完成。

 自動/マニュアル切り換えスイッチと防水ケースへの収納作業を行う。

 雨や、充分地中に水分があり 散水不要の時にはManual にセットする。
 Manual モード時、Manual Onスイッチをオンすると散水する。散水時間はスイッチの操作による。
 この機能はプログラムタイマーの操作でも可能だが、自分だけでなく容易に操作できるようスイッチを設ける。

 必要に応じ、Manual On時間のタイマーを追加する。

 ホースを伸ばしてシャワー状態のノズルで散水するのに比べ、水が行き渡るように感ずる。
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