JPH09308396A - 負圧差灌水システム - Google Patents

負圧差灌水システム

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JPH09308396A
JPH09308396A JP12557396A JP12557396A JPH09308396A JP H09308396 A JPH09308396 A JP H09308396A JP 12557396 A JP12557396 A JP 12557396A JP 12557396 A JP12557396 A JP 12557396A JP H09308396 A JPH09308396 A JP H09308396A
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JP
Japan
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water
negative pressure
soil
permeable porous
pipes
Prior art date
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Pending
Application number
JP12557396A
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English (en)
Inventor
Hiroyoshi Okada
博義 岡田
Takaharu Yamamoto
隆晴 山本
Takashi Matsumoto
隆 松本
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 コンパクトで安価な負圧差灌水システムを提
供する。 【解決手段】 上部に土壌層2、その下方に貯水部3を
収納する容器1において、この土壌中には、透水性多孔
質管4が埋設され、この透水性多孔質管4内には貯水部
3からの水を負圧下で飽和させ、透水性多孔質管4に接
する土壌水の負圧と透水性多孔質管4内の負圧との差異
により、透水性多孔質管4内の水を土壌2中に毛管浸出
させるように構成された負圧差灌水システムであって、
透水性多孔質管4と貯水部を連結する流路もしくはその
枝管に伸縮可能でその容積が可変である部分を設け、そ
の部分に圧力を付加、解除して流路内に発生した気体を
流路内の水と共に押し出し、引き続いて水を吸入する操
作を行なうことにより、流路内の遊離空気を除去する手
段6を備えてなる負圧差灌水システム。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負圧差灌水システ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】水を効率的に利用するための節水灌漑法
の一つとして、負圧差灌水法がある。この方法は、19
34年にビー・イー・リビングストン(B.E.Livingsto
n)によって、初めて紹介されたものである。その原理
は、土壌中に埋設した多孔質管に水を飽和させ、この管
内の水圧を負圧とし多孔質管の接する土壌の負圧と管内
の負圧との差によって、灌水を行うものであり、土壌水
分の制御に好適な方式と言える。
【0003】この方法は、節水灌漑法としては、確かに
優れた方法であるが、実際に応用した場合、透水性多孔
質管内及び配管内の水中に含まれている溶存気体が温度
変化により気泡となって管内に滞留し、細孔の穴を塞ぐ
等の原因により、負圧差状態が維持されなくなり、水分
供給が途絶えるという大きな欠点を有し、普及のための
障害となっていた。1988年に谷川ら(文献:谷川寅
彦、矢部勝彦、手島一二 農業土木学会論文集 13
、pp17〜23(1988)、土壌別管内負圧の設定
法と気泡排除対策−地下灌漑に関する実験的研究(V
I))は上述の問題点を解決するため、透水性多孔質管
の継手部分にビニールホースを接続し、サイホンの原理
を応用して気泡排除を行う装置を提案しているが、貯水
槽のレベルを上下させる必要があり、簡便に用いるには
操作上の難点がある。また、透水性多孔質管内に発生し
た気泡をその上部に集め、注射器で取り除く方法もある
が、都度注射針をさし込む必要があり、操作が繁雑であ
り、何回も繰り返すことにより気密漏れの懸念もあり、
いずれも一般に普及するには至っていない。
【0004】連続的にこのシステムを維持するために
は、発生する遊離空気の除去が必須となるために色々の
検討がなされ、適宜ポンプを起動し水を流通循環させる
ことが固定観念として行なわれ、この問題点を解決する
方法として、特公平3−51373号公報に記載の如
く、真空ポンプにより負圧としながら水を循環させて気
泡を除去する方法や、特開平5−123065号公報の
ようにサイフォンの原理で、水を循環させて同様に気泡
を除去する方法が開発されているがポンプの耐用年数等
の問題もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記方法は気泡の除去
という点では良い方法で、水分の授受も円滑に行われ
る。しかしながら、実際に大規模に応用した場合、循環
系内の負圧値が場所によって変動し、そのため給水量が
異なってその結果、栽培作物の成長に差が出るという新
たな問題が惹起される。すなわち、水を循環する際に管
内において配管抵抗が生じ、給水側にある多孔質管と排
出側にある透水性多孔質管とでは、負圧の絶対値にかな
りの差を生ずるためにこの現象が起こることがある。こ
れは、実際に農地でこのシステムを大規模に実施しよう
として、透水性多孔質管を20〜30mも直列に連結し
た場合などに顕著に現れる。
【0006】また、極めて小規模な、例えば植木鉢をこ
の負圧差灌漑システムにより栽培管理しようとすると、
極めて高価なものとなる。そこで本発明者らは、このよ
うな種々の課題を解決し、コンパクトで安価な、かつ負
圧差灌水システムの利点を損なわないシステムを見い出
すべく種々検討を行い、水を常時循環させなくても意外
にも間欠的に気泡と配管内の水とを共に系外に排出し、
水を新たに吸入する操作を行うことで、その目的が十分
達成できることを見い出し本発明に到達した。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の要旨
は、上部に土壌層、その下方に貯水部を収納する容器に
おいて、この土壌中には透水性多孔質管が埋設され、こ
の透水性多孔質管内には貯水部からの水を負圧下で飽和
させ、透水性多孔質管に接する土壌水の負圧と透水性多
孔質管内の負圧との差異により、透水性多孔質管内の水
を土壌中に毛管浸出させるように構成された負圧差灌水
システムであって、透水性多孔質管と貯水部を連結する
流路もしくはその枝管に伸縮可能でその容積が可変であ
る部分を設け、その部分に圧力を付加、解除して、流路
内に発生した気体を流路内の水と共に押し出し、引き続
いて水を吸入する操作を行なうことにより、流路内の遊
離空気を除去する手段を備えてなる負圧差灌水システム
にある。以下、本発明を詳細に説明する。
【0008】
【発明の実施の形態】まず、本発明においては、容器の
上部に土壌層、そしてその下方に貯水部が収納される。
土壌層を構成する土壌は、天然土壌、及び培養土等の人
工土壌が一般的であるが、有機物を含まないものであっ
ても本発明の負圧差灌水システムにより、植物栽培に用
い得るものであれば、特に制限されない。本発明におい
ては、常時、植物に必須の水分を供給し得るので、保水
層としての土壌は比較的少量であってもよい。土壌層の
厚みは容器の大きさに応じて適宜選定しうる。
【0009】貯水部は、上記土壌中に後述する方法で浸
出させる水を貯えるものであり、植物育成に適したもの
であれば、水の種類は限定されない。この場合、必要に
応じて肥料や農薬等を溶解させておくことが出来る。貯
水部の大きさも容器の大きさに応じて適宜選定し得る
し、互いに導通させた複数の部分に分割することもでき
る。容器の形状は、各種のプランター、植木鉢等、任意
とすることができ、大きさも目的等により適宜選ぶこと
ができる。またその材質も特に制限されないが、例えば
プラスチックス、プラスチックス複合材等が好適であ
る。
【0010】本発明において、上記土壌層には、透水性
多孔質管が埋設される。埋設する深さは特に制約は無
く、土壌層の厚みにもよるが、通常土壌表面から5〜5
0cm程度が好ましい。浅過ぎる場合には地表の温度の
影響を受け易く、水分が蒸発し易い点で不利であり、深
過ぎる場合には植物の根域に水分を到達させることが困
難となるので好ましくない。
【0011】透水性多孔質管の材料は一般には透水性陶
磁器、透水性コンクリート、透水性多孔質ガラスが好ま
しいが、金属焼結体、ポリエチレン、ポリプロピレン、
ゴム等のプラスチックスを原料とした透水性多孔質成形
体、更にフィルター材料として利用できる素材を筒状に
成形したものなどが利用できる。水蒸気や水を通過させ
る関係から親水性の材料又は親水化処理した素材が好ま
しい。これらの透水性多孔質材料は孔径0.01〜20
0μm程度の範囲の孔を有することが望ましく、これよ
り細かい場合は使用中に目詰まりが起こり易い上に流体
の流動抵抗が大きいので水の流通性が悪く、またこれよ
り粗い場合には空気が流入し、負圧を保持するのが困難
となりやすい。特に望ましい孔径は0.1〜50μm程
度の範囲で、孔径分布が狭いものが特に好適である。特
に石英質の多い陶土を成形し、焼成して得られる孔径が
10μm前後の筒が好ましい。
【0012】これらの多孔質材料は通常筒状に成形して
透水性多孔質管として利用される。その内径、肉圧、長
さは特に制約は無いが、小さ過ぎると、水が流れる際の
抵抗が大きく、大き過ぎると内部で発生したり混入した
りした気泡を流し出すためには多量の水を循環させるこ
とが必要となる。したがって、通常、内径は3〜100
mm程度、好ましくは5〜50mm、肉厚は1〜30m
m程度、好ましくは3〜15mm、長さは特に制約は無
いが、材質に応じてセラミックスなど可撓性に乏しく、
たわみ応力で破損し易いものの場合には短かめに、プラ
スチック材料のように可撓性に富むものは長くして接続
箇所を少なくすることもできる。複数の多孔質管の接続
にはポリ塩化ビニル、ポリエチレンなどのチューブ、配
管材料を利用するのが一般的であり、金属製の配管、配
管接続具等を利用するのが好都合である。接続に際して
は、内部が滑らかなチューブ等を使用し、更には管径が
急激に変化しないようにして圧損が生じにくいような配
慮が好ましい。
【0013】本発明においては、この透水性多孔質管の
下部に設けられた貯水部の水を透水性多孔質管と導通さ
せ、多孔質管及び配管材料と貯水部との間の水の流路に
は水が飽和し、水は静止状態となり、管内の圧力は負圧
となる。負圧の調節は、例えば、目的とする形状に負圧
の生じる最低の高低差を設けることでよく、水の消費に
よって貯水部の水面の低下による負圧差の変化は目的と
する装置内において許容しうる範囲内の問題として解決
しうる。
【0014】本発明においては、このような構成を採る
ことにより、該透水性多孔質管に接する土壌水の負圧と
透水性多孔質管内の負圧の差異により、透水性多孔質管
内の水を土壌中に毛管浸出させることができる。この場
合、前記のように流路内の水は、静止状態にあるが、土
壌中に毛管浸出される量の水のみが貯水部より補給され
ることになる。なお、貯水部への水の供給は例えば貯水
部の液面上方に設けられた給水口から適宜行うことがで
きる。
【0015】本発明は、このような負圧灌水システムに
おいて、流路内の空気を除去しうる遊離空気除去手段を
備えてなる。すなわち、本発明においては、伸縮可能な
中空のゴム球や、蛇腹状の吸入・放出用流体吸・排出具
を流路内もしくはその枝管に設けておき、これを押した
り離したり、また圧縮したり、開放したりする操作を数
回程度繰り返すことにより、遊離した空気を流路内の水
と共に容易に系外に排出され負圧状態が容易に元の状態
に復帰することができる。
【0016】伸縮可能な中空のゴム球や、蛇腹状の吸入
・放出用流体吸・排出具の大きさは、流路内に充満され
ている水の総量に比較して大きければ、少数回の置換の
みで流路内に発生した気体を系外に排出できるが、小さ
い場合には必要な作動回数が増えることとなる。通常小
型のものであれば手で握ったり、離したりする操作で、
大型のものになればフイゴ式で、足で踏んだり離したり
する操作を繰り返すことになる。これらの操作は必要に
応じ適宜短時間で行なうことができるが、必ずしも毎日
実施することは必須ではない。
【0017】伸縮可能な中空のゴム球は流路に直列に装
着する場合には両端に開口部を有するゴム球が好まし
い。流路から枝管を作りこれに伸縮可能な中空のゴム球
や蛇腹状の吸入・放出用流体吸・排出具を装着する場合
には開口部が一ケ所のゴム球(ゴムスポイト)、プラス
チック製の蛇腹(例:ポリプロピレン性蛇腹式スポイ
ト)等を利用するのが好ましい。また、流路から水の吸
引口と放出口を側管として取り出しこれに蛇腹式の手動
ポンプを接続する場合には逆止弁付であればその形状は
特に制限されない。例えば、灯油の汲み出しに用いる石
油ポンプ、ゴムボートの空気入れとして用いられるフイ
ゴ式の足踏み式ポンプなどいずれをも利用することが出
来る。これらの遊離空気除去手段は例えば上記の装置内
に土壌層と貯水部との間に空間部を設け、そこに設置す
ることが出来る。又、側面部にフック等を設け、これに
掛けることも可能である。
【0018】図1は、本発明に係るシステムの一実施態
様を示す。容器1内には土壌層2と、その下方に貯水部
3が収納されており、土壌層2中には透水性多孔質管4
が埋設されている。多孔質管4は、チューブ5、5’に
より貯水部3の水と導通されている(7:給水口、8:
排水口)。負圧の設定は、貯水部3の水面と土壌(2)
中の多孔質管4との高低差により行なわれる。6は遊離
空気除去手段であり、たとえば図2〜図6に示すような
A〜E構成を採用しうる。 A …… 開口部を2ケ所に有するゴム球(逆止弁付ゴ
ム球) B …… 開口部が1ケ所のゴム球(スポイト)+逆止
弁 C …… 開口部が1ケ所のプラスチック性蛇腹(スポ
イト)+逆止弁 D …… 逆止弁付プラスチック性蛇腹(石油ポンプ) E …… 逆止弁付プラスチック性蛇腹(ゴムボート用
エアーポンプ) なお、図中9は水位計、10は底板を示す。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、コンパクトで安価な負
圧灌水システムを得ることができる。すなわち、負圧差
灌水栽培の長所を生かし、かつ灌水の労力や過灌水の害
を防ぎ植物栽培の容易化を達成しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の負圧差灌水システムの一実施態様を
示す図である。
【図2】 本発明における遊離空気除去手段6の一実施
態様を示す図である。
【図3】 本発明における遊離空気除去手段6の一実施
態様を示す図である。
【図4】 本発明における遊離空気除去手段6の一実施
態様を示す図である。
【図5】 本発明における遊離空気除去手段6の一実施
態様を示す図である。
【図6】 本発明における遊離空気除去手段6の一実施
態様を示す図である。
【符号の説明】
1 容器 2 土壌層 3 貯水部 4 透水性多孔質管 5 チューブ 5’チューブ 6 遊離空気除去手段

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部に土壌層、その下方に貯水部を収納
    する容器において、この土壌中には透水性多孔質管が埋
    設され、この透水性多孔質管内には貯水部からの水を負
    圧下で飽和させ、透水性多孔質管に接する土壌水の負圧
    と透水性多孔質管内の負圧との差異により、透水性多孔
    質管内の水を土壌中に毛管浸出させるように構成された
    負圧差灌水システムであって、透水性多孔質管と貯水部
    を連結する流路もしくはその枝管に伸縮可能でその容積
    が可変である部分を設け、その部分に圧力を付加、解除
    して、流路内に発生した気体を流路内の水と共に押し出
    し、引き続いて水を吸入する操作を行なうことにより、
    流路内の遊離空気を除去する手段を備えてなる負圧差灌
    水システム。
  2. 【請求項2】 伸縮可能でその容積が可変である部分の
    前後に逆止弁を設けることを特徴とする請求項1記載の
    負圧差灌水システム。
JP12557396A 1996-05-21 1996-05-21 負圧差灌水システム Pending JPH09308396A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006325460A (ja) * 2005-05-25 2006-12-07 Honey Steel Kk プランターと植栽方法
WO2014163145A1 (ja) 2013-04-03 2014-10-09 三井化学株式会社 植物栽培システムとそれを利用した栽培方法及びその製造方法

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KR20180090398A (ko) 2013-04-03 2018-08-10 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 식물 재배 시스템과 그것을 이용한 재배 방법 및 그 제조 방법
KR20200007092A (ko) 2013-04-03 2020-01-21 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤 식물 재배 시스템과 그것을 이용한 재배 방법 및 그 제조 방법

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