JP2005525806A - 毛管現象を用いた灌漑用の装置および容器 - Google Patents

Abstract

【課題】 供給圧力に関係なく一定流量の灌漑流体を供給するような、毛管現象を用いた灌漑用の装置を提供すること。
【解決手段】 灌漑流体を非常に小さな流量で土壌に供給する手段を有し、前記手段は導管（４）または灌漑用の容器（５）に連結する。灌漑流体を土壌に供給する手段は、導管（４）または灌漑用の容器に固定された支持部（１）の内部に設けられた一連の合成繊維組織（２）を有することを特徴とする。

Description

本発明は、容易に製造することができ、農業施設や家庭での使用に適用することができる、容器からの供給を受ける植木箱や植木鉢等の、毛管現象を用いた灌漑用の装置および容器に関する。

今日では、ドリップ（点滴）灌漑システムに用いられる２つの種類のプラスチック製の装置が知られている。

第１の公知の灌漑用の装置は、「極小導管ドリップ」とよばれるものである。これは最も広く知られており、経済的である。このような装置において、水は、予め設定されたドリップ流量に達するまで水圧を低下させるような極小の通路を通って送られる。流量は装置の外部に１時間あたりのリットル量（製造業者により測定される）として表示されるが、これは単に参照用として用いられるに過ぎない。すなわち、この参照値は当初は表示された値と異なっており、連続的に使用した後では、炭酸沈殿物により完全に詰まるまで流量が減少してしまう。

第２の公知の装置は、「膜ドリップ」とよばれるものである。この装置は、膜、好ましくはゴム製の膜に圧力が加えられたときに、ドリップに供給される水の圧力が０となるという原理に基づいている。この膜は、背面にスロット穴を有し、減少して予め設定された量となった水のみを通過させるようになっている。このような種類の装置は洗浄のために取り外し自在となっている。

しかしながら、この装置が第１のものよりも信頼できるものであっても、灌漑用の水の硬度は高いので結果は同様となる。

上述の２つの種類の装置から生じる主な問題点は、これらの装置は一定の流量を与えることができないということにある。このことは、極小の通路を通過する石灰石やマグネシウム沈殿物が、この通路を完全にまたは部分的に詰まらせることが原因となっている。このため、定期的なクリーニング、好ましくは低濃度の硝酸によるクリーニングが必要となる。

本発明による毛管現象を用いた灌漑用の装置および容器の目的は、当業者にとって公知の装置の問題点を解決するとともに、後述する他の利点を与えることにある。

本発明による植物に必要とされる流量を与えるための毛管現象を用いた灌漑用の装置は、灌漑流体を土壌に供給するための手段を有し、この手段は灌漑用の導管または容器に連結し、灌漑流体を土壌に供給する手段は、灌漑用の導管または容器に固定された支持部の内部に設けられた一連の合成繊維組織を有することを特徴としている。

このような特徴により、供給圧力に関係なく一定流量の灌漑流体を供給するような、毛管現象を用いた灌漑用の装置が得られる。また、このことは現在使用されているドリップシステムと比べて製造コストが比較的安価となることを示しており、農地開発の水分配ネットワークにおける使用や、植木鉢あるいは植木箱のような家庭での用途に適している。一本の極小導管のみを用いているのではないので、炭酸塩およびこれに類似する沈殿物は個々の通路に少しずつ堆積し、砂のような粒子は主要通路の異なる部分に沿って存在しているので、システム全体の機能が妨げられることはなく、さらに装置を連続的に使用しても沈殿物が部分的に除去されるという追加の利点を有している。また、一連の繊維は合成繊維組織から形成されているので、微生物により発生する腐敗作用を抑止することができる。実際に、ドリップ灌漑の供給配管が用いられた場所において、市場から得ることができる様々な種類およびモデルの全てのドリップは正確に作動することなく完全にまたは部分的に詰まってしまうことが確認されたが、この問題点は本発明の新しい装置により解決される。

一連の繊維は芯体から形成されていることが好ましい。このことにより、毛管のネットを容易に作り出すことができる。

また、合成繊維組織はナイロンからなることが好ましい。この材料は製造工程において容易に取り扱うことができ、結果として毛管現象を非常に大きく促進させるような膨張が得られる。このことにより、例えば一端をコップの水の中に入れると、グラスが完全に空になるまで一定のサイフォン現象のような低いレベルからの吸い上げが行われる。

本発明の実施の形態によれば、芯体は固定された支持部から０．５ｃｍ〜１０ｃｍの間の大きさ、好ましくは１ｃｍ〜２ｃｍの間の大きさだけ突出している。このことにより、灌漑が行われる領域の上方に芯体が配置されたときに、土壌および根による吸収が芯体の機能を向上させる。以前に記載した装置を用いたときには、このようなことは発生せず、土壌によって非常に簡単に詰まりが生じる。

芯体はピンまたは類似のものにより支持部に固定されていることが好ましい。このことにより、圧力が高い場合であっても、円筒の内部に配置された芯体を、圧力によりこの芯体が取り外されることを抑止するよう小さなピンにより固定することができる。

本発明の他の特徴によれば、少なくとも１つの前述の装置を下方部分に備え、容器の上方部分の真空度を制御する手段を有することを特徴とする容器が提供される。このことにより、静水圧が高くなることが抑止され、灌漑用の装置が毛管現象により機能する。

本発明の他の特徴によれば、容器の上方部分の真空度を制御する手段は、直径が０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲、好ましくは０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である微細な打ち抜き穴からなり、この打ち抜き穴は容器の側面において灌漑用の装置の接続レベルよりも上方に設けられている。このことにより、真空度は、流体が微細な打ち抜き穴を通って流出することを抑止するような大きさに維持される。このことは、流体の流出により生じる真空の補償を行うために、空気がゆっくりと流入することを促進している。また、ドリップが満杯の水で満たされている場合であっても、植木鉢上に設置されなければドリップ（点滴）されることはなく、このため培地に必要な流量を与えることができる。

本発明の第２の実施の形態によれば、容器の上方部分の真空度を制御する手段は、灌漑用の装置に用いられる組織に類似する組織の芯体からなる。この芯体は容器の側面において灌漑用の装置の接続レベルよりも上方に設けられている。このことにより、石灰による詰まりを抑止することができ、空気は芯体を通って流入する。空気の出口とドリップの入口が接近していることにより静水圧は最小となる。

本発明の他の実施の形態によれば、容器の上方部分の真空度を制御する手段は、容器を突き通る導管からなり、この導管の上端は当該容器から突出し、導管の下端は灌漑用の装置の接続レベルの近傍にある。このことにより、空気はわずかに上方レベルに到達するよう形成され、あるときには負の静水圧となるような最小限の正の静水圧を得ることができる。

容器を突き通る導管の下端は、灌漑用の装置の接続レベルよりも下方に配置され、この下端は容器の下方突出部内に設けられることが好ましい。

本発明の他の灌漑用の容器は、灌漑流体の供給ネットワークおよび真空度制御システムに接続する接続部を有している。このことにより、より多くの水量および容器を用いることが容易となる。

本発明の他のものは、上述の容器を有する灌漑システムであって、流体レベルが設定レベルよりも低下したときにシステムの容器に対して補給を行う手段を有する灌漑システムである。

前述の補給手段は、灌漑用のコンテナの出口において静水圧を小さな値で維持する浮ブイ、バルブまたは類似のものからなることが好ましい。

上述した全ての記載の理解を深めるために、いくつかの図面を添付して、非制限的な例により本発明の毛管現象を用いた灌漑用の装置および容器の実施の形態における実際のケースを概略的かつ個別に示す。

植物に必要とされる流量を与えるための、ドリップ灌漑や類似のものなどの毛管現象を用いた灌漑用の装置は、毛管現象によって灌漑流体を土壌に供給する手段を有しており、この手段は導管または灌漑用の容器に連結している。上記の灌漑流体を土壌に供給する手段は、固定された支持部の内部に設けられた一連の合成繊維組織を有しており、この支持部は導管または灌漑用の容器に固定されている。このようにして、毛管現象を用いて一定の流量の流体を供給する灌漑用の装置を得ることができる。

本発明は、装置に高い静水圧が与えられることがなく、圧力は実際には非常に低く、０または負圧となっており、このことにより流体が好ましくは毛管現象によって流出するという事実に基づいている。

本発明の装置は、農業開発および造園に適用可能である。

本発明の装置により与えられる流量は、ドリップの直径、用いられる繊維の種類および流体が通過する毛管の本数により決まる。なぜならば、装置は、各々の毛細導管が与えることができる流量を与えるからである。

合成繊維組織は芯体からなり、この芯体は毛管現象に関連するとともに、プラグ（栓）としての機能も果たし、このことにより、追加の肥料に加えて水または栄養物の流体の通過のみを許容することとなる。このことは、相当な一定の流量において実行され、接続しているネットワークからの圧力の差異の影響を受けにくくする。

図１に示すように、灌漑流体を土壌に供給する手段は、円筒形、円錐形またはこれらと類似の形状の小さな中空部材１を有しており、この中空部材１の内部には、芯体２の固定を容易にするためのねじ山が設けられている。部材１は、中空ネック部３が加えられることにより延伸しており、この中空ネック部３は従来の一般的な分配導管４に適合できるようになっている。

毛管の芯体２は円筒形の部材の内部に配置されており、基体に堅固に固定されている。高圧力のときには、芯体２を、圧力によりこの芯体２が取り外されることを抑止するようピンに固定することができる。

使用される芯体２は加工済のナイロンからなることが好ましい。このナイロンは毛管現象を促進させるよう膨張していることを特徴とし、このため、一端をコップ１杯の水の低水位に置いたときには、コップが完全に空になるまで連続的な吸い上げが行われる。しかしながら、芯体２はポリエチレンおよびポリアミドから構成されていてもよい。

図２に、灌漑用の容器５の第１の実施の形態を示す。この容器５はプラスチック物質からなり、側面に直径が０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの微細な打ち抜き穴６を有している。この打ち抜き穴は灌漑用の容器の接続レベルよりもわずかに上方に配置されている。このことにより、流体の流出により生じる真空の補償を行うために空気がゆっくりと流入して、流体が打ち抜き穴を通って流出することのないよう一定の真空度が維持される。容器の下方部分には芯体２が示されている。

図３に、灌漑用の容器７の第２の実施の形態を示す。この容器７は、微細な打ち抜き穴を有する代わりに、芯体２の設置レベルのわずかに上方に配置された小さな円筒形のチューブ８を有している。このチューブにもナイロンの芯体が充填されており、微細な打ち抜き穴６と同様の効果を得ることができる。この実施の形態は石灰による詰まりを抑止することができるという利点がある。本実施の形態では、空気が芯体８を介して流入する。

図４に、灌漑用の容器９の第３の実施の形態を示す。容器９は、芯体２の設置レベルよりも高いレベルに設置された空気流入用の導管１０を有している。この導管１０はプラスチック材料から構成することができ、プラグ１１を介して容器の内部に導入されている。導管１０は流体が供給されるレベルよりも上方に配置されており、導管の下端は容器の排出レベルの近傍に配置されているので、正または負の静水圧を得ることができる。

図５に、灌漑用の容器１２の第４の実施の形態を示す。容器１２は、その下方部分に下方突出部１３を有しており、空気導管１４の下端は、流体の流出を行う芯体２よりも下方に設けられている。

図６は、産業規模の農業の栄養分補給に用いられる、すなわち流量が多く、供給ネットワークに接続する導管１６を有する容器の数が多いときの本発明の容器１５を示す。この導管は空気を外に逃がす小さな部材１７を有している。容器１５の下方部分には一対の芯体２が示されている。

本発明によるドリップは農業施設に用いられるとともに、植木鉢や植木箱などの家庭用にも用いられることに留意すべきである。

植木鉢に用いられる場合には、本発明による毛管現象を用いた灌漑用の装置は、植物の根にとって必要な、水に浸すことや空気を除去することを行わなくても、土壌の最適な湿度を維持することができる。また、流体が植木鉢や植木箱の低位部分から溢れることがほとんどないという利点がある。流体が溢れてしまった場合には、このことは栽培土壌が不適切なものであることが原因となっているので、最も適した土壌を使用することが望ましい。植木鉢に用いられる灌漑用の容器は、容器の下方部分が適合する円錐形状のプラスチック基体上に配置することができる。このため、補給のためにボトルまたは容器を取り外しても、支持部が植木鉢に残っており、地面に落ちたり汚したりするような水分または土壌が容器の底部に現存することを避けることができる。

ねじ山が設けられたまたは容器の上部に押し通されたプラグは流体の供給を許容している。容器をチェックする際に、プラグを緩めることにより、真空状態が解除され、妥当な場合には追加の灌漑を行うことができる。各々の植木鉢における消費量の差異は、植木鉢の大きさ、植物の種類および大きさ、あるいは季節により大きく変化するので、本発明の装置を含む容器は様々な大きさのものを準備しなければならない。一旦最適な大きさが差し支えなく選択されると、容器は補給を行うことなく数日または数週間にわたる連続的な灌漑を確実に行う。

農業土壌に適した組成、肥料および有機物の適した含有率が適切な湿気を得て植物の成長を促進させるために必須となっている。通常、商業用施設の植木鉢に利用される土壌は、水と空気の適したバランスを得るのに完全に適合するようになっている。

上述の毛管現象を用いた灌漑用の装置および容器を作り上げる部品を製造するのに用いられる部材は、形状、寸法および含まれるべき全ての付属品の詳細とともに、本発明の目的とは無関係である。この部材は、本質的な性質に影響を与えず、本願の請求項により明確にされた範囲から離れない限りは技術的に同等の他のものに置き換えることができる。

合成繊維組織の芯体の取り付け手順を示す正面図である。 灌漑用の容器の第１の実施の形態を示す図である。 灌漑用の容器の第２の実施の形態を示す正面図である。 灌漑用の容器の第３の実施の形態を示す正面図である。 本発明による灌漑用の容器の他の実施の形態を示す正面図である。 供給ネットワークに接続する接続部を有する灌漑用の容器の正面図である。

上述の２つの種類の装置から生じる主な問題点は、これらの装置は一定の流量を与えることができないということにある。このことは、極小の通路を通過する石灰石やマグネシウム沈殿物が、この通路を完全にまたは部分的に詰まらせることが原因となっている。このため、定期的なクリーニング、好ましくは低濃度の硝酸によるクリーニングが必要となる。米国特許第４，８１９，３７５号には、上方へ開口した植物用の容器であって、底部壁と、この容器に隣接し、容器の底部にある膜に連通する開口を底部に有する貯蔵部と、この貯蔵部に関連して作動する区画とを備えた容器が記載されている。

Claims (13)

1. 植物に必要とされる流量を与えるための、ドリップ灌漑や類似のものなどの毛管現象を用いた灌漑用の装置であって、灌漑流体を非常に小さな流量で土壌に供給する手段を有し、前記手段は導管または灌漑用の容器に連結する灌漑用の装置において、
   灌漑流体を土壌に供給する手段は、導管（４）または灌漑用の容器に固定された支持部（１）の内部に設けられた一連の合成繊維組織を有することを特徴とする装置。
2. 一連の繊維は芯体（２）から形成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 合成繊維組織はナイロンからなることを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 芯体（２）は固定された支持部（１）から０．５ｃｍ〜１０ｃｍの間の大きさ、好ましくは１ｃｍ〜２ｃｍの間の大きさだけ突出することを特徴とする請求項１または２記載の装置。
5. 芯体（２）はピンまたは類似のものにより支持部（１）に固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の装置をその下方部分に少なくとも１つ備え、植物に必要とされる流量を与えるための毛管現象を用いた灌漑用の容器（５，７，９，１２）において、
   容器（５）の上方部分の真空度を制御する手段を有することを特徴とする容器。
7. 容器（５）の上方部分の真空度を制御する手段は、直径が０．３ｍｍ〜１ｍｍの範囲、好ましくは０．５ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲である微細な打ち抜き穴（６）からなり、この打ち抜き穴は容器（５）の側面において灌漑用の装置の接続レベルよりも上方に設けられていることを特徴とする請求項６記載の容器（５，７，９，１２）。
8. 容器（５）の上方部分の真空度を制御する手段は、灌漑用の装置に用いられる組織に類似する組織の芯体（２）からなり、前記芯体は容器（５）の側面において灌漑用の装置の接続レベルよりも上方に設けられていることを特徴とする請求項６記載の容器（５，７，９，１２）。
9. 容器（９）の上方部分の真空度を制御する手段は、容器（９）を突き通る導管（１０）からなり、この導管の上端は前記容器から突出し、導管の下端は灌漑用の装置の接続レベルの近傍にあることを特徴とする請求項６記載の容器（５，７，９，１２）。
10. 容器を突き通る導管（１４）の下端は、灌漑用の装置の接続レベルよりも下方に配置され、この下端は容器（１２）の下方突出部（１３）内に設けられることを特徴とする請求項９記載の容器（５，７，９，１２）。
11. 灌漑流体の供給ネットワークおよび真空度制御システムに接続する接続部を有することを特徴とする請求項６記載の容器（５，７，９，１２）。
12. 請求項１０記載の容器を有する灌漑システムであって、
    流体レベルが設定レベルよりも低下したときにシステムの容器に対して補給を行う手段を有することを特徴とするシステム。
13. 補給手段は浮ブイ、バルブまたは類似のものからなることを特徴とする請求項１２記載のシステム。

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