JP6639212B2 - エミッタおよび点滴灌漑用チューブ - Google Patents

Description

本発明は、エミッタおよび当該エミッタを有する点滴灌漑用チューブに関する。

以前から、植物の栽培方法の一つとして点滴灌漑法が知られている。点滴灌漑法とは、植物が植えられている土壌上に点滴灌漑用チューブを配置し、点滴灌漑用チューブから土壌へ、水や液体肥料などの灌漑用液体を滴下する方法である。近年、点滴灌漑法は、灌漑用液体の消費量を最小限にすることが可能であるため、特に注目されている。

点滴灌漑用チューブは、通常、灌漑用液体が吐出される複数の貫通孔が形成されたチューブと、各貫通孔から灌漑用液体を吐出するための複数のエミッタ（「ドリッパ」とも言われる）を有する。エミッタには、チューブの内壁面に接合して使用されるエミッタと、チューブに外側から突き刺して使用されるエミッタとが知られている。

前者のエミッタは、例えば、灌漑用液体を取り入れるための取水口を有する第１の部材と、灌漑用液体を排出するための排出口を有する第２の部材と、第１の部材および第２の部材の間に配置された膜部材とを有する。第１の部材、膜部材および第２の部材の順で重ねることにより上記エミッタが構成され、これをチューブの内壁面に接合することにより、合体している第１の部材および第２の部材のいずれもが、一部分でチューブに直接接合する。上記エミッタでは、灌漑用液体は、膜部材の弁座部への離間接近によって取水口が開閉することで当該エミッタに流入し、取水口と排出口との間の減圧流路を流れ、排出口から排出される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−０４６０９４号公報

一方で、点滴灌漑用チューブは、一般に長く、多数のエミッタを有する。このため、エミッタは安価に生産可能であることが求められる。また、点滴灌漑用チューブは、地表またはその近傍に配置されることがある。当該点滴灌漑用チューブ内の灌漑用液体は、地表で温められると、想定された温度（例えば２０℃）よりも明らかに高い温度、例えば４０〜５０℃、程度まで温められることがある。

特許文献１に記載のエミッタをポリエチレンのような汎用の単一の樹脂材料で作製すると、製造コストをある程度抑えることができる。しかしながら、汎用の樹脂材料で作製された上記エミッタでは、灌漑用液体の温度が想定された温度を超えると、上記膜部材が想定以上に変形し、その結果、灌漑用液体の吐出量の制限が想定したタイミングよりも早くに開始されて、灌漑用液体の吐出量が不十分となることがある。

本発明の目的は、温度に関わらずに所期の吐出量で灌漑用液体を吐出可能なエミッタおよびそれを有する点滴灌漑用チューブを提供することである。

本発明は、灌漑用液体を流通させるチューブの内壁面における、前記チューブの内外を連通する吐出口に対応する位置に接合されて前記チューブ内の前記灌漑用液体を前記吐出口から定量的に前記チューブ外に吐出するための樹脂製のエミッタであって、前記エミッタは、前記エミッタが前記チューブに接合されたときに前記チューブ内と連通する取水部と、前記取水部に連通しており、前記灌漑用液体を減圧させながら流す減圧流路を形成するための減圧流路部と、前記減圧流路部に連通しており、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第１の流量調整部と、前記減圧流路部および前記第１の流量調整部に連通しており、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第２の流量調整部と、前記第２の流量調整部に連通しており、前記エミッタが前記チューブに接合されたときに前記吐出口に面する吐出部と、を有し、前記第１の流量調整部は、弁座と、前記弁座に開口し、前記第２の流量調整部に連通している連通孔と、可撓性を有するとともに前記弁座とは離れて配置され、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力を受けたときに前記弁座に接近するダイヤフラム部と、を有し、前記ダイヤフラム部は、前記連通孔の開口部との間に隙間を有して配置される凸部を有し、前記凸部は、前記ダイヤフラム部が前記弁座に接近するに連れて前記連通孔に挿入されるとともに前記隙間が広くなる形状を有するエミッタ、を提供する。

また、本発明は、灌漑用液体を吐出するための吐出口を有するチューブと、前記チューブの内壁面の前記吐出口に対応する位置に接合している上記のエミッタと、を有する点滴灌漑用チューブ、を提供する。

本発明によれば、温度に関わらずに所期の吐出量で灌漑用液体を吐出可能なエミッタが提供され、またそれを有する点滴灌漑用チューブが提供される。

図１Ａは、本発明の一実施の形態に係る点滴灌漑用チューブの軸に沿う方向の断面図であり、図１Ｂは、当該点滴灌漑用チューブの軸に垂直な方向の断面図である。 図２Ａは、本発明の一実施の形態に係るエミッタの平面図であり、図２Ｂは、当該エミッタの図２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面を示す図である。 図３Ａは、本発明の一実施の形態におけるエミッタ本体の平面図であり、図３Ｂは、当該エミッタ本体の正面図であり、図３Ｃは、当該エミッタ本体の底面図であり、図３Ｄは、当該エミッタ本体の右側面図である。 図４Ａは、上記エミッタ本体の、図３ＡのＡ−Ａ線に沿う断面を示す図であり、図４Ｂは、当該エミッタ本体の、図３ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図である。 図５Ａは、本発明の一実施の形態における第１のダイヤフラム部の断面図であり、図５Ｂは、当該第１のダイヤフラム部の底面図であり、図５Ｃは、本発明の一実施の形態における第２のダイヤフラム部の断面図であり、図５Ｄは、当該第２のダイヤフラム部の底面図である。 図６Ａは、上記エミッタの常温低圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図６Ｂは、上記エミッタの常温中圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図６Ｃは、上記エミッタの常温高圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図である。 図７Ａは、上記エミッタの高温低圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図７Ｂは、上記エミッタの高温中圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図７Ｃは、上記エミッタの高温高圧条件下における第１および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図である。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係る点滴灌漑用チューブの軸に沿う方向の断面図であり、図１Ｂは、上記点滴灌漑用チューブの軸に垂直な方向の断面図である。点滴灌漑用チューブ１００は、図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、灌漑用液体を吐出するための吐出口１１２を有するチューブ１１０と、チューブ１１０の内壁面の吐出口１１２に対応する位置に接合しているエミッタ１２０とを有する。

チューブ１１０は、灌漑用液体を流すための管である。チューブ１１０は、通常、樹脂製であり、チューブ１１０の材料は、例えば、直鎖状低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンなどのポリエチレンである。チューブ１１０の軸方向に垂直な断面形状および断面積は、チューブ１１０の内部にエミッタ１２０を配置可能な範囲から適宜に決めることができる。

チューブ１１０の管壁には、チューブ１１０の軸方向において所定の間隔（例えば、２００〜５００ｍｍ）で灌漑用液体を吐出するための複数の吐出口１１２が形成されている。吐出口１１２の開口部の直径は、灌漑用液体を所望の流量で吐出可能な範囲から適宜に決めることができ、例えば、１．５ｍｍである。チューブ１１０の内壁面の吐出口１１２に対応する位置には、エミッタ１２０がそれぞれ接合される。

エミッタ１２０は、チューブ１１０の内壁面に接合している。エミッタ１２０は、例えば公知の接合方法によってチューブ１１０へ接合される。当該接合方法の例には、エミッタ１２０またはチューブ１１０を構成する樹脂材料の溶着、融着、および、接着剤による接着、が含まれる。

図２Ａは、エミッタ１２０の平面図であり、図２Ｂは、エミッタ１２０の図２ＡのＡ−Ａ線に沿う断面を示す図である。エミッタ１２０の大きさおよび形状は、所期の機能を発現可能な範囲において適宜に決めることができる。たとえば、エミッタ１２０の平面形状は、四隅がＲ面取りされた略矩形であり、エミッタ１２０の長辺方向の長さは、２５ｍｍであり、エミッタ１２０の短辺方向の長さは８ｍｍであり、エミッタ１２０の高さは２．５ｍｍである。

エミッタ１２０は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、エミッタ本体１３０と、それに合体している第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０とによって構成されている。

図３Ａは、エミッタ本体１３０の平面図であり、図３Ｂは、エミッタ本体１３０の正面図であり、図３Ｃは、エミッタ本体１３０の底面図であり、図３Ｄは、エミッタ本体１３０の右側面図である。また、図４Ａは、エミッタ本体１３０の、図３ＡのＡ−Ａ線に沿う断面を示す図であり、図４Ｂは、エミッタ本体１３０の、図３ＡのＢ−Ｂ線に沿う断面を示す図である。

エミッタ本体１３０は、樹脂材料で成形されており可撓性を有する。当該樹脂材料の例には、直鎖状低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンなどのポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、および、ゴム弾性を有する工業用材料、が含まれ、当該ゴム弾性を有する工業用材料の例には、エラストマーおよびゴムが含まれる。

エミッタ本体１３０は、その平面形状が略矩形であり、その底面の形状がチューブ１１０の内壁面に沿う凸曲面である。エミッタ本体１３０の上面および底面には、凹部、溝、凸部および貫通孔が適宜に配置されている。

より詳しくは、エミッタ本体１３０は、その上面側には、上記上面の中央部に開口する第１の円形凹部１３１と、第１の円形凹部１３１の中央部からさらに突出する第１の円柱部１３２と、エミッタ本体１３０の長手方向における第１の円形凹部１３１よりも一端側の上記上面に開口する第２の円形凹部１３３と、第２の円形凹部１３３の中央部からさらに突出する第２の円柱部１３４と、第１の円形凹部１３１の開口部に形成された、当該開口部よりも大きな環状の第１の切り欠き部１３５と、第２の円形凹部１３３の開口部に形成された、当該開口部よりも大きな環状の第２の切り欠き部１３６とを有している。第１および第２の円形凹部１３１、１３３の平面形状は、いずれも円形である。

また、エミッタ本体１３０は、第１の円形凹部１３１に開口する第１の孔１３７と、第１の円柱部１３２の中央部に開口する第２の孔１３８と、第２の円形凹部１３３に開口する第３の孔１３９および第４の孔１４０と、第２の円柱部１３４の中央部に開口する第５の孔１４１と、第２の円柱部１３４の上面の周縁および第５の孔１４１を連通する溝１４２とを有する。第１から第５の孔１３７〜１４１の平面形状は、いずれも円形である。

エミッタ本体１３０の上面からの、第１の円形凹部１３１および第２の円形凹部１３３の底面までの距離（深さ）は、いずれも同じである。

第１の円柱部１３２は、第１の円形凹部１３１の底面から突出しており、第２の円柱部１３４は、第２の円形凹部１３３から突出している。第１の円柱部１３２の高さおよび第２の円柱部１３４の高さは、いずれも、第１円形凹部１３１および第２の円形凹部１３３の深さ未満であり、そして、第１の円柱部１３２の高さは、第２の円柱部１３４の高さよりも低い。第１の円柱部１３２の頂面および第２の円柱部１３４の頂面は、いずれも平面であり、その平面形状は、いずれも円形である。

溝１４２は、第２の円柱部１３４の頂面に一本形成されている。溝１４２の平面形状は、直線状であり、溝１４２は、第２の円柱部１３４の頂面から一定の深さを有しており、当該頂面に対して水平な底面を有している。

また、エミッタ本体１３０は、第１の円形凹部１３１よりも他端側には、フィルタ部１４３と、フィルタ部１４３に配置されたスリット１４４とを有する。

フィルタ部１４３は、エミッタ本体１３０の上面に形成された微細な凹凸であり、大まかには、エミッタ本体１３０の他端側の縁に沿うＵ字型の第１の溝と、当該第１の溝からその外側に延出して上記第１の溝と外部とを連通する複数の第２の溝と、上記第１の溝からのその内側に延出する複数の第３の溝と、によって構成されている。上記第３の溝は、主に、エミッタ本体１３０の短手方向に沿って独立して延出しており、一部の第３の溝同士が互いに連通している。

スリット１４４は、エミッタ本体１３０の一側部に、エミッタ本体１３０の長手方向に沿って細長に開口している貫通孔であり、エミッタ本体１３０の上面側ではフィルタ部１４３における複数の上記第３の溝の底に開口している。

さらに、エミッタ本体１３０は、その底面側に、上記底面における一側部で上記長手方向に沿って延出する直線状の溝１４５と、溝１４５の他端側に連なる第１の減圧流路部１４６と、第１の減圧流路部１４６の他端側に連なる、エミッタ本体１３０の短手方向に延出する直線状の溝１４７と、溝１４７の一端側に連なり、上記底面の中心部で一端側に向けて延出する第２の減圧流路部１４８と、溝１４７の一端側に連なり、上記底面の他側部で一端側に向けて延出する第３の減圧流路部１４９と、第２の減圧流路部１４８よりも一端側の上記底面で上記長手方向に沿って延出する直線状の溝１５０と、溝１４７、溝１５０および第３の減圧流路部１４９よりも一端側の上記底面に形成された凹部１５１とを有している。

第１の減圧流路部１４６、第２の減圧流路部１４８および第３の減圧流路部１４９は、いずれも、その平面形状がジグザグ形状の溝である。当該ジグザグ形状は、例えば、当該減圧流路部の両側面から略三角柱形状の凸部が上記長手方向に沿って交互に配置された形状である。当該凸部は、例えば、平面視したときに、当該凸部の突端が上記両側面間の中心軸を超えないように配置されている。

溝１４５の底面には、スリット１４４が開口している。第２の減圧流路部１４８の一端部には、第１の孔１３７が開口している。溝１５０の他端部には、第２の孔１３８が開口しており、溝１５０の一端部には、第３の孔１３９が開口している。第３の減圧流路部１４９の一端部には、第４の孔１４０が開口している。凹部１５１の他端部には、第５の孔１４１が開口している。

凹部１５１は、上記底面の一端部まで至る。凹部１５１は、第１から第４の凸部１５２〜１５５を有する。第１の凸部１５２は、上記短手方向に沿って延出しており、上記長手方向において第５の孔１４１と重なる位置に配置されている。第２の凸部１５３は、上記短手方向における第１の凸部１５２の延長線上の第１の凸部１５２および凹部１５１の側壁のいずれとも離間する位置に配置されている。第３の凸部１５４は、凹部１５１の側壁から上記短手方向に沿って延出しており、上記長手方向において第２の凸部１５３と凹部１５１の側壁との隙間と重なる位置に配置されている。第４の凸部１５５は、上記短手方向における第３の凸部１５４の延長線上に沿って延出しており、上記長手方向において第１の凸部１５２と第２の凸部１５３の側壁との隙間と重なる位置に配置されている。

図５Ａは、第１のダイヤフラム部１６０の断面図であり、図５Ｂは、第１のダイヤフラム部１６０の底面図である。また、図５Ｃは、第２のダイヤフラム部１７０の断面図であり、図５Ｄは、第２のダイヤフラム部１７０の底面図である。

第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０も、樹脂製であり、可撓性を有する。当該樹脂材料の例には、直鎖状低密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンなどのポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、および、ゴム弾性を有する工業用材料、が含まれ、当該ゴム弾性を有する工業用材料の例には、エラストマーおよびゴムが含まれる。第１のダイヤフラム部１６０の樹脂材料は、エミッタ本体１３０のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第１のダイヤフラム部１６０の樹脂材料は、第２のダイヤフラム部１７０のそれと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第１のダイヤフラム部１６０は、その平面形状が円形である膜部１６１と、膜部１６１の中心部から起立する凸部１６２と、膜部１６１の周縁から起立する周壁部１６３とを有している。平面視したとき、膜部１６１の直径は、第１の円形凹部１３１の直径と同じであり、周壁部１６３の外径は、第１の切り欠き部１３５の直径と同じである。また、周壁部１６３の高さは、第１の切り欠き部１３５の深さよりもやや大きい。

凸部１６２の外形は、逆円錐台形状を有しており、膜部１６１から離れるに連れて凸部１６２の平面方向の断面形状の直径は、大きくなる。凸部１６２の膜部１６１からの突出高さは、第１のダイヤフラム部１６０が第１の円形凹部１３１を塞ぐように配置されたときに、凸部１６２の突端部が第２の孔１３８の開口部にわずかに侵入する位置となる高さである。また、凸部１６２の底面側の平面形状は、円環状であり、凸部１６２の平面視したときの突端部の外径は、第２の孔１３８の開口部の直径よりもわずかに小さい。凸部１６２の中心部は、逆円錐形状の空間となっており、凸部１６２の外周壁の厚さは、略均一である。

第２のダイヤフラム部１７０は、その平面形状が円形である膜部１７１と、膜部１７１の周縁から起立する周壁部１７３とを有している。平面視したとき、膜部１７１の直径は、第２の円形凹部１３３の直径と同じであり、周壁部１７３の直径は、第２の切り欠き部１３６の直径と同じである。また、周壁部１７３の高さは、第２の切り欠き部１３６の深さよりもやや大きい。

エミッタ１２０は、第１のダイヤフラム部１６０を、凸部１６２および周壁部１６３を第１の円形凹部１３１側にして第１の切り欠き部１３５に内嵌させ、また、第２のダイヤフラム部１７０を、周壁部１７３を第２の円形凹部１３２側にして第２の切り欠き部１３６に内嵌させることによって作製される。両円形凹部は、その開口部に上記の切り欠き部を有し、両ダイヤフラム部は、いずれも上記の周壁部を有することから、両ダイヤフラム部の膜部は、いずれも、上記円柱部の頂面から所期の距離だけ離れた位置に確実かつ容易に配置される。

第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０は、エミッタ本体１３０に接合させてもよい。当該接合は、前述したように、樹脂材料の溶着または融着によって行うことができ、あるいは接着剤による接着によって行うことができる。

フィルタ部１４３、スリット１４４および溝１４５は、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときにチューブ１１０内と連通する取水部を構成している。

また、第１の円形凹部１３１、第１の円柱部１３２、第１の孔１３７、第２の孔１３８および第１のダイヤフラム部１６０は、第２の減圧流路部１４８に連通しており、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第１の流量調整部を構成している。第１の円柱部１３２の頂面は、第１のダイヤフラム部１６０の膜部１６１に接近される弁座に相当している。第２の孔１３８は、当該弁座に開口し、後述の第２の流量調整部に連通している連通孔に相当している。

第１のダイヤフラム部１６０は、可撓性を有するとともに上記弁座とは離れて配置され、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力を受けたときに上記弁座に接近するように構成、配置されている。そして、第１のダイヤフラム部１６０は、上記連通孔の開口部との間に隙間を有して配置される凸部１６２を有しており、凸部１６２は、第１のダイヤフラム部１６０が上記弁座に接近するに連れて上記連通孔に挿入されるとともに上記隙間が広くなる逆円錐台形状を有している。

さらに、第２の円形凹部１３３、第２の円柱部１３４、第３から第５の孔１３９〜１４１、溝１４２および第２のダイヤフラム部１７０は、第３の減圧流路部１４９および上記第１の流量調整部に連通しており、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第２の流量調整部を構成している。第２の円柱部１３４の頂面は、第２のダイヤフラム部１７０の膜部１７１が着座可能な吐出側弁座に相当している。第５の孔１４１は、当該吐出側弁座に開口し、後述の吐出部に連通している吐出側連通孔に相当している。第２のダイヤフラム部１７０は、可撓性を有するとともに上記吐出側弁座とは離れて配置され、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力を受けたときに上記吐出側弁座に接近する吐出側ダイヤフラム部に相当している。

そして、前述したように、エミッタ本体１３０の底面がチューブ１１０の内壁面に接合される。こうして、図１Ａに示されるような点滴灌漑用チューブ１００が作製される。吐出口１１２は、エミッタ１２０の接合前に予めチューブ１１０に形成されていてもよいし、エミッタ１２０の接合後に形成されてもよい。

エミッタ本体１３０の底面に形成された凹部および溝がチューブ１１０の内壁面によって塞がれると、エミッタ１２０内部の灌漑用液体の流路および吐出部が形成される。すなわち、第１から第３の減圧流路部１４６、１４８、１４９は、上記取水部に連通しており、灌漑用液体を減圧させながら流す第１から第３の減圧流路をそれぞれ形成する。溝１４７は、第１の減圧流路から第２および第３の減圧流路に分岐する分岐流路を形成し、溝１５０は、上記第１の流量調整部から排出された灌漑用液体を上記第２の流量調整部に供給するための連絡流路を形成する。また、凹部１５１は、上記第２の流量調整部に連通し、吐出口１１２に面する吐出部を形成する。

点滴灌漑用チューブ１００における灌漑用液体の流れの概要を説明する。チューブ１１０内に供給された灌漑用液体は、フィルタ部１４３の溝を通ってスリット１４４を通り、溝１４５に供給される。上記灌漑用液体とは、例えば、水、液体肥料、農薬またはこれらのうちの二以上の混合液、である。灌漑用液体中の浮遊物は、フィルタ部１４３の溝に入り混むことができないので、上記浮遊物が除去された灌漑用液体は、スリット１４４を介して溝１４５（エミッタ１２０内）に供給される。

溝１４５に供給された灌漑用液体は、上記第１の減圧流路を通って減圧されながら上記分岐流路に供給される。当該分岐流路に供給された灌漑用液体の一部は、上記第２の減圧流路を通ってさらに減圧されながら上記第１の流量調整部に供給され、そして上記連絡流路を介して上記第２の流量調整部に供給される。また、上記分岐流路に供給された灌漑用液体の残りは、上記第３の減圧流路を通ってさらに減圧されながら上記第２の流量調整部に供給される。上記第２の流量調整部に供給された灌漑用液体は、チューブ１１０内の灌漑用液体の液圧に応じて調整された流量で上記吐出部に供給され、吐出口１１２から排出される。

点滴灌漑用チューブ１００の使用時には、吐出口１１２から、土や植物の根などの異物が侵入することがある。これらの異物の侵入は、凹部１５１に配置されている、第３の凸部１５４および第４の凸部１５５によって遮られ、次いでさらに第５の孔１４１側に配置されている第１の凸部１５２および第２の凸部１５３によって遮られる。こうして、当該異物の侵入による灌漑用液体の排出停止や流量低下などの流量の変動が防止される。

次いで、常温（例えば２０℃）でのエミッタ１２０による灌漑用液体の吐出量の制御を説明する。図６Ａは、エミッタ１２０の常温低圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図６Ｂは、エミッタ１２０の常温中圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図６Ｃは、エミッタ１２０の常温高圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図である。

灌漑用液体の温度が常温でその液圧が０ＭＰａである場合、灌漑用液体は、エミッタ１２０内を流れないことから、その内外での圧力の差は生じない。よって、第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０は、いずれも、図６Ａに示されるように、変形しない。

灌漑用液体の温度が常温かつその液圧が中圧（例えば０．０５ＭＰａ）である場合（常温中圧条件下）では、チューブ１１０内およびエミッタ１２０内の両方に灌漑用液体が流れる。

第１の流量調整部では、チューブ１１０内の灌漑用液体の液圧（外液圧）と、第１の円形凹部１３１内の灌漑用液体の液圧（内液圧）との差圧が生じる。内液圧は、第２の減圧流路における圧力損失によって外液圧よりも低くなり、第１の流量調整部における上記差圧は、通常、外液圧の上昇によって大きくなる。

第１のダイヤフラム部１６０は、上記差圧によって、図６Ｂに示されるように撓む。第１のダイヤフラム部１６０がより大きく撓むと、第１のダイヤフラム部１６０の凸部１６２が第２の孔１３８により深く挿入され、第２の孔１３８の開口部と凸部１６２との隙間がより大きくなる。その結果、第１の流量調整部では、上記差圧が大きくなると、当該隙間による灌漑用液体の圧力損失が減少する。

第２の流量調整部には、第１の流量調整部からのみならず、第３の減圧流路を介して灌漑用液体が供給される。第２の流量調整部における内液圧は、第１の流量調整部による圧力損失と第３の減圧流路による圧力損失とによって決まる。

第２のダイヤフラム部１７０は、図６Ｂに示されるように、チューブ１１０内の灌漑用液体の液圧と第２の円形凹部１３３内の灌漑用液体との差圧によって撓む。上記差圧が大きくなるに連れて第２のダイヤフラム部１７０がより大きく撓み、第２のダイヤフラム部１７０が第５の孔１４１の開口部に接近し、第５の孔１４１の開口部と第２のダイヤフラム部１７０との隙間が小さくなる。その結果、第２の流量調整部では、その上流側での上記差圧が大きくなると、当該隙間を通る灌漑用液体が流れにくくなり、灌漑用液体の流量が調整される。

灌漑用液体の温度が常温かつその液圧が使用上限（例えば０．１ＭＰａ）である場合（常温高圧条件下）では、図６Ｃに示されるように、第１のダイヤフラム１６０部は、最も大きく撓む。一方、エミッタ１２０の内部では、第１の流量調整部における第２の孔１３８の開口部と凸部１６２との隙間の大きさが最大となる。その結果、第２のダイヤフラム部１７０における第２の流量調整部の内液圧が最大になる。

このときの第２のダイヤフラム部１７０は、上記外液圧と内液圧との差圧によって上記のように大きく撓み、第２の円柱部１３２の頂面に当接する。その結果、第５の孔１４１は溝１４２を介して第２の円形凹部１３３と連通する。よって、使用上限圧力下では、灌漑用液体は、第２の流量調整部の内液圧と上記の溝１４２によって決まる所定の流量で吐出口１１２から排出される。

次に、高温（例えば４０〜５０℃）でのエミッタ１２０による灌漑用液体の吐出量の制御を説明する。図７Ａは、エミッタ１２０の高温低圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図７Ｂは、エミッタ１２０の高温中圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図であり、図７Ｃは、エミッタ１２０の高温高圧条件下における第１の流量調整部および第２の流量調整部の様子を模式的に示す断面図である。

灌漑用液体の温度が高温かつその液圧が０ＭＰａである場合は、常温かつ０ＭＰａの条件と同様に、灌漑用液体は、エミッタ１２０内を流れないので、その内外での圧力差は生じず、よって、第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０は、いずれも、図７Ａに示されるように、変形しない。

灌漑用液体の温度が高温かつその液圧が中圧（例えば０．０５ＭＰａ）である場合（高温中圧条件下）では、第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０は、いずれも前述の差圧によって変形する。ただし、第１のダイヤフラム部１６０および第２のダイヤフラム部１７０は、いずれも前述したように樹脂製であることから、高温中圧条件下では常温中圧条件下に比べて、より変形しやすい。

このため、高温中圧条件下では、常温中圧条件下に比べて、第１のダイヤフラム部１６０は、図７Ｂに示されるように、より大きく撓む。よって、高温中圧条件下では、常温中圧条件下に比べて、凸部１６２が第２の孔１３８により深く挿入され、第２の孔１３８の開口部と凸部１６２との隙間がより大きくなる。その結果、当該隙間による圧力損失がより小さくなる。

一方、第２のダイヤフラム部１７０も、高温中圧条件下では、常温中圧条件下に比べてより変形しやすい。しかしながら、高温中圧条件下では、第２の流量調整部の上流側での圧力損失のうちの第１の流量調整部による圧力損失は、常温中圧条件下におけるそれに比べてより小さくなる。したがって、高温中圧条件下では、常温中圧条件下に比べて、第２の流量調整部における内液圧がより高くなり、第２の流量調整部における差圧がより小さくなる。

その結果、第２のダイヤフラム部１７０の変形が抑制され、第２のダイヤフラム部１７０は、高温中圧条件下でも、常温中圧条件下と同程度に変形するにとどまる。よって、高温中圧条件下であっても、第５の孔１４１の開口部と第２のダイヤフラム部１７０との隙間は、常温中圧条件下のそれと同程度の大きさとなり、その結果、常温中圧条件下での流量と実質的に同じ流量で灌漑用液体が吐出口１１２から排出される。

灌漑用液体の温度が高温かつその液圧が使用上限（例えば０．１ＭＰａ）である場合（高温高圧条件下）では、図７Ｃに示されるように、常温高圧条件下と同様に、第１のダイヤフラム１６０部は、最も大きく撓む。一方、エミッタ１２０の内部では、第１の流量調整部における第２の孔１３８の開口部と凸部１６２との隙間の大きさが最大となる。その結果、第２のダイヤフラム部１７０における第２の流量調整部の内液圧が最大になる。

このときの第２のダイヤフラム部１７０は、上記外液圧と内液圧との差圧によって上記のように大きく撓み、第２の円柱部１３２の頂面に当接する。その結果、第５の孔１４１は溝１４２を介して第２の円形凹部１３３と連通する。よって、使用上限圧力下では、灌漑用液体は、第２の流量調整部の内液圧と上記の溝１４２によって決まる所定の流量で吐出口１１２から排出される。

高温高圧条件下では、常温高圧条件下に比べて、第１および第２のダイヤフラム部１６０、１７０のいずれもがより大きく撓みやすくなる。その一方で、第１のダイヤフラム部１６０がより大きく撓むと、第１の流量調整部における第２の孔１３８の開口部と凸部１６２との隙間がより大きくなり、当該隙間における圧力損失がより小さくなり、第２の流量調整部の内液圧がより大きくなり、第２の流量調整部における差圧がより小さくなる。

その結果、第２のダイヤフラム部１７０の変形が抑制され、第２のダイヤフラム部１７０は、高温高圧条件下でも、常温高圧条件下と同程度に変形するにとどまる。このように、高温高圧条件下の上記差圧と常温高圧条件下の上記差圧とが実質的に同じとなるようにエミッタ１２０が設計されることにより、圧力が同じで異なる温度の条件間での第２の流量調整部における流量調整の動作を実質的に同程度に設定することが可能となる。よって、高温高圧条件下における吐出口１１２からの灌漑用液体の流量は、常温高圧条件下におけるそれと実質的に同じとなる。

以上の説明から明らかなように、エミッタ１２０は、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときにチューブ１１０内と連通する上記取水部と、当該取水部に連通しており、取水部に供給された灌漑用液体を減圧させながら流す減圧流路を形成するための第１から第３の減圧流路部１４６、１４８、１４９と、第２の減圧流路部１４８に連通しており、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための上記第１の流量調整部と、第３の減圧流路部１４９および上記第１の流量調整部に連通しており、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための上記第２の流量調整部と、当該第２の流量調整部に連通しており、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときに吐出口１１２に面するべき上記吐出部とを有する。

そして、上記第１の流量調整部は、第１の円柱部１３２の頂面と、当該頂面に開口し、上記第２の流量調整部に連通している第２の孔１３８と、可撓性を有するとともに上記頂面とは離れて配置され、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力を受けたときに上記頂面に接近する第１のダイヤフラム部１６０とを有し、第１のダイヤフラム部１６０は、第２の孔１３８の開口部との間に隙間を有して配置される凸部１６２を有する。そして、凸部１６２は、第２の孔１３８とは非接触の逆円錐台形、すなわち、第１のダイヤフラム部１６０が上記頂面に接近するに連れて上記隙間が広くなる形状、を有する。

また、点滴灌漑用チューブ１００は、灌漑用液体を吐出するための吐出口１１２を有するチューブ１１０と、チューブ１１０の内壁面の吐出口１１２に対応する位置に接合しているエミッタ１２０とを有する。

したがって、第１の流量調整部において第１のダイヤフラム部１６０が大きく変形する程第２の孔１３８における圧力損失を低減させることにより、第２の流量調整部における内液圧の上昇がもたらされ、その結果、第２の流量調整部における流量の制限が緩和される。したがって、エミッタ１２０の吐出量は、両ダイヤフラム部１６０、１７０の変形量が外液圧に応じて変化しやすい中圧条件下においても、温度に関わらず、所期の量に制御される。よって、エミッタ１２０は、灌漑用液体の温度がある程度高くても、温度に関わらずに所期の吐出量で灌漑用液体を吐出することができ、点滴灌漑用チューブ１００は、エミッタ１２０を有することから、同じく、灌漑用液体の温度がある程度高くても、温度に関わらずに所期の吐出量で灌漑用液体を吐出することができる。

なお、第１のダイヤフラム部１６０は、第２のダイヤフラム部１７０と同じ樹脂材料で構成されていてもよいが、第１のダイヤフラム部１６０が第２のダイヤフラム部１７０に比べて高温時により曲がりやすい樹脂材料で構成されていることは、高圧条件下における常温時での灌漑用液体の吐出量と高温時での灌漑用液体の吐出量との差を小さくする観点からより一層効果的である。

第２のダイヤフラム部１７０の樹脂材料と第１のダイヤフラム部１６０の樹脂材料が同じである場合では、第２のダイヤフラム部１７０は、同じ圧力下であれば、高温の方がより第２の円柱部１３４の頂面に接触しやすい。第２のダイヤフラム部１７０の変形の温度依存性が第１のダイヤフラム部１６０のそれよりも小さいと、高温時に第２のダイヤフラム部１７０が第２の円柱部１３４に接触するタイミングをより遅くに調整することが可能なる。その結果、第２のダイヤフラム部１７０を、高温時であっても常温時と同じかそれに近いタイミングで第２の円柱部１３４の頂面に接触させるようにより容易かつ精密に設計する観点からより一層効果的である。

上記樹脂材料の温度変化による曲がりやすさは、例えば、灌漑用液体の想定される温度範囲内で樹脂材料の曲げ弾性率を求めることによって決めることが可能である。当該曲げ弾性率は、例えばＪＩＳ Ｋ７１７１：２００８（ＩＳＯ １７８：２００１）またはＪＩＳ Ｋ７１２７：１９９９（ＩＳＯ ５２７−３：１９９５）などの公知の規格に基づいて求めることが可能である。第２のダイヤフラム部１７０の樹脂材料、膜部１６１、１７１の厚さ、凸部１６２の外形は、例えば、第１のダイヤフラム部１６０の上記液圧による変形と、第２の孔１３８と凸部１６２との隙間の面積の増加量との関係や、上記液圧の増加と、そのときの第２のダイヤフラム部１７０（膜部１７１）から第２の円柱部１３４の頂面までの距離の減少量との関係、などから決めることが可能であり、これらの関係は、例えばコンピュータシミュレーションによる計算や試作品による実験などによって求めることが可能である。

凸部１６２の外形は、第１のダイヤフラム部１６０が第２の円柱部１３４の頂面に接近するに連れて、凸部１６２と第２の孔１３８との隙間が広くなる形状から適宜に決めることが可能であり、逆円錐台形に限定されない。たとえば、上記凸部の平面方向の断面形状は多角形であってもよいし、楕円形などの非円形であってもよい。また、上記凸部の縦断面形状における外形は、釣り鐘型（凸部の軸方向に沿って漸次拡大する外側への凸曲線を含む形状）であってもよいし、その逆に、凸部の軸方向に沿って漸次拡大する外側への凹曲線を含む形状であってもよい。さらに、上記第２の孔の開口部の平面形状も、上記凸部の平面方向の断面形状とは独立して、多角形であってもよいし、非円形であってもよい。

また、フィルタ部１４３における上記第１から第３の溝の側壁をアンダーカット部とする、いわゆるウエッジワイヤー構造とすると、フィルタ部１４３での目詰まりを抑制する観点からより一層効果的であり、好ましい。

本発明によれば、滴下すべき液体の温度に関わらず、当該液体の圧力によって適切な速度での液体の滴下が可能なエミッタを高い生産性で提供することが可能である。したがって、点滴灌漑や耐久試験などの、長期の滴下を要する技術分野への上記エミッタの普及および当該技術分野のさらなる発展が期待される。

１００ 点滴灌漑用チューブ
１１０ チューブ
１１２ 吐出口
１２０ エミッタ
１３０ エミッタ本体
１３１ 第１の円形凹部
１３２ 第１の円柱部
１３３ 第２の円形凹部
１３４ 第２の円柱部
１３５ 第１の切り欠き部
１３６ 第２の切り欠き部
１３７ 第１の孔
１３８ 第２の孔
１３９ 第３の孔
１４０ 第４の孔
１４１ 第５の孔
１４２、１４５、１４７、１５０ 溝
１４３ フィルタ部
１４４ スリット
１４６ 第１の減圧流路部
１４８ 第２の減圧流路部
１４９ 第３の減圧流路部
１５１ 凹部
１５２ 第１の凸部
１５３ 第２の凸部
１５４ 第３の凸部
１５５ 第４の凸部
１６０ 第１のダイヤフラム部
１６１、１７１ 膜部
１６２ 凸部
１６３、１７３ 周壁部
１７０ 第２のダイヤフラム部

Claims (3)

1. 灌漑用液体を流通させるチューブの内壁面における、前記チューブの内外を連通する吐出口に対応する位置に接合されて前記チューブ内の前記灌漑用液体を前記吐出口から定量的に前記チューブ外に吐出するための樹脂製のエミッタであって、
   前記エミッタは、
   前記エミッタが前記チューブに接合されたときに前記チューブ内と連通する取水部と、
   前記取水部に連通しており、前記灌漑用液体を減圧させながら流す減圧流路を形成するための減圧流路部と、
   前記減圧流路部に連通しており、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第１の流量調整部と、
   前記減圧流路部および前記第１の流量調整部に連通しており、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力に応じて灌漑用液体の流量を調整するための第２の流量調整部と、
   前記第２の流量調整部に連通しており、前記エミッタが前記チューブに接合されたときに前記吐出口に面する吐出部と、
   を有し、
   前記第１の流量調整部は、弁座と、前記弁座に開口し、前記第２の流量調整部に連通している連通孔と、可撓性を有するとともに前記弁座とは離れて配置され、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力を受けたときに前記弁座に接近するダイヤフラム部と、を有し、
   前記ダイヤフラム部は、前記連通孔の開口部との間に隙間を有して配置される凸部を有し、
   前記凸部は、前記ダイヤフラム部が前記弁座に接近するに連れて前記連通孔に挿入されるとともに前記隙間が広くなる形状を有する、
   エミッタ。
2. 前記第２の流量調整部は、吐出側弁座と、前記吐出側弁座に開口し、前記吐出部に連通している吐出側連通孔と、可撓性を有するとともに前記吐出側弁座とは離れて配置され、前記チューブ内の灌漑用液体の圧力を受けたときに前記吐出側弁座に接近する吐出側ダイヤフラム部と、を有し、
   前記ダイヤフラム部は、前記吐出側ダイヤフラム部に比べて、高温時により曲がりやすい樹脂材料で構成されている、
   請求項１に記載のエミッタ。
3. 灌漑用液体を吐出するための吐出口を有するチューブと、
   前記チューブの内壁面の前記吐出口に対応する位置に接合している、請求項１または２に記載のエミッタと、
   を有する、点滴灌漑用チューブ。

Images