液体検知装置
【課題】極めて簡単な構造で液体の有無を高精度に検知可能で、ポンプにより液体を吐出する装置に容易に取り付けることが可能な液体検知装置を提供する。
【解決手段】液体検知装置２０は、ポンプ２に供給される液体が無くなったことを検知して、ポンプ２を停止させるためのものである。ポンプ２の吸水管３の一部を構成する管体２１に、液体検知センサとして液体を検知した際に液体の有無を示す信号を出力する回路基板２２と、回路基板２２に電気的に接続されて液体検知センサの電極として機能するネジ２４とを設ける。管体２１をポンプ２の吸水管３となる部分に接続する。ネジ２４は、回路基板２２を管体２１に締結するネジ２４としての機能と、回路基板２２に電気的に接続されて液体検知センサの電極としての機能とを有する。液体検知装置２０は、管体２１の周囲より高くなったピーク部１４のポンプ２側に下り傾斜する部分に配置される。
【解決手段】液体検知装置２０は、ポンプ２に供給される液体が無くなったことを検知して、ポンプ２を停止させるためのものである。ポンプ２の吸水管３の一部を構成する管体２１に、液体検知センサとして液体を検知した際に液体の有無を示す信号を出力する回路基板２２と、回路基板２２に電気的に接続されて液体検知センサの電極として機能するネジ２４とを設ける。管体２１をポンプ２の吸水管３となる部分に接続する。ネジ２４は、回路基板２２を管体２１に締結するネジ２４としての機能と、回路基板２２に電気的に接続されて液体検知センサの電極としての機能とを有する。液体検知装置２０は、管体２１の周囲より高くなったピーク部１４のポンプ２側に下り傾斜する部分に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプから吐出される液体の残量が有るか否かを検知し、液体が無い場合にポンプを停止する液体吐出装置において、液体の有無を検知するために用いられる液体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農機具として用いられる噴霧装置（液体吐出装置）において、薬液タンクの底部およびポンプの吐出口側の管体とに、それぞれ、液体の有無を検知する液体検知センサを設け、両方の液体検知センサが液体を検知できない場合に、噴霧装置のポンプを停止するポンプ自動停止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このポンプ自動停止装置における液体検知センサは、液体検知センサの一対の電極がタンク等の内部に配置され、両方の電極が導電性の液体に接触し、一対の電極間で電気が通電することで液体を検知する通電式のものである。
また、管路内を流れる流体に非接触で、この流体の有無を検知可能な静電容量式の近接センサを用いるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５１５１１３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、農機具としての噴霧装置では、例えば、農薬を薬液として散布する。農薬としては、乳剤と水和剤とが代表的であり、薬剤が水に完全に溶解した状態となっていない場合が多い。また、農薬の原液の希釈倍率は農薬によって異なり、例えば、５０〜２０００倍と幅広い範囲となっている。これにより、農薬としての薬液の粘度も幅広いものとなっており、粘度の高い薬液も存在する。
電極間に液体がある場合に通電する通電式の液体検知センサでは、電極に異物が付着したり、液体や液体に含まれる成分による電極表面が変化か（腐食等）したりすることで、電極における感度が低下する。農薬には、上述のように、薬剤が水に完全に溶解していないものや、さらに、粘性が高いものもあることから、液体検知センサは、農薬によって影響を受け易く、使用中に液体検知センサの感度が低下してしまう虞がある。
【０００５】
そこで、薬液用の液体検知センサでは、電極の材料として、導電性が高く、耐薬品性の材料を選択する必要があり、液体検知センサのコストが高くなる虞がある。しかし、このような電極でも、表面に導電性の低い異物や導電性の低い液体が付着すると、感度の低下を招くことになる。
また、電極を液体内に挿入する必要があることから、電極の取り付け部分から液体が漏出しないように、電極の取り付け部分のシールを確実に行わなければならず、電極の取り付け部分の構造が複雑になり易く、製造コストの増加の要因となる。
【０００６】
特に、薬液タンクの底部等に液体検知センサを取り付けるためには、例えば、タンクに取付用の孔を設け、さらに、その部分のシールを確実に行わなければならず、製造およびメンテナンスを煩雑なものとする虞がある。特に、液体検知センサの組み付け作業が煩雑になる虞がある。
また、タンクに液体検知センサを設け、かつ、タンクとポンプおよびその制御回路を備えたポンプユニットとが離れている場合に、タンクの液体センサからポンプユニットまで長い配線を行う必要があり、配線の取り回しおよび固定が煩雑になる虞がある。
【０００７】
また、吐出管に液体検知センサを設けた場合に、ポンプ作動時に薬液が無くなった際に、ポンプが空気を吸い込んでしまい、配管内に残った微量の薬液が、空気の動きや、配管の配置等によって、同じ場所を行ったり来たりするハンチング運動を起こす虞があり、これが液体検知センサでの誤作動の原因となる。
特に、ピストンポンプの場合には、吸水力が時間的に変化して、強くなったり弱くなったりすることを繰り返すので、上述のハンチング運動が起こり易い。
【０００８】
ここで、静電容量式の液体検知センサを用い、薬液と非接触で薬液の残量があるか否を判定する場合に、電極が薬液に接触しないことから、薬液との接触による電極の汚れや腐食等に由来する感度の低下といった問題が生じない。
さらに、電極を薬液に接触させない場合に、タンクや配管に、孔を開ける必要がなく、シールをする必要がない。
【０００９】
しかし、静電容量式の液体検知センサでは、電極間の静電容量の変化に基づいて、信号の出力をオン・オフさせるなどして、液体の有る無しを判定する電子回路が必要であり、電極と電子回路（回路基板）と流体が流れる管路との構造が煩雑になる虞がある。
また、静電容量式の液体検知センサでも、液体検知の精度を高めるために、電極を液体に接触させる構成も考えられるが、この場合には、上述のシールの問題が生じ、液体検知センサの構造や組み付け作業が煩雑なものとなる。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、極めて簡単な構造で液体の有無を高精度に検知可能で、ポンプにより液体を吐出する装置に容易に取り付けることが可能な液体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の液体検知装置は、ポンプ（２）に供給される液体が無くなったことを検知して、前記ポンプ（２）を停止させるための液体検知装置（２０）であって、前記ポンプ（２）の吸水管（３）の一部を構成する管体（２１）に液体検知センサ（２２，２４）を設け、前記管体（２１）をポンプ（２）の吸水管（３）となる部分に接続したことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明においては、液体検知センサが吸水管の一部を構成する管体に設けられ、この管体を吸水管部分に接続することで、液体検知センサを取り付けることが可能であり、例えば、タンク等に液体検知センサを取り付ける場合に比較して、農薬の噴霧装置等に液体検知センサを組み付ける作業を極めて容易なものとすることができる。
また、ポンプの吐出側ではなく、吸水側に液体検知センサを備えた管体を取り付ける構造なので、ポンプの吐出側の配管に液体検知センサを設けた場合のように、ポンプの吐出側の配管に接続される機構を制限するようなことがなく、かつ、逆にポンプの吐出側の配管に接続される機構により、液体検知センサの取り付けが阻害されるようなことがない。
したがって、既設の装置に取り付ける場合に取付を容易にでき、かつ、新たに設計する場合でもポンプの吸水側に液体検知センサを設けることで、設計の自由度が大きくなる。
【００１３】
請求項２に記載の液体検知装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記吸水管（３）が、液体を貯留するタンク（１）とポンプ（２）との間に配管され、
前記吸水管（３）は、この吸水管（３）のポンプ（２）側端部およびタンク（１）側端部よりも高くされるとともに、上流側が上り傾斜で下流側が下り傾斜となるピーク部（１４）を有し、このピーク部（１４）に前記液体検知センサ（２２，２４）を備えた前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明においては、タンクが空になった際に、回りより高くなったピーク部から液体が流下し、ピーク部ではタンクが空になった後に速やかに液体が無い状態となり、液体検知センサが吸水管に液体が無い状態であることを、確実かつ迅速に検知することが可能となる。また、速やかに液体がピーク部から流下することでピーク部内に残った液体がハンチング運動を起こすのを抑制することができる。
【００１５】
請求項３に記載の液体検知装置は、請求項２に記載の発明において、前記ピーク部（１４）の前記吸水管（３）が前記ポンプ（２）側に向って下り傾斜する部分に前記液体検知センサ（２２，２４）を備える前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の記載の発明においては、液体検知装置が配置される部分で、ポンプによる液体の吸水方向と、重力による液体の流下方向が一致するため、より速やかに液体が流下し、液体のハンチング運動がより起こりにくい状態となり、確実に誤作動を防止できる。例えば、重力による液体の流下方向と、ポンプの吸水方向とが逆の場合に、吸水管内に残った液体がポンプに吸引されて傾斜を上がった後に重力により傾斜を流下して戻ることを繰り返す虞があるが、ポンプによる液体の吸水方向と、重力による液体の流下方向が一致していれば、残った微量の液体が速やかに液体の吸水方向でかつ重力による流下方向である方向に流下し、残った液体のハンチング運動をより確実に防止できることから、液体検知センサの誤作動をより確実に防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の液体検知装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記液体検知センサ（２２，２４）が、電極に接続されて液体の有無を検知し、この液体の有無に基づく信号を出力する回路基板（２２）と、この回路基板（２２）を前記管体（２１）に固定するネジ（２４）とを備え、前記ネジ（２４）が前記回路基板（２２）に電気的に接続されて前記電極として機能するとともに、前記ネジ（２４）の先端部が前記管体（２１）内に突出してこの管体（２１）内を流れる液体に接触可能とされ、かつ、前記ネジ（２４）がタッピングネジもしくはシール剤付きのネジとされ、前記ネジ（２４）がタッピングネジの場合に、前記管体（２１）が弾性材料からなることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明においては、電極とともに液体検知センサを構成する回路基板を管体に固定するネジが電極を兼ねており、電極のコストを低減できるとともに、液体検知センサの構造を簡素化して液体検知センサ全体のコストの低減を図ることができる。
また、ネジの先端部が管体内に挿入されることで、管体に孔が形成されているが、管体が例えば、合成樹脂等の弾性材料からなるとともに、ネジがタッピンネジ（タッピングネジ）とされていれば、ネジがネジ溝を彫りながら、管体に固定された際に、ネジの外周面に弾性材料からなる管体が密着した状態となり、シールされた状態となる。
【００１９】
すなわち、電極としてネジを管体に形成された下孔に回転しながら装着するだけで、管体を貫通する電極部分がその周囲の弾性材料でシールされた状態となり、十分な防水性能を確保することができる。これにより、更に液体検知センサを簡便な構造とすることができ、コストの低減を図ることができる。なお、弾性材料としては、配管に使用可能な周知の合成樹脂を用いることができる。すなわち、弾性材料は、タッピングネジが使用可能で、かつ、タッピングネジを下孔に挿入してタッピングしならがねじ込んだ際に弾性変形して、タッピングネジ外周に密着する材料であれば、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、ネジがシール剤付きのネジ、すなわち、ネジの雄ネジ部分の外周面にシール剤がコーティングされているネジの場合に、このネジを管体に形成されたネジ孔（雌ネジ）に螺合させた際に、ネジの外周面とネジ孔の内周面との間がネジにコーティングされたシール剤により、シールされた状態となる。これにより、ネジの先端が管体内に突出していても、十分な防水性能を確保することができる。この場合に、管体が弾性材料でなくても、シールが可能であるが、管体が弾性材料からなっていてもよい。
【００２１】
なお、上記における括弧内の符号は、図面において対応する要素を便宜的に表記したものであり、したがって本発明は図面上の記載に限定されるものではない。これは、「特許請求の範囲」の記載についても同様である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液体検知装置によれば、極めて簡単な構造で、かつ、容易にポンプの吸水管に取り付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る液体検知装置を備えた薬液噴霧装置を示すブロック図である。
【図２】前記薬液噴霧装置において、薬液をポンプに供給するための薬液容器からポンプユニットまでの概略構成を示す概略図である。
【図３】前記液体検知装置を説明するための図である。
【図４】前記液体検知装置に設けられた回路基板に形成された電子回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１から図４に示すように、本発明の実施の形態の液体検知装置２０は、農機具としての各種薬液噴霧装置において好適に用いられるものである。この液体検知装置２０は、薬液容器（タンク）１から供給される液体としての薬液をポンプ２に吐出して噴霧している際に、薬液容器１内に貯留された薬液がほぼ無くなった場合に、ポンプ２を自動停止するために、液体としての薬液の有無を検知するためのものである。
【００２５】
ここで、液体検知装置２０を説明する前に、この液体検知装置２０を備えた液体吐出装置としての薬液噴霧装置について説明する。
液体検知装置２０が用いられる農機具としての薬液噴霧装置は、例えば、農薬を散布するためのものであり、農薬としての薬液を貯留する前記薬液容器１と、薬液容器１に接続された吸水管３により薬液を薬液容器１側から吸水して吐出する前記ポンプ２と、このポンプ２を駆動する原動機としてのＤＣモータ４と、このＤＣモータ４の作動開始および作動停止等を制御するモータ・コントローラ５と、このモータ・コントローラ５およびＤＣモータ４に電力を供給するバッテリー６と、吐出管としての噴霧ホース７と、この噴霧ホース７に開閉バルブ８を介して接続されて薬液を噴霧するノズル９とを備えている。
【００２６】
モータ・コントローラ５は、ＤＣモータ４への電力の供給をオン・オフすることで、ＤＣモータ４の作動と停止を制御する制御回路であり、この例では液体検知装置２０からの後述の薬液（液体）空信号が入力した場合に、作動中のＤＣモータ４を停止するように制御する機能を有するものとなっている。
【００２７】
また、この例では、液体検知装置２０が吸水管３のポンプ２の近傍側に配置されるため、ポンプ２の作動開始時に吸水管３の液体検知装置２０が配置される部分に液体としての薬液が到達しておらず、液体検知装置２０から薬液空信号が出力されてしまう。したがって、このままでは、ポンプ２を作動開始してすぐにモータ・コントローラ５によりポンプ２が停止されてしまうので、モータ・コントローラ５は、ＤＣモータ４の作動が開始されてから吸水管３の液体検知装置２０の位置に薬液が到達するのに必要十分な第１所定時間だけ、薬液空信号が入力しても、ポンプ２を停止せずに作動させた状態に制御するようになっている。
【００２８】
例えば、この例では、モータ・コントローラ５が、ポンプ２の作動開始から第１所定時間として２０秒間は、液体検知装置２０から薬液空信号が入力しても、ポンプ２を停止しないように制御する。また、モータ・コントローラ５は、ポンプ２の作動開始から第１所定時間が経過した後に、薬液空信号が入力してもすぐにポンプ２を停止せずに、第２所定時間として例えば５秒間連続して薬液空信号が入力した場合にポンプを停止するようになっている。
【００２９】
これは、吸水管３を気泡が通過した場合に、液体検知装置２０から薬液空信号が短い時間だけ出力される虞があり、気泡により出力される薬液空信号によりポンプが停止する誤作動を防止するためのものである。したがって第２所定時間は、気泡により薬液空信号が出力された場合の薬液空信号の連続出力時間より長い時間に設定される。
【００３０】
この例の液体検知装置２０は、薬液容器１からポンプ２に至る吸水管３に設けられている。また、ポンプ２、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５およびバッテリー６等と、液体検知装置２０とからポンプユニット１１が構成されている。
なお、図２においては、ポンプユニット１１に、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５およびバッテリー６等が含まれるものとして、これらの図示を省略している。
【００３１】
図２に示すように吸水管３は、ポンプ２側から順に、ポンプ接続管３ａ、液体検知装置２０の後述の管体２１、屈曲部１２を有する曲がり管３ｂおよび吸水ホース３ｃからなっている。また、吸水ホース３ｃの薬液容器１内に配置される薬液容器１側端部には、異物の吸入を防止するストレーナ１３が取り付けられている。
吸水管３を構成する管状部材のうち、ポンプ接続管３ａ、管体２１および曲がり管３ｂは、形状が変化しないようにポンプユニット１１の架台等に固定されるか、または、曲げることができない硬質の部材により構成されている。それに対して、吸水管３の吸水ホース３ｃは、軟質の部材からフレキシブルな管として構成されており、曲げることが可能となっている。なお、ポンプ接続管３ａおよび曲がり管３ｂと管体２１とが接続される接続部だけをフレキシブルなホースとしてもよい。
【００３２】
曲がり管３ｂは、ほぼ直角に曲がった屈曲部を有し、概略Ｌ字状に形成されている。
また、曲がり管３ｂは、屈曲部が一番高い位置に配置されるように位置を固定されている。なお、曲がり管３ｂの位置は、例えば、ポンプユニット１１のケーシング等に曲がり管３ｂを固定することで決められている。
曲がり管３ｂは、屈曲部が一番高い位置に配置されることで、曲がり管３ｂの屈曲部の頂点部分より上流側となる薬液容器１側は、吸水される液体（薬液）が上昇しながら流れる上り傾斜とされている。また、曲がり管３ｂの屈曲部の頂点部分より下流側となるポンプ２側の部分は、吸水される液体が下降しながら流れる下り傾斜となる。
【００３３】
また、曲がり管３ｂの下流側端部には、管体２１がポンプ２側に下り傾斜した状態で接続され、さらに管体２１のポンプ２側端部に、ポンプ２側に下り傾斜したポンプ接続管３ａの端部が接続され、曲がり管３ｂの屈曲部からポンプ接続管３ａの管体２１側端部まで下り傾斜した状態に管路が形成されている。
【００３４】
これらポンプ接続管３ａ、管体２１および曲がり管３ｂの部分は、曲がり管３ｂの屈曲部を頂点として、屈曲部よりポンプ２側が下り傾斜し、屈曲部より薬液容器１側が上り傾斜しており、これらの部分において、屈曲部の高さが極大となっている。この極大となる部分は、下流側が下り傾斜し、上流側上り傾斜することによりピークを有し、このピークの前後の上り傾斜部分と下り傾斜部分を含むピーク部１４に、前記液体検知装置２０の管体２１が配置されていることになる。
さらに、管体２１は、ピーク部１４の頂点となる屈曲部よりポンプ２側のポンプ２に向って下り傾斜する部分に設けられている。
【００３５】
図２においては、吸水管３の吸水ホース３ｃが薬液容器１の上端側開口から薬液容器１内に挿入されることで、吸水ホース３ｃの薬液容器１の上端を乗り越える部分が一番高くなっているが、ピーク部１４は、薬液容器１内に挿入された吸水ホース３ｃの薬液容器１側端部およびポンプ接続管３ａからなるポンプ２側端部より高い位置に配置されている。
なお、例えば、吸水ホース３ｃの端部を薬液容器１の下端部に接続する構成として、ピーク部１４の頂点部分が吸水管３の中で最も高くなるようにしてもよいが、ピーク部１４の頂点部分は、任意の範囲内で最も高い位置となっていれば、吸水管３全体の中で最も高い位置となっていなくてもよい。
また、吸水管３の中にフレキシブルな部分を設けたが、固定した配管を使用可能ならば、吸水管３の全体を曲がらない硬質な部材で構成してもよい。
【００３６】
次に、図３を参照して液体検知装置２０について説明する。液体検知装置２０は、上述の吸水管３の一部を構成する管体２１と、液体を検知した際に薬液空信号を出力する液体検知回路を有する回路基板２２と、管体２１と一体に設けられて回路基板２２を収納するケーシング２３と、回路基板２２の回路に電気的に接続されて電極として機能するとともに、回路基板２２をケーシング２３および管体２１に固定するための一対のネジ２４とを備えている。なお、一対のネジ２４と回路基板２２とが液体検知装置２０において液体検知センサとして機能することになる。
【００３７】
管体２１は、円筒状に形成され、下流側端部にポンプ接続管３ａが接続され、上流側端部に曲がり管３ｂが接続され、薬液容器１からポンプ２に至る吸水管３（液体の流路）の一部を構成するようになっている。
ケーシング２３は、管体２１と例えば一体成形もしくは一体に接合された合成樹脂製の部材であり、上側が開放された箱状に形成されている。また、ケーシング２３には、上側に開放される上部開口を閉塞する蓋部２５が着脱自在に取り付けられている。
【００３８】
また、ケーシング２３と、管体２１との間には、接続部２６が設けられており、管体２１の円筒状の外周部とケーシング２３の平板状の底部とが接続されている。したがって、ケーシング２３の底部において接続部２６の部分が底部の他の部分より肉厚となっている。ケーシング２３の底部を構成する底板２７の上面に回路基板２２が配置されている。
また、ケーシング２３の底板２７の接続部２６と重なる肉厚になった部分には、底板２７の上面から接続部２６を介して管体２１の内周面に至る下穴が設けられ、この部分に回路基板２２を固定するネジ２４が螺合されて回路基板２２がケーシング２３および管体２１に固定（締結）されるようになっている。
【００３９】
一対のネジ２４は、ステンレス製の樹脂用タッピングネジとされており、ネジ溝を切りながら下穴に螺合するようになっている。ケーシング２３、接続部２６および管体２１に形成された下穴の内径は、ネジ２４の径（有効径もしくは谷の径）より少し小さなものとなっている。したがって、ネジ２４がタッピングしながら螺合した際に、下孔側が弾性変形し、ネジ２４の外周面に下孔の内周面が密着した状態となり、下孔が管体２１の内周に貫通した状態で、かつ、ネジ２４の先端が管体２１の内側に突出した状態で、下孔からの液漏れを防止するようにシールされた状態となる。したがって、下孔にタッピングネジとしてのネジ２４をねじ込んだ状態で、他のシール構造を必要としない。
特に、管体２１は、吸水管３側に配置されるので、ポンプ２の作動に際して、内圧が高くなることがないので、上述の構成により十分なシール性能を確保することができる。
【００４０】
このように、下孔に螺合された一対のネジ２４により、回路基板２２がケーシング２３および管体２１に締結された状態に固定される。
回路基板２２には、ネジ２４を挿通させる一対のネジ孔２８が形成されている。このネジ孔２８は、回路基板２２をケーシング２３に配置した際に、ケーシング２３の下孔と重なる位置に形成されている。なお、液体検知装置２０を配置する際に、管体２１の略真上にケーシング２３を配置し、管体２１の内周面の上側部分（天井側部分）にネジ２４の先端部が露出することが好ましい。これにより、管体２１内に少し薬液が残留しても、天井側のネジ２４に接触することがない。
【００４１】
回路基板２２の基板部品面（部品実装面）２９には、一対のネジ２４を電極として静電容量方式で、液体の有無を検知する電子回路用の複数の電子部品３０が実装されている。
また、回路基板２２の基板部品面２９の反対側となる回路基板２２の裏面３２には、銅箔３３が付けられている。
銅箔３３は、一対の電極となるネジ２４が配置される一対のネジ孔２８のそれぞれに対応して二つの領域に分けられており、一方のネジ孔２８を含む銅箔３３の一方の領域と、他方のネジ孔２８を含む銅箔３３の他方の領域とが、絶縁された状態となっている。
【００４２】
また、銅箔３３は、回路基板２２の裏面３２からネジ孔２８の内周面に連続した状態で付けられ、さらに、連続して回路基板２２の基板部品面２９のネジ孔２８の周囲に円環状に付けられている。
銅箔３３は、回路基板２２の基板部品面２９の周囲の部分が、ネジ孔２８に挿入されて上述のようにケーシング２３の下孔に螺合したネジ２４の頭部と接触し、電極としてのネジ２４と、銅箔３３とが導通した状態とされている。
【００４３】
また、回路基板２２の基板部品面２９の電子部品を備える回路と、銅箔３３とは、前記ネジ孔２８の部分で導通した状態に接続されており、ネジ２４が回路基板２２の電子回路に接続されて電極として機能するようになっている。
回路基板２２の電子回路は、図４の回路図に示すように、電極としての一対のネジ２４どうしの間に液体が近接した際に静電容量が大きくなると、コンパレータ４１からトランジスタｔｒに電流が流れる構成となっており、最終的にトランジスタＴｒから液体の有無を示す信号が出力される。
【００４４】
なお、上述のように、この例では、電極としての一対のネジ２４間に液体がない場合に、薬液空信号を出力するものとしたが、信号はプラスでもマイナスでも良く、また、電圧が高い側でも電圧が低い側でもよく、信号が途切れた状態を薬液空信号が出力された状態と判断するものとしてもよい。
図４に示す電子回路においては、作動中は、発振回路４２から高周波パルス４４が一対のネジ２４のうちの一方のネジ２４に出力されている。一対のネジ２４間に液体が近接していない状態では、一対のネジ２４における静電容量が低い状態となり、高周波パルスが電極としての一対のネジ２４間を通電することができない。それに対して、一対のネジ２４間に液体が近接した状態では、一対のネジ２４における静電容量が高くなり、一対のネジ２４がキャパシタ（コンデンサ）として機能し、高周波パルスがネジ２４間で通電することが可能となる。
【００４５】
例えば、電極間に誘電率の低い空気しかない場合に、静電容量が低く、電極間に誘電率の高い水溶液がある場合に静電容量が大きくなる。このように、電極間に液体としての水溶液が近接した場合に静電容量が大きくなることで、一対の電極が十分にキャパシタとして機能するようになる。
他方の電極となるネジ２４は、コンパレータ４１に配線４３で接続されている。この配線４３には、ダイオードＤ１が配置されるとともに、当該配線４３とグランドとの間にダイオードＤ２が配置され、交流の高周波パルスを直流に変換している。そして、直流に変換された高周波パルスは、配線４３とグランドとの間に配置されたコンデンサＣ１に蓄積されて、この蓄積された電荷による電圧がコンパレータ４１の入力電圧となる。
【００４６】
コンパレータ４１には、可変抵抗ＶＲを介して任意に調整可能な基準電圧が入力されている。このコンパレータ４１に入力される入力電圧がコンパレータ４１に入力される基準電圧より大きくなると、コンパレータ４１からトランジスタＴｒのベースに電流が流れることになる。これにより液体の有無を検知して、液体の有無を示す信号を出力することが可能である。
この例では、液体としての薬液に電極としての一対のネジ２４が接触するようになっているので、薬液が導体として機能した場合に、直接的に高周波パルスが一対のネジ２４間を導通することになるが、この場合も薬液がある場合に高周波パルスが比較的高い導電率で導通し、薬液がほとんどない場合に高周波パルスの導通が抑制される。
【００４７】
ここで、ネジ２４の管体２１の内部に露出する部分が薬液の成分等により、接触する液体との間での導電率が低下した場合や、元々薬液の導電率が低い場合や、ネジ２４の先端部の表面に絶縁性の被膜が形成されている場合に、一対のネジ２４間での電気の導通がなくなり、一対のネジの間に静電容量が生じることになる。したがって、上述のように液体を近接させた場合と同様に電極間に液体が有る状態で静電容量が高く高周波パルスを導通させ、液体が無い状態で静電容量が低く、高周波パルスの導通を抑制する状態となる。
【００４８】
この場合に、電極としてのネジ２４と液体としての薬液との間で電気が導通する必要がないので、従来の通電式の液体検知センサのように、電極が汚れたり、異物が付着したり、表面が腐食したりすることで、検知精度が大きく低下することがなく、農業用の散布液で多く使用される乳液や水和液等の薬液でも問題なく好適に使用することができる。
【００４９】
以上のような噴霧装置においては、モータ・コントローラ５の図示しない作動開始スイッチをオンとすることで、モータ・コントローラ５からポンプ２に電力が送られ、ポンプ２が作動する。この際には、吸水管３のポンプ接続管３ａと曲がり管３ｂとの間に配置された管体２１を有する液体検知装置２０の部分には、薬液が存在せず、液体検知装置２０では、一対の電極としてのネジ２４間に液体が存在しないことで、薬液空信号が出力されるが、上述のようにモータ・コントローラ５において、ポンプ２の作動開始から第１所定時間が経過するまで、薬液空信号が入力してもポンプ２を作動し続けることになる。
【００５０】
この状態で、薬液容器１が空になった状態でポンプ２が作動していると、吸水管３内部が空となり、液体検知装置２０から薬液空信号が出力されることになる。この際に、ポンプ２が空気を吸い込むと、吸水管３内に残った少量の薬液が吸い込まれる空気によって動かされる可能性がある。この場合に、吸水管３内の残留薬液が同じ場所を行ったり来たりするハンチング運動が起こる虞がある。このハンチング運動が起こると、一時的に一対のネジ２４間の静電容量が高くなり、薬液空信号が途切れ途切れとなる虞がある。
【００５１】
この場合に、薬液空信号が途切れ途切れとなることにより、薬液容器１が空になって、吸水管３から薬液がほとんどなくなっても、上述の第２所定時間に渡って、連続して薬液空信号が出力されず、ポンプ２の停止が遅れる可能性がある。
それに対して、この例では、上述のように液体検知装置２０が吸水管３のポンプ２側端部および薬液容器１側端部より高く、上流側が上り傾斜となり下流側が下り傾斜となるピーク部１４に液体検知装置２０があることで、薬液容器１が空となると、液体検知装置２０の部分で、薬液が上流側および下流側の傾斜を下側に流下し、液体検知装置２０の管体２１に薬液が多く残留するのを防止することができる。
【００５２】
また、管体２１がピーク部１４でも頂点よりポンプ２側でポンプ２側に向って下り傾斜する部分に液体検知装置２０の管体２１が配置されているので、薬液のポンプ２に吸水方向と重力による薬液の流下方向とが一致し、速やかに管体２１内の薬液がポンプ２側に流下する。
したがって、液体検知装置２０の管体２１内部の薬液が速やかにポンプ２側に流れて、上述の液体のハンチング運動を防止することができ、これにより液体検知装置２０の誤作動を防止することができる。
【００５３】
吸水管３内部から薬液が無くなることで、液体検知装置２０からは薬液空信号がモータ・コントローラ５に出力される。また、ハンチング現象が防止されていることから、吸水管３内部が空となった状態では、確実に第２所定時間に渡って薬液空信号が連続して出力される。モータ・コントローラ５は、第２所定時間に渡って連続して薬液空信号が入力されることに基づいてポンプ２を停止する。
【００５４】
ポンプ２が停止した状態で、薬液の噴霧を継続したい場合には、薬液容器１に薬液を補充し、モータ・コントローラ５の図示しないリセットスイッチをオンとすることで、再び、薬液の噴霧が可能となる。
【００５５】
このような噴霧装置に設けられた液体検知装置２０によれば、液体検知装置２０の液体検知センサとなる電極としてのネジ２４が、ポンプ２の吸水管３に配置されるので、ポンプ２の設計に際し、他の部材が接続される可能性のあるポンプ２の吐出側に配置するよりも、容易に設計が可能で、設計の自由度も高くなる。
特に、液体検知装置２０の管体２１を配管に接続するだけで設置が可能なので、薬液容器１等のポンプ２に液体を供給するタンク側に液体検知センサを設ける場合よりも、構造を簡単なものとできるとともに、極めて容易に液体検知装置２０を液体吐出装置に取り付けることができる。この場合に、液体検知装置２０を取り外すのも容易であり、容易にメンテナンスを行うことができる。
【００５６】
また、既設のポンプ２を用いた吐出装置にも容易に後付けすることができる。また、液体検知センサ（ネジ２４および回路基板２２）を備える液体検知装置２０を、吸水管３のポンプ２の近傍に配置できるので、ポンプ２の近傍に配置されるモータ・コントローラ５と液体検知装置２０が近くに配置され、これらの間に長く配線を行う必要がなく、配線が容易なものとなる。これにより、ポンプ２、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５等と液体検知装置２０とをポンプユニット１１として容易にまとめることが可能となり、噴霧装置等の液体吐出装置の構成を簡略化することができる。
【００５７】
また、回路基板２２を管体２１およびケーシング２３に固定するためのネジ２４を電極と兼用しているので、液体検知装置２０の部品点数および組立て工数の削減を図りコストを低減することができる。また、液体検知装置２０を通電式ではなく静電容量式とすることで、上述のようにステンレス製のネジ２４を電極として使用しても、電極の表面の変質や、電極の表面の汚れ等による影響が少なく、十分な精度で、液体検知を可能とすることができる。
【００５８】
また、液体検知装置２０を吸水管３のピーク部１４に配置することで、吸水管３の液体検知装置２０の配置される部分の排水性が良くなり、薬液容器１が空となったことを迅速かつ確実に検知することが可能である。また、ピーク部１４のポンプ２側に下り傾斜する側に液体検知装置２０を配置することで、上述のように液体のハンチングを運動を防止し、液体検知装置２０の誤作動を防止することができる。
【００５９】
なお、この液体検知装置２０は、農機具以外の噴霧装置や、噴霧装置以外でも、タンク等の液体容器（薬液容器１を含む）から液体を供給されてポンプ２により液体を吐出する装置（液体吐出装置）であれば、使用可能である。
また、ポンプ２としては、周知の液体用の各種ポンプを用いることが可能である。
また、ＤＣモータ４をＡＣモータとしてもよいし、ポンプ２を駆動するモータとして各種モータを使用可能であり、モータ以外の原動機を用いてもよい。
また、ポンプ２を駆動する原動機がモータ以外の場合には、モータ・コントローラ５に代えて、原動機の作動と停止を制御する制御装置を用いればよく、この制御装置が、上述の液体検知装置２０からの液体空信号が入力した場合に、作動中の原動機を停止する機能等の上述のモータ・コントローラ５の機能を有していればよい。
【００６０】
また、ネジ２４をタッピングネジに代えてシール剤が雄ねじの外周面にコーティングされたシール剤付きのネジとしてよい。シール剤付きのネジとしては、例えば、市販のものを用いることが可能である。管体２１には、シール剤付きのネジが螺合されるネジ孔を設けておき、このネジ孔にシール剤付きのネジを螺合するだけで、ネジ孔がシールされた状態となり、別途ネジ孔の部分にシール構造を設ける必要がなく、タッピングネジの場合と同様に手間の削減と構造の簡便化を図ることができる。この場合に管体２１は、必ずしも弾性材料からなるものでなくてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 薬液容器（タンク）
２ ポンプ
３ 吸水管
１４ ピーク部
２０ 液体検知装置
２１ 管体
２２ 回路基板（液体検知センサ）
２４ ネジ（電極、液体検知センサ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプから吐出される液体の残量が有るか否かを検知し、液体が無い場合にポンプを停止する液体吐出装置において、液体の有無を検知するために用いられる液体検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、農機具として用いられる噴霧装置（液体吐出装置）において、薬液タンクの底部およびポンプの吐出口側の管体とに、それぞれ、液体の有無を検知する液体検知センサを設け、両方の液体検知センサが液体を検知できない場合に、噴霧装置のポンプを停止するポンプ自動停止装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
このポンプ自動停止装置における液体検知センサは、液体検知センサの一対の電極がタンク等の内部に配置され、両方の電極が導電性の液体に接触し、一対の電極間で電気が通電することで液体を検知する通電式のものである。
また、管路内を流れる流体に非接触で、この流体の有無を検知可能な静電容量式の近接センサを用いるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２５１５１１３号公報
【特許文献２】特開平１１−２３０８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、農機具としての噴霧装置では、例えば、農薬を薬液として散布する。農薬としては、乳剤と水和剤とが代表的であり、薬剤が水に完全に溶解した状態となっていない場合が多い。また、農薬の原液の希釈倍率は農薬によって異なり、例えば、５０〜２０００倍と幅広い範囲となっている。これにより、農薬としての薬液の粘度も幅広いものとなっており、粘度の高い薬液も存在する。
電極間に液体がある場合に通電する通電式の液体検知センサでは、電極に異物が付着したり、液体や液体に含まれる成分による電極表面が変化か（腐食等）したりすることで、電極における感度が低下する。農薬には、上述のように、薬剤が水に完全に溶解していないものや、さらに、粘性が高いものもあることから、液体検知センサは、農薬によって影響を受け易く、使用中に液体検知センサの感度が低下してしまう虞がある。
【０００５】
そこで、薬液用の液体検知センサでは、電極の材料として、導電性が高く、耐薬品性の材料を選択する必要があり、液体検知センサのコストが高くなる虞がある。しかし、このような電極でも、表面に導電性の低い異物や導電性の低い液体が付着すると、感度の低下を招くことになる。
また、電極を液体内に挿入する必要があることから、電極の取り付け部分から液体が漏出しないように、電極の取り付け部分のシールを確実に行わなければならず、電極の取り付け部分の構造が複雑になり易く、製造コストの増加の要因となる。
【０００６】
特に、薬液タンクの底部等に液体検知センサを取り付けるためには、例えば、タンクに取付用の孔を設け、さらに、その部分のシールを確実に行わなければならず、製造およびメンテナンスを煩雑なものとする虞がある。特に、液体検知センサの組み付け作業が煩雑になる虞がある。
また、タンクに液体検知センサを設け、かつ、タンクとポンプおよびその制御回路を備えたポンプユニットとが離れている場合に、タンクの液体センサからポンプユニットまで長い配線を行う必要があり、配線の取り回しおよび固定が煩雑になる虞がある。
【０００７】
また、吐出管に液体検知センサを設けた場合に、ポンプ作動時に薬液が無くなった際に、ポンプが空気を吸い込んでしまい、配管内に残った微量の薬液が、空気の動きや、配管の配置等によって、同じ場所を行ったり来たりするハンチング運動を起こす虞があり、これが液体検知センサでの誤作動の原因となる。
特に、ピストンポンプの場合には、吸水力が時間的に変化して、強くなったり弱くなったりすることを繰り返すので、上述のハンチング運動が起こり易い。
【０００８】
ここで、静電容量式の液体検知センサを用い、薬液と非接触で薬液の残量があるか否を判定する場合に、電極が薬液に接触しないことから、薬液との接触による電極の汚れや腐食等に由来する感度の低下といった問題が生じない。
さらに、電極を薬液に接触させない場合に、タンクや配管に、孔を開ける必要がなく、シールをする必要がない。
【０００９】
しかし、静電容量式の液体検知センサでは、電極間の静電容量の変化に基づいて、信号の出力をオン・オフさせるなどして、液体の有る無しを判定する電子回路が必要であり、電極と電子回路（回路基板）と流体が流れる管路との構造が煩雑になる虞がある。
また、静電容量式の液体検知センサでも、液体検知の精度を高めるために、電極を液体に接触させる構成も考えられるが、この場合には、上述のシールの問題が生じ、液体検知センサの構造や組み付け作業が煩雑なものとなる。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、極めて簡単な構造で液体の有無を高精度に検知可能で、ポンプにより液体を吐出する装置に容易に取り付けることが可能な液体検知装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の液体検知装置は、ポンプ（２）に供給される液体が無くなったことを検知して、前記ポンプ（２）を停止させるための液体検知装置（２０）であって、前記ポンプ（２）の吸水管（３）の一部を構成する管体（２１）に液体検知センサ（２２，２４）を設け、前記管体（２１）をポンプ（２）の吸水管（３）となる部分に接続したことを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明においては、液体検知センサが吸水管の一部を構成する管体に設けられ、この管体を吸水管部分に接続することで、液体検知センサを取り付けることが可能であり、例えば、タンク等に液体検知センサを取り付ける場合に比較して、農薬の噴霧装置等に液体検知センサを組み付ける作業を極めて容易なものとすることができる。
また、ポンプの吐出側ではなく、吸水側に液体検知センサを備えた管体を取り付ける構造なので、ポンプの吐出側の配管に液体検知センサを設けた場合のように、ポンプの吐出側の配管に接続される機構を制限するようなことがなく、かつ、逆にポンプの吐出側の配管に接続される機構により、液体検知センサの取り付けが阻害されるようなことがない。
したがって、既設の装置に取り付ける場合に取付を容易にでき、かつ、新たに設計する場合でもポンプの吸水側に液体検知センサを設けることで、設計の自由度が大きくなる。
【００１３】
請求項２に記載の液体検知装置は、前記請求項１に記載の発明において、前記吸水管（３）が、液体を貯留するタンク（１）とポンプ（２）との間に配管され、
前記吸水管（３）は、この吸水管（３）のポンプ（２）側端部およびタンク（１）側端部よりも高くされるとともに、上流側が上り傾斜で下流側が下り傾斜となるピーク部（１４）を有し、このピーク部（１４）に前記液体検知センサ（２２，２４）を備えた前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明においては、タンクが空になった際に、回りより高くなったピーク部から液体が流下し、ピーク部ではタンクが空になった後に速やかに液体が無い状態となり、液体検知センサが吸水管に液体が無い状態であることを、確実かつ迅速に検知することが可能となる。また、速やかに液体がピーク部から流下することでピーク部内に残った液体がハンチング運動を起こすのを抑制することができる。
【００１５】
請求項３に記載の液体検知装置は、請求項２に記載の発明において、前記ピーク部（１４）の前記吸水管（３）が前記ポンプ（２）側に向って下り傾斜する部分に前記液体検知センサ（２２，２４）を備える前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３の記載の発明においては、液体検知装置が配置される部分で、ポンプによる液体の吸水方向と、重力による液体の流下方向が一致するため、より速やかに液体が流下し、液体のハンチング運動がより起こりにくい状態となり、確実に誤作動を防止できる。例えば、重力による液体の流下方向と、ポンプの吸水方向とが逆の場合に、吸水管内に残った液体がポンプに吸引されて傾斜を上がった後に重力により傾斜を流下して戻ることを繰り返す虞があるが、ポンプによる液体の吸水方向と、重力による液体の流下方向が一致していれば、残った微量の液体が速やかに液体の吸水方向でかつ重力による流下方向である方向に流下し、残った液体のハンチング運動をより確実に防止できることから、液体検知センサの誤作動をより確実に防止することができる。
【００１７】
請求項４に記載の液体検知装置は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記液体検知センサ（２２，２４）が、電極に接続されて液体の有無を検知し、この液体の有無に基づく信号を出力する回路基板（２２）と、この回路基板（２２）を前記管体（２１）に固定するネジ（２４）とを備え、前記ネジ（２４）が前記回路基板（２２）に電気的に接続されて前記電極として機能するとともに、前記ネジ（２４）の先端部が前記管体（２１）内に突出してこの管体（２１）内を流れる液体に接触可能とされ、かつ、前記ネジ（２４）がタッピングネジもしくはシール剤付きのネジとされ、前記ネジ（２４）がタッピングネジの場合に、前記管体（２１）が弾性材料からなることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明においては、電極とともに液体検知センサを構成する回路基板を管体に固定するネジが電極を兼ねており、電極のコストを低減できるとともに、液体検知センサの構造を簡素化して液体検知センサ全体のコストの低減を図ることができる。
また、ネジの先端部が管体内に挿入されることで、管体に孔が形成されているが、管体が例えば、合成樹脂等の弾性材料からなるとともに、ネジがタッピンネジ（タッピングネジ）とされていれば、ネジがネジ溝を彫りながら、管体に固定された際に、ネジの外周面に弾性材料からなる管体が密着した状態となり、シールされた状態となる。
【００１９】
すなわち、電極としてネジを管体に形成された下孔に回転しながら装着するだけで、管体を貫通する電極部分がその周囲の弾性材料でシールされた状態となり、十分な防水性能を確保することができる。これにより、更に液体検知センサを簡便な構造とすることができ、コストの低減を図ることができる。なお、弾性材料としては、配管に使用可能な周知の合成樹脂を用いることができる。すなわち、弾性材料は、タッピングネジが使用可能で、かつ、タッピングネジを下孔に挿入してタッピングしならがねじ込んだ際に弾性変形して、タッピングネジ外周に密着する材料であれば、特に限定されるものではない。
【００２０】
また、ネジがシール剤付きのネジ、すなわち、ネジの雄ネジ部分の外周面にシール剤がコーティングされているネジの場合に、このネジを管体に形成されたネジ孔（雌ネジ）に螺合させた際に、ネジの外周面とネジ孔の内周面との間がネジにコーティングされたシール剤により、シールされた状態となる。これにより、ネジの先端が管体内に突出していても、十分な防水性能を確保することができる。この場合に、管体が弾性材料でなくても、シールが可能であるが、管体が弾性材料からなっていてもよい。
【００２１】
なお、上記における括弧内の符号は、図面において対応する要素を便宜的に表記したものであり、したがって本発明は図面上の記載に限定されるものではない。これは、「特許請求の範囲」の記載についても同様である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の液体検知装置によれば、極めて簡単な構造で、かつ、容易にポンプの吸水管に取り付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る液体検知装置を備えた薬液噴霧装置を示すブロック図である。
【図２】前記薬液噴霧装置において、薬液をポンプに供給するための薬液容器からポンプユニットまでの概略構成を示す概略図である。
【図３】前記液体検知装置を説明するための図である。
【図４】前記液体検知装置に設けられた回路基板に形成された電子回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
図１から図４に示すように、本発明の実施の形態の液体検知装置２０は、農機具としての各種薬液噴霧装置において好適に用いられるものである。この液体検知装置２０は、薬液容器（タンク）１から供給される液体としての薬液をポンプ２に吐出して噴霧している際に、薬液容器１内に貯留された薬液がほぼ無くなった場合に、ポンプ２を自動停止するために、液体としての薬液の有無を検知するためのものである。
【００２５】
ここで、液体検知装置２０を説明する前に、この液体検知装置２０を備えた液体吐出装置としての薬液噴霧装置について説明する。
液体検知装置２０が用いられる農機具としての薬液噴霧装置は、例えば、農薬を散布するためのものであり、農薬としての薬液を貯留する前記薬液容器１と、薬液容器１に接続された吸水管３により薬液を薬液容器１側から吸水して吐出する前記ポンプ２と、このポンプ２を駆動する原動機としてのＤＣモータ４と、このＤＣモータ４の作動開始および作動停止等を制御するモータ・コントローラ５と、このモータ・コントローラ５およびＤＣモータ４に電力を供給するバッテリー６と、吐出管としての噴霧ホース７と、この噴霧ホース７に開閉バルブ８を介して接続されて薬液を噴霧するノズル９とを備えている。
【００２６】
モータ・コントローラ５は、ＤＣモータ４への電力の供給をオン・オフすることで、ＤＣモータ４の作動と停止を制御する制御回路であり、この例では液体検知装置２０からの後述の薬液（液体）空信号が入力した場合に、作動中のＤＣモータ４を停止するように制御する機能を有するものとなっている。
【００２７】
また、この例では、液体検知装置２０が吸水管３のポンプ２の近傍側に配置されるため、ポンプ２の作動開始時に吸水管３の液体検知装置２０が配置される部分に液体としての薬液が到達しておらず、液体検知装置２０から薬液空信号が出力されてしまう。したがって、このままでは、ポンプ２を作動開始してすぐにモータ・コントローラ５によりポンプ２が停止されてしまうので、モータ・コントローラ５は、ＤＣモータ４の作動が開始されてから吸水管３の液体検知装置２０の位置に薬液が到達するのに必要十分な第１所定時間だけ、薬液空信号が入力しても、ポンプ２を停止せずに作動させた状態に制御するようになっている。
【００２８】
例えば、この例では、モータ・コントローラ５が、ポンプ２の作動開始から第１所定時間として２０秒間は、液体検知装置２０から薬液空信号が入力しても、ポンプ２を停止しないように制御する。また、モータ・コントローラ５は、ポンプ２の作動開始から第１所定時間が経過した後に、薬液空信号が入力してもすぐにポンプ２を停止せずに、第２所定時間として例えば５秒間連続して薬液空信号が入力した場合にポンプを停止するようになっている。
【００２９】
これは、吸水管３を気泡が通過した場合に、液体検知装置２０から薬液空信号が短い時間だけ出力される虞があり、気泡により出力される薬液空信号によりポンプが停止する誤作動を防止するためのものである。したがって第２所定時間は、気泡により薬液空信号が出力された場合の薬液空信号の連続出力時間より長い時間に設定される。
【００３０】
この例の液体検知装置２０は、薬液容器１からポンプ２に至る吸水管３に設けられている。また、ポンプ２、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５およびバッテリー６等と、液体検知装置２０とからポンプユニット１１が構成されている。
なお、図２においては、ポンプユニット１１に、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５およびバッテリー６等が含まれるものとして、これらの図示を省略している。
【００３１】
図２に示すように吸水管３は、ポンプ２側から順に、ポンプ接続管３ａ、液体検知装置２０の後述の管体２１、屈曲部１２を有する曲がり管３ｂおよび吸水ホース３ｃからなっている。また、吸水ホース３ｃの薬液容器１内に配置される薬液容器１側端部には、異物の吸入を防止するストレーナ１３が取り付けられている。
吸水管３を構成する管状部材のうち、ポンプ接続管３ａ、管体２１および曲がり管３ｂは、形状が変化しないようにポンプユニット１１の架台等に固定されるか、または、曲げることができない硬質の部材により構成されている。それに対して、吸水管３の吸水ホース３ｃは、軟質の部材からフレキシブルな管として構成されており、曲げることが可能となっている。なお、ポンプ接続管３ａおよび曲がり管３ｂと管体２１とが接続される接続部だけをフレキシブルなホースとしてもよい。
【００３２】
曲がり管３ｂは、ほぼ直角に曲がった屈曲部を有し、概略Ｌ字状に形成されている。
また、曲がり管３ｂは、屈曲部が一番高い位置に配置されるように位置を固定されている。なお、曲がり管３ｂの位置は、例えば、ポンプユニット１１のケーシング等に曲がり管３ｂを固定することで決められている。
曲がり管３ｂは、屈曲部が一番高い位置に配置されることで、曲がり管３ｂの屈曲部の頂点部分より上流側となる薬液容器１側は、吸水される液体（薬液）が上昇しながら流れる上り傾斜とされている。また、曲がり管３ｂの屈曲部の頂点部分より下流側となるポンプ２側の部分は、吸水される液体が下降しながら流れる下り傾斜となる。
【００３３】
また、曲がり管３ｂの下流側端部には、管体２１がポンプ２側に下り傾斜した状態で接続され、さらに管体２１のポンプ２側端部に、ポンプ２側に下り傾斜したポンプ接続管３ａの端部が接続され、曲がり管３ｂの屈曲部からポンプ接続管３ａの管体２１側端部まで下り傾斜した状態に管路が形成されている。
【００３４】
これらポンプ接続管３ａ、管体２１および曲がり管３ｂの部分は、曲がり管３ｂの屈曲部を頂点として、屈曲部よりポンプ２側が下り傾斜し、屈曲部より薬液容器１側が上り傾斜しており、これらの部分において、屈曲部の高さが極大となっている。この極大となる部分は、下流側が下り傾斜し、上流側上り傾斜することによりピークを有し、このピークの前後の上り傾斜部分と下り傾斜部分を含むピーク部１４に、前記液体検知装置２０の管体２１が配置されていることになる。
さらに、管体２１は、ピーク部１４の頂点となる屈曲部よりポンプ２側のポンプ２に向って下り傾斜する部分に設けられている。
【００３５】
図２においては、吸水管３の吸水ホース３ｃが薬液容器１の上端側開口から薬液容器１内に挿入されることで、吸水ホース３ｃの薬液容器１の上端を乗り越える部分が一番高くなっているが、ピーク部１４は、薬液容器１内に挿入された吸水ホース３ｃの薬液容器１側端部およびポンプ接続管３ａからなるポンプ２側端部より高い位置に配置されている。
なお、例えば、吸水ホース３ｃの端部を薬液容器１の下端部に接続する構成として、ピーク部１４の頂点部分が吸水管３の中で最も高くなるようにしてもよいが、ピーク部１４の頂点部分は、任意の範囲内で最も高い位置となっていれば、吸水管３全体の中で最も高い位置となっていなくてもよい。
また、吸水管３の中にフレキシブルな部分を設けたが、固定した配管を使用可能ならば、吸水管３の全体を曲がらない硬質な部材で構成してもよい。
【００３６】
次に、図３を参照して液体検知装置２０について説明する。液体検知装置２０は、上述の吸水管３の一部を構成する管体２１と、液体を検知した際に薬液空信号を出力する液体検知回路を有する回路基板２２と、管体２１と一体に設けられて回路基板２２を収納するケーシング２３と、回路基板２２の回路に電気的に接続されて電極として機能するとともに、回路基板２２をケーシング２３および管体２１に固定するための一対のネジ２４とを備えている。なお、一対のネジ２４と回路基板２２とが液体検知装置２０において液体検知センサとして機能することになる。
【００３７】
管体２１は、円筒状に形成され、下流側端部にポンプ接続管３ａが接続され、上流側端部に曲がり管３ｂが接続され、薬液容器１からポンプ２に至る吸水管３（液体の流路）の一部を構成するようになっている。
ケーシング２３は、管体２１と例えば一体成形もしくは一体に接合された合成樹脂製の部材であり、上側が開放された箱状に形成されている。また、ケーシング２３には、上側に開放される上部開口を閉塞する蓋部２５が着脱自在に取り付けられている。
【００３８】
また、ケーシング２３と、管体２１との間には、接続部２６が設けられており、管体２１の円筒状の外周部とケーシング２３の平板状の底部とが接続されている。したがって、ケーシング２３の底部において接続部２６の部分が底部の他の部分より肉厚となっている。ケーシング２３の底部を構成する底板２７の上面に回路基板２２が配置されている。
また、ケーシング２３の底板２７の接続部２６と重なる肉厚になった部分には、底板２７の上面から接続部２６を介して管体２１の内周面に至る下穴が設けられ、この部分に回路基板２２を固定するネジ２４が螺合されて回路基板２２がケーシング２３および管体２１に固定（締結）されるようになっている。
【００３９】
一対のネジ２４は、ステンレス製の樹脂用タッピングネジとされており、ネジ溝を切りながら下穴に螺合するようになっている。ケーシング２３、接続部２６および管体２１に形成された下穴の内径は、ネジ２４の径（有効径もしくは谷の径）より少し小さなものとなっている。したがって、ネジ２４がタッピングしながら螺合した際に、下孔側が弾性変形し、ネジ２４の外周面に下孔の内周面が密着した状態となり、下孔が管体２１の内周に貫通した状態で、かつ、ネジ２４の先端が管体２１の内側に突出した状態で、下孔からの液漏れを防止するようにシールされた状態となる。したがって、下孔にタッピングネジとしてのネジ２４をねじ込んだ状態で、他のシール構造を必要としない。
特に、管体２１は、吸水管３側に配置されるので、ポンプ２の作動に際して、内圧が高くなることがないので、上述の構成により十分なシール性能を確保することができる。
【００４０】
このように、下孔に螺合された一対のネジ２４により、回路基板２２がケーシング２３および管体２１に締結された状態に固定される。
回路基板２２には、ネジ２４を挿通させる一対のネジ孔２８が形成されている。このネジ孔２８は、回路基板２２をケーシング２３に配置した際に、ケーシング２３の下孔と重なる位置に形成されている。なお、液体検知装置２０を配置する際に、管体２１の略真上にケーシング２３を配置し、管体２１の内周面の上側部分（天井側部分）にネジ２４の先端部が露出することが好ましい。これにより、管体２１内に少し薬液が残留しても、天井側のネジ２４に接触することがない。
【００４１】
回路基板２２の基板部品面（部品実装面）２９には、一対のネジ２４を電極として静電容量方式で、液体の有無を検知する電子回路用の複数の電子部品３０が実装されている。
また、回路基板２２の基板部品面２９の反対側となる回路基板２２の裏面３２には、銅箔３３が付けられている。
銅箔３３は、一対の電極となるネジ２４が配置される一対のネジ孔２８のそれぞれに対応して二つの領域に分けられており、一方のネジ孔２８を含む銅箔３３の一方の領域と、他方のネジ孔２８を含む銅箔３３の他方の領域とが、絶縁された状態となっている。
【００４２】
また、銅箔３３は、回路基板２２の裏面３２からネジ孔２８の内周面に連続した状態で付けられ、さらに、連続して回路基板２２の基板部品面２９のネジ孔２８の周囲に円環状に付けられている。
銅箔３３は、回路基板２２の基板部品面２９の周囲の部分が、ネジ孔２８に挿入されて上述のようにケーシング２３の下孔に螺合したネジ２４の頭部と接触し、電極としてのネジ２４と、銅箔３３とが導通した状態とされている。
【００４３】
また、回路基板２２の基板部品面２９の電子部品を備える回路と、銅箔３３とは、前記ネジ孔２８の部分で導通した状態に接続されており、ネジ２４が回路基板２２の電子回路に接続されて電極として機能するようになっている。
回路基板２２の電子回路は、図４の回路図に示すように、電極としての一対のネジ２４どうしの間に液体が近接した際に静電容量が大きくなると、コンパレータ４１からトランジスタｔｒに電流が流れる構成となっており、最終的にトランジスタＴｒから液体の有無を示す信号が出力される。
【００４４】
なお、上述のように、この例では、電極としての一対のネジ２４間に液体がない場合に、薬液空信号を出力するものとしたが、信号はプラスでもマイナスでも良く、また、電圧が高い側でも電圧が低い側でもよく、信号が途切れた状態を薬液空信号が出力された状態と判断するものとしてもよい。
図４に示す電子回路においては、作動中は、発振回路４２から高周波パルス４４が一対のネジ２４のうちの一方のネジ２４に出力されている。一対のネジ２４間に液体が近接していない状態では、一対のネジ２４における静電容量が低い状態となり、高周波パルスが電極としての一対のネジ２４間を通電することができない。それに対して、一対のネジ２４間に液体が近接した状態では、一対のネジ２４における静電容量が高くなり、一対のネジ２４がキャパシタ（コンデンサ）として機能し、高周波パルスがネジ２４間で通電することが可能となる。
【００４５】
例えば、電極間に誘電率の低い空気しかない場合に、静電容量が低く、電極間に誘電率の高い水溶液がある場合に静電容量が大きくなる。このように、電極間に液体としての水溶液が近接した場合に静電容量が大きくなることで、一対の電極が十分にキャパシタとして機能するようになる。
他方の電極となるネジ２４は、コンパレータ４１に配線４３で接続されている。この配線４３には、ダイオードＤ１が配置されるとともに、当該配線４３とグランドとの間にダイオードＤ２が配置され、交流の高周波パルスを直流に変換している。そして、直流に変換された高周波パルスは、配線４３とグランドとの間に配置されたコンデンサＣ１に蓄積されて、この蓄積された電荷による電圧がコンパレータ４１の入力電圧となる。
【００４６】
コンパレータ４１には、可変抵抗ＶＲを介して任意に調整可能な基準電圧が入力されている。このコンパレータ４１に入力される入力電圧がコンパレータ４１に入力される基準電圧より大きくなると、コンパレータ４１からトランジスタＴｒのベースに電流が流れることになる。これにより液体の有無を検知して、液体の有無を示す信号を出力することが可能である。
この例では、液体としての薬液に電極としての一対のネジ２４が接触するようになっているので、薬液が導体として機能した場合に、直接的に高周波パルスが一対のネジ２４間を導通することになるが、この場合も薬液がある場合に高周波パルスが比較的高い導電率で導通し、薬液がほとんどない場合に高周波パルスの導通が抑制される。
【００４７】
ここで、ネジ２４の管体２１の内部に露出する部分が薬液の成分等により、接触する液体との間での導電率が低下した場合や、元々薬液の導電率が低い場合や、ネジ２４の先端部の表面に絶縁性の被膜が形成されている場合に、一対のネジ２４間での電気の導通がなくなり、一対のネジの間に静電容量が生じることになる。したがって、上述のように液体を近接させた場合と同様に電極間に液体が有る状態で静電容量が高く高周波パルスを導通させ、液体が無い状態で静電容量が低く、高周波パルスの導通を抑制する状態となる。
【００４８】
この場合に、電極としてのネジ２４と液体としての薬液との間で電気が導通する必要がないので、従来の通電式の液体検知センサのように、電極が汚れたり、異物が付着したり、表面が腐食したりすることで、検知精度が大きく低下することがなく、農業用の散布液で多く使用される乳液や水和液等の薬液でも問題なく好適に使用することができる。
【００４９】
以上のような噴霧装置においては、モータ・コントローラ５の図示しない作動開始スイッチをオンとすることで、モータ・コントローラ５からポンプ２に電力が送られ、ポンプ２が作動する。この際には、吸水管３のポンプ接続管３ａと曲がり管３ｂとの間に配置された管体２１を有する液体検知装置２０の部分には、薬液が存在せず、液体検知装置２０では、一対の電極としてのネジ２４間に液体が存在しないことで、薬液空信号が出力されるが、上述のようにモータ・コントローラ５において、ポンプ２の作動開始から第１所定時間が経過するまで、薬液空信号が入力してもポンプ２を作動し続けることになる。
【００５０】
この状態で、薬液容器１が空になった状態でポンプ２が作動していると、吸水管３内部が空となり、液体検知装置２０から薬液空信号が出力されることになる。この際に、ポンプ２が空気を吸い込むと、吸水管３内に残った少量の薬液が吸い込まれる空気によって動かされる可能性がある。この場合に、吸水管３内の残留薬液が同じ場所を行ったり来たりするハンチング運動が起こる虞がある。このハンチング運動が起こると、一時的に一対のネジ２４間の静電容量が高くなり、薬液空信号が途切れ途切れとなる虞がある。
【００５１】
この場合に、薬液空信号が途切れ途切れとなることにより、薬液容器１が空になって、吸水管３から薬液がほとんどなくなっても、上述の第２所定時間に渡って、連続して薬液空信号が出力されず、ポンプ２の停止が遅れる可能性がある。
それに対して、この例では、上述のように液体検知装置２０が吸水管３のポンプ２側端部および薬液容器１側端部より高く、上流側が上り傾斜となり下流側が下り傾斜となるピーク部１４に液体検知装置２０があることで、薬液容器１が空となると、液体検知装置２０の部分で、薬液が上流側および下流側の傾斜を下側に流下し、液体検知装置２０の管体２１に薬液が多く残留するのを防止することができる。
【００５２】
また、管体２１がピーク部１４でも頂点よりポンプ２側でポンプ２側に向って下り傾斜する部分に液体検知装置２０の管体２１が配置されているので、薬液のポンプ２に吸水方向と重力による薬液の流下方向とが一致し、速やかに管体２１内の薬液がポンプ２側に流下する。
したがって、液体検知装置２０の管体２１内部の薬液が速やかにポンプ２側に流れて、上述の液体のハンチング運動を防止することができ、これにより液体検知装置２０の誤作動を防止することができる。
【００５３】
吸水管３内部から薬液が無くなることで、液体検知装置２０からは薬液空信号がモータ・コントローラ５に出力される。また、ハンチング現象が防止されていることから、吸水管３内部が空となった状態では、確実に第２所定時間に渡って薬液空信号が連続して出力される。モータ・コントローラ５は、第２所定時間に渡って連続して薬液空信号が入力されることに基づいてポンプ２を停止する。
【００５４】
ポンプ２が停止した状態で、薬液の噴霧を継続したい場合には、薬液容器１に薬液を補充し、モータ・コントローラ５の図示しないリセットスイッチをオンとすることで、再び、薬液の噴霧が可能となる。
【００５５】
このような噴霧装置に設けられた液体検知装置２０によれば、液体検知装置２０の液体検知センサとなる電極としてのネジ２４が、ポンプ２の吸水管３に配置されるので、ポンプ２の設計に際し、他の部材が接続される可能性のあるポンプ２の吐出側に配置するよりも、容易に設計が可能で、設計の自由度も高くなる。
特に、液体検知装置２０の管体２１を配管に接続するだけで設置が可能なので、薬液容器１等のポンプ２に液体を供給するタンク側に液体検知センサを設ける場合よりも、構造を簡単なものとできるとともに、極めて容易に液体検知装置２０を液体吐出装置に取り付けることができる。この場合に、液体検知装置２０を取り外すのも容易であり、容易にメンテナンスを行うことができる。
【００５６】
また、既設のポンプ２を用いた吐出装置にも容易に後付けすることができる。また、液体検知センサ（ネジ２４および回路基板２２）を備える液体検知装置２０を、吸水管３のポンプ２の近傍に配置できるので、ポンプ２の近傍に配置されるモータ・コントローラ５と液体検知装置２０が近くに配置され、これらの間に長く配線を行う必要がなく、配線が容易なものとなる。これにより、ポンプ２、ＤＣモータ４、モータ・コントローラ５等と液体検知装置２０とをポンプユニット１１として容易にまとめることが可能となり、噴霧装置等の液体吐出装置の構成を簡略化することができる。
【００５７】
また、回路基板２２を管体２１およびケーシング２３に固定するためのネジ２４を電極と兼用しているので、液体検知装置２０の部品点数および組立て工数の削減を図りコストを低減することができる。また、液体検知装置２０を通電式ではなく静電容量式とすることで、上述のようにステンレス製のネジ２４を電極として使用しても、電極の表面の変質や、電極の表面の汚れ等による影響が少なく、十分な精度で、液体検知を可能とすることができる。
【００５８】
また、液体検知装置２０を吸水管３のピーク部１４に配置することで、吸水管３の液体検知装置２０の配置される部分の排水性が良くなり、薬液容器１が空となったことを迅速かつ確実に検知することが可能である。また、ピーク部１４のポンプ２側に下り傾斜する側に液体検知装置２０を配置することで、上述のように液体のハンチングを運動を防止し、液体検知装置２０の誤作動を防止することができる。
【００５９】
なお、この液体検知装置２０は、農機具以外の噴霧装置や、噴霧装置以外でも、タンク等の液体容器（薬液容器１を含む）から液体を供給されてポンプ２により液体を吐出する装置（液体吐出装置）であれば、使用可能である。
また、ポンプ２としては、周知の液体用の各種ポンプを用いることが可能である。
また、ＤＣモータ４をＡＣモータとしてもよいし、ポンプ２を駆動するモータとして各種モータを使用可能であり、モータ以外の原動機を用いてもよい。
また、ポンプ２を駆動する原動機がモータ以外の場合には、モータ・コントローラ５に代えて、原動機の作動と停止を制御する制御装置を用いればよく、この制御装置が、上述の液体検知装置２０からの液体空信号が入力した場合に、作動中の原動機を停止する機能等の上述のモータ・コントローラ５の機能を有していればよい。
【００６０】
また、ネジ２４をタッピングネジに代えてシール剤が雄ねじの外周面にコーティングされたシール剤付きのネジとしてよい。シール剤付きのネジとしては、例えば、市販のものを用いることが可能である。管体２１には、シール剤付きのネジが螺合されるネジ孔を設けておき、このネジ孔にシール剤付きのネジを螺合するだけで、ネジ孔がシールされた状態となり、別途ネジ孔の部分にシール構造を設ける必要がなく、タッピングネジの場合と同様に手間の削減と構造の簡便化を図ることができる。この場合に管体２１は、必ずしも弾性材料からなるものでなくてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１ 薬液容器（タンク）
２ ポンプ
３ 吸水管
１４ ピーク部
２０ 液体検知装置
２１ 管体
２２ 回路基板（液体検知センサ）
２４ ネジ（電極、液体検知センサ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプ（２）に供給される液体が無くなったことを検知して、前記ポンプ（２）を停止させるための液体検知装置（２０）であって、前記ポンプ（２）の吸水管（３）の一部を構成する管体（２１）に液体検知センサ（２２，２４）を設け、前記管体（２１）をポンプ（２）の吸水管（３）となる部分に接続したことを特徴とする液体検知装置（２０）。
【請求項２】
前記吸水管（３）が、液体を貯留するタンク（１）とポンプ（２）との間に配管され、
前記吸水管（３）は、この吸水管（３）のポンプ（２）側端部およびタンク（１）側端部よりも高くされるとともに、上流側が上り傾斜で下流側が下り傾斜となるピーク部（１４）を有し、このピーク部（１４）に前記液体検知センサ（２２，２４）を備えた前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体検知装置（２０）。
【請求項３】
前記ピーク部（１４）の前記吸水管（３）が前記ポンプ（２）側に向って下り傾斜する部分に前記液体検知センサ（２２，２４）を備える前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体検知装置（２０）。
【請求項４】
前記液体検知センサ（２２，２４）が、電極に接続されて液体の有無を検知し、この液体の有無に基づく信号を出力する回路基板（２２）と、この回路基板（２２）を前記管体（２１）に固定するネジ（２４）とを備え、前記ネジ（２４）が前記回路基板（２２）に電気的に接続されて前記電極として機能するとともに、前記ネジ（２４）の先端部が前記管体（２１）内に突出してこの管体（２１）内を流れる液体に接触可能とされ、かつ、前記ネジ（２４）がタッピングネジもしくはシール剤付きのネジとされ、前記ネジ（２４）がタッピングネジの場合に、前記管体（２１）が弾性材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体検知装置（２０）。
【請求項１】
ポンプ（２）に供給される液体が無くなったことを検知して、前記ポンプ（２）を停止させるための液体検知装置（２０）であって、前記ポンプ（２）の吸水管（３）の一部を構成する管体（２１）に液体検知センサ（２２，２４）を設け、前記管体（２１）をポンプ（２）の吸水管（３）となる部分に接続したことを特徴とする液体検知装置（２０）。
【請求項２】
前記吸水管（３）が、液体を貯留するタンク（１）とポンプ（２）との間に配管され、
前記吸水管（３）は、この吸水管（３）のポンプ（２）側端部およびタンク（１）側端部よりも高くされるとともに、上流側が上り傾斜で下流側が下り傾斜となるピーク部（１４）を有し、このピーク部（１４）に前記液体検知センサ（２２，２４）を備えた前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液体検知装置（２０）。
【請求項３】
前記ピーク部（１４）の前記吸水管（３）が前記ポンプ（２）側に向って下り傾斜する部分に前記液体検知センサ（２２，２４）を備える前記管体（２１）が配置されていることを特徴とする請求項２に記載の液体検知装置（２０）。
【請求項４】
前記液体検知センサ（２２，２４）が、電極に接続されて液体の有無を検知し、この液体の有無に基づく信号を出力する回路基板（２２）と、この回路基板（２２）を前記管体（２１）に固定するネジ（２４）とを備え、前記ネジ（２４）が前記回路基板（２２）に電気的に接続されて前記電極として機能するとともに、前記ネジ（２４）の先端部が前記管体（２１）内に突出してこの管体（２１）内を流れる液体に接触可能とされ、かつ、前記ネジ（２４）がタッピングネジもしくはシール剤付きのネジとされ、前記ネジ（２４）がタッピングネジの場合に、前記管体（２１）が弾性材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の液体検知装置（２０）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１４５１７８（Ｐ２０１１−１４５１７８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３０９（Ｐ２０１０−６３０９）
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【出願人】（３９１０２６００３）フジマイクロ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【出願人】（０００１４１１７４）株式会社丸山製作所 (134)
【出願人】（３９１０２６００３）フジマイクロ株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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