JP2002262679A - 灌漑用開閉装置 - Google Patents

灌漑用開閉装置

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JP2002262679A
JP2002262679A JP2001062931A JP2001062931A JP2002262679A JP 2002262679 A JP2002262679 A JP 2002262679A JP 2001062931 A JP2001062931 A JP 2001062931A JP 2001062931 A JP2001062931 A JP 2001062931A JP 2002262679 A JP2002262679 A JP 2002262679A
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    • F16K31/001Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by volume variations caused by an element soluble in a fluid or swelling in contact with a fluid
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、電源を必要とせず、安価で、
小型化が容易で、大規模な灌漑にも利用でき、長期間の
自動給水も可能な自動的に動作する灌漑用開閉装置を供
給することである。さらに、広大な農地や公園などの灌
漑を行う際に、場所による水はけの差や植物の種類に応
じた給水の調整をも単純な配管で可能にし、従来緑化が
困難であったコンクリートの壁面などの場所の緑化を可
能にすることである。本発明は上記の目的を通して、過
剰な灌漑による土壌と作物・植物における弊害を軽減
し、地球的規模で進行する環境劣化を防止しつつ食糧不
足を回避することを究極の目的としている。 【解決手段】本発明は、少なくともその一部が水分を透
過することができる容器に収められた吸水体の体積膨張
の圧力を直接的あるいは間接的に用いて給水管の開閉を
自動的に行うことを特徴とする灌漑用開閉装置である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は液体の開閉装置に関
し、特に植物に水を供給する灌漑用開閉装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、植物に自動的に給水する装置の多
くは、たとえば特許第2507378号のように、電気
的水分センサーと開閉バルブを組み合わせたシステムで
あり、電力を必要とするとともに高価である。電力を要
しない給水装置には、特開平11−239424のよう
に貯水容器内の空気圧や毛細管現象を利用したものなど
が考案されているものの、いずれも大規模な灌漑には利
用できず、かつ長期間にわたる自動給水は困難である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する問題点は、従来の装置が電力を必要とすること、高
価であること、小型化が困難であること、大規模な灌漑
に利用できないこと、長期間の自動給水が困難であるこ
となどである。更に、広大な農地や公園などの灌漑を行
う際に、場所による水はけの差や植物の種類に応じた給
水の調整を行うとき、極めて複雑で大規模な設備が必要
であることである。
【0004】
【発明の目的】本発明の目的は、電源を必要とせず、安
価で、小型化が容易で、大規模な灌漑にも利用でき、長
期間の自動給水も可能な自動的に動作する灌漑用開閉装
置を供給することである。更に、広大な農地や公園など
の灌漑を行う際に、場所による水はけの差や植物の種類
に応じた給水の調整をも単純な配管で可能にし、従来緑
化が困難であったコンクリートの壁面などの場所の緑化
を可能にすることである。
【0005】本発明は上記の目的を通して、過剰な灌漑
による土壌と作物・植物における弊害を軽減し、地球的
規模で進行する環境劣化を防止しつつ食糧不足を回避す
ることを究極の目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくともそ
の一部が水分を透過することができる容器に収められた
吸水体の体積膨張の圧力を直接的あるいは間接的に用い
て給水管の開閉を自動的に行うことを特徴とする灌漑用
開閉装置である。
【0007】
【作用(効果をもたらすための手段の働き)】吸水性を
有するたんぱく質やセルロースなどの天然素材あるいは
人工的に合成された吸水性高分子体などの素材の多く
は、水を吸収することで乾燥時の十倍以上にその体積を
増す。こうした吸水体を透水性のある容器に封じて、水
分を外部から供給すると、容器の内部に圧力を生じる。
この圧力は内部の水分が蒸発あるいは浸透などの作用で
外部に逃げることで減少する。
【0008】上記の容器内に生じる圧力によって柔軟性
を有する給水ホースの一部をつぶす、あるいは、シリン
ダー内のピストンなどを動作させて弁の開閉を行わせる
ことで、吸水体の体積膨張の圧力を直接的に用いた請求
項1の灌漑用開閉装置を作成できる。
【0009】また、給水管本管から分岐させた細管を別
に設けたセンサー用シリンダーに導き、細管の途中に上
記の直接的開閉装置を設けて、給水管本管の水圧で、柔
軟性を有する給水ホースの一部をつぶす、あるいはシリ
ンダー内のピストンなどを動作させて給水管本管に設け
た弁の開閉を行わせることで、吸水体の体積膨張の圧力
を間接的に用いた請求項2の灌漑用開閉装置を作成でき
る。
【0010】
【発明の実施の形態】
【構成の説明】つぎに、本発明の実施の形態について図
面を参照して詳細に説明する。
【0011】図1(a)を参照すると、本発明の実施の
形態の第一例は、柔軟性を有するチューブ101とそれ
を完全に被覆する透水性カバー102の間に吸水体10
3を入れ、柔軟性を有するチューブ101と透水性カバ
ー102の両端をホース取付け口105にホースバンド
104によって密着・固定した構造である。吸水体10
3が透水性カバー102から外部に漏出しないように、
透水性カバー102の材質を選定し、その取りつけは接
着剤を使用するなどして漏出点を作らないように行う。
【0012】本第一例では、柔軟性を有するチューブ1
01と透水性カバー102とは、各々の全体を単一素材
としたが、外部の水分が吸水体103に供給され、その
結果発生する圧力が内側のチューブの一箇所でも押しつ
ぶせる構造である限りにおいて、例えば、内側の円筒の
一部だけを柔軟性材料としたり、外側の円筒の一部だけ
を透水性材料としたりすることも可能である。また、柔
軟性を有するチューブ101の内側にチューブを扁平に
変形させる円盤などを挿入に、柔軟性を有するチューブ
101がつぶれやすくしてもよい。
【0013】つぎに、図2(a)を参照すると、本発明
の実施の形態の第二例は、シリンダー201にピストン
205を取りつけ、そのシリンダー201を水の入口2
10と出口211と弁の穴213を有する弁ブロック2
08にねじ込んで取りつける。ピストン205の上部に
取りつけたパッキングA204とシリンダー201の上
部開口部に取りつけた透水性カバー202の隙間に吸水
体203を封じ込める。ピストン205はシリンダー2
01内で、パッキングB207で支えられてスムーズに
上下に動くことができるようにするが、吸水体203が
膨張していないときは、ばね206によって上に押し付
けられている。ピストン205の下部にもパッキングC
209を取りつけ、ピストン205が下がったときにシ
リンダー201の弁の穴213をぴったり塞ぐようにす
る。
【0014】本第二例では、シリンダー201の上部開
口部の内径を下部の内径より大きくしている。絶対に必
要な要件ではないが、こうすることでより大きな力でピ
ストン205を下に押し付けることができる。ピストン
205をより大きな力で押し付けるには、吸水体203
が発生する圧力をてこなどの力を増幅する装置を介して
伝える方法も有効である。
【0015】つぎに、図3(a)を参照すると、本発明
の実施の形態の第三例は、上記の第一例もしくは第二例
に類する開閉装置301に給水管の水圧が常にかかって
いる水の入口に設けた分岐口316から水を導入し、開
閉装置301の水の出口からセンサーシリンダー302
に配管し、開閉装置301が開いたときにセンサーシリ
ンダー302内に水が導入されるようにする。センサー
シリンダー302にはセンサーピストン303を挿入
し、センサーピストン303がてこ306の力点308
を押し上げられる位置にセンサーシリンダー302を設
置する。センサーシリンダー302には水圧を逃がす小
さい穴305を設け、センサーシリンダー302内に水
圧がないときにはてこ306の力点308とセンサーピ
ストン303が引っ張られて下がっているようにばねA
304を設置する。
【0016】更に、てこ306の作用点309にピスト
ン310の上端が接するようにシリンダー弁ブロック3
17とその中に挿入されたピストン310を設ける。ピ
ストン310はパッキングA312によって支えられ、
シリンダー弁ブロック317内を上下に動けるようにす
る。また、ピストン310は、縮められたばねB311
によって、てこ306の作用点309に押し付けられて
いるようにする。さらにピストン310がてこ306に
よって押し下げられているときは、シリンダー弁ブロッ
ク317の弁の穴319をぴったり塞ぐようにピストン
310の下端にパッキングB313を取りつける。
【0017】以上の本発明の開閉装置の例を構成するの
に必須の材料である吸水体には多種多様な材料が応用で
きる。例えば、天然素材であるこんにゃくや海藻の繊維
など、合成素材であるデンプン系、カルボキシメチルセ
ルロース系、ポリアクリル酸系、ポバール系などの多数
のプラスチックが使用できる。開閉装置を設計する際
に、吸水時の膨張率や発生する圧力を考慮して素材を選
べばよい。
【0018】また、透水性カバーにも多種多様な材料が
応用できる。例えば、天然の皮革や繊維、板状にした木
炭、ポリビニルアルコールなどの合成の皮革や繊維が使
用できる。強度を補うためにステンレスやプラスチック
の網で表面を覆うか、透水性材料と高強度材料の複合素
材を使用してもよい。
【0019】上記の例で使用したシリンダーとピストン
の構造は、密閉性を有し直線運動が可能である構造であ
れば応用でき、例えばジャバラ構造などへの設計上の変
更が可能である。また、てこを利用した構造も、油圧装
置などへの設計上の変更が可能である。
【0020】なお、上記三例は全く同様の構造のまま、
油や有機溶剤などの液体一般の開閉装置としても機能さ
せることができる。その際は、制御したい液体に対して
耐性を有する材料を選択して装置を構成する必要があ
る。
【0021】
【動作の説明】まず、図1を参照して、上記第一例の動
作を説明する。外部から水分が供給されず、吸水体10
3が乾燥した状態では、図1(a)に示すように、吸水
体103の体積は小さく、柔軟性を有するチューブ10
1の中を水106が流れることができる。外部から水分
が供給されると、図1(b)に示すように、吸水体10
8は膨張してその圧力で柔軟性を有するチューブ107
がつぶされて、水106が止まる。
【0022】外部の水分がなくなると、膨張した吸水体
108から徐々に水分が失われ、図1(b)の状態から
図1(a)の状態に戻る。吸水体103の量や種類を変
えることで、上記の変化の速度を調節することができ
る。
【0023】つぎに、図2を参照して、上記第二例の動
作を説明する。外部から水分が供給されず、吸水体20
3が乾燥した状態では、図2(a)に示すように、吸水
体203の体積は小さく、ピストン205はばね206
によって押し上げられて、弁の穴213を水212が流
れることができる。外部から吸水体203に水分が供給
されると、図1(b)に示すように、吸水体214は膨
張してその圧力でピストン205は押し下げられて弁の
穴214は塞がれて、水212が止まる。
【0024】外部の水分がなくなると、膨張した吸水体
214から徐々に水分が失われ、図2(b)の状態から
図2(a)の状態に戻る。吸水体203の量や種類、さ
らにシリンダー201の弁ブロック208へのねじ込み
量を変えるなどすることで、上記の変化の速度を調節す
ることができる。
【0025】つぎに、図3を参照して、上記第三例の動
作を説明する。外部に水分が豊富に存在するとき、図3
(a)に示すように、開閉装置301は閉じた状態で、
センサーシリンダー302内に水が供給されず、センサ
ーピストン303は下がり、てこの力点308、作用点
309、ピストン310はともに下に押し下げられて、
弁の穴319は塞がれて水315は止まった状態にあ
る。
【0026】外部の水分がなくなると、図3(b)に示
すように、開閉装置301は開いた状態になり、センサ
ーシリンダー302内に水が供給され、センサーピスト
ン303は上がり、てこの力点308、作用点309、
ピストン310はともに上に押し上げられて、弁の穴3
19が開放され水315が流れる状態になる。
【0027】外部の水分が豊富になると、開閉装置30
1が閉じ、センサーシリンダー302内の水が水圧を逃
がす小さい穴305から抜けて、図3(b)の状態から
図3(a)の状態に戻る。
【0028】第三例の動作上の特徴は、閉状態(図3
(a))から開状態(図3(b))、あるいは開状態
(図3(b))から閉状態(図3(a))への移行が速
やかに起こり、半開きの状態が短時間であることであ
る。この特徴は、スプリンクラーを使用した灌漑の際の
ように、開状態時の時間当たりの給水量を一定にしたい
ときに適する。
【0029】
【実施例】
【実施例の構成の説明】ここでは、本発明の実施例とし
て具体的応用例を図面を参照して説明する。
【0030】図4は本発明の開閉装置を使用して鉢植え
に自動的に水を供給する実施例を示す。植木鉢A403
と植木鉢B404とに土壌A405と土壌B406とを
入れ、植物A412と植物B413とを栽培する際、一
本の導水管407に、それぞれの植物に適した異なる特
性を有する本発明の開閉装置A401と開閉装置B40
2とを土壌中に設置し、それぞれ給水管A408と給水
管B409とを接続する。導水管407内には、常に適
当な水圧が存在するようにする。例えば、植物A412
が乾燥を好み、植物B413が湿った環境を好む場合、
開閉装置A401には少量の水で閉状態になる開閉装置
を、開閉装置B402には多量の水で閉状態になる開閉
装置を用いる。そうすることで、植物A412には土壌
A405がかなり乾燥した状態になってはじめて水41
0が給水管408から自動供給され、植物B413には
土壌B406がわずかに乾燥した状態になると直ちに水
411が給水管409から自動供給される。土壌A40
5あるいは土壌B406の水分量がそれぞれの適量に達
すると、開閉装置A401あるいは開閉装置B402に
よってそれぞれの給水が自動的に止まる。
【0031】上記の例では鉢植えは2鉢であったが、も
っと多数の鉢植えにも同様に適用でき、しかもそれぞれ
の鉢植えに適した給水が自動的に行われるようにでき
る。
【0032】図5は本発明の開閉装置を使用して広大な
農地に自動的に水を供給する実施例を示す。耕作地A5
01と耕作地B502とに異なる作物を栽培する際、一
本の導水管504に、それぞれの作物に適した特性を有
する開閉装置A505と開閉装置B506とを多数取り
つけ、耕作地A501と耕作地B502とに埋設し、そ
れら開閉装置にそれぞれスプリンクラー503を接続す
る。導水管504内には、常に適当な水圧が存在するよ
うにする。
【0033】上記のようにすることで、耕作地A501
と耕作地B502とは異なる給水が自動的に行われ、同
一耕作地内の水分量は適量に均一化される。ここでは、
畑地を想定して説明したが、水田や池の水位を一定に保
つこともできる。その場合、水田や池毎に一個の本発明
の開閉装置を保ちたい水位の高さに設置すればよい。
【0034】図6は本発明の開閉装置を使用して公園や
庭園などに自動的に水を供給する実施例を示す。花壇6
01と芝生広場602とに一本の導水管603に、それ
ぞれの場所に適した特性を有する開閉装置A604と開
閉装置B605とを水の出口を開放したまま多数取りつ
け、花壇601と芝生広場602とに埋設する。導水管
603内には、常に適当な水圧が存在するようにする。
【0035】上記のようにすることで、広大な公園や庭
園などにも場所に応じた給水が自動的に行われる。しか
も給水設備は全て地下に埋設することができるため、公
園や庭園などの美観を損なうこともなく、その上で運動
を行う芝生の野球場、サッカーコート、テニスコート、
ゴルフ場などにも適用できる。
【0036】さらに、本発明の開閉装置をコンクリート
の壁面などに設置すると、その表面を湿った状態に保つ
こともできる。このように湿らせた表面に植物を着生さ
せれば、建物や橋などの表面を緑化することも可能であ
る。
【0037】
【発明の効果】第1の効果は、灌漑用水の節約である。
植物への水やりは通常の不足のないように過剰に行われ
る。しかし、本発明の開閉装置を用いた場合、水やりの
量は適量に制御されるため、灌漑用水の消費量が節約さ
れる。
【0038】第2の効果は、作物や植物の育成の増進で
ある。広大な農地などは一様に見えても土壌の水はけが
場所によって異なっている。本発明の開閉装置を用いた
場合、水やりの量は場所毎に土壌の湿りけに応じて制御
されるため、全農地で作物や植物の育成が増進される。
【0039】第3の効果は、灌漑作業の省力化である。
本発明の開閉装置はいったん設置すれば、水圧が限界量
以上に保たれる限り長期間にわたって無人で灌漑され
る。しかも運用に電力などのほかのエネルギーは一切必
要ない。電力供給が不安定な地方や国においても安定し
た自動灌漑が可能である。
【0040】第4の効果は、従来緑化が困難であった場
所の緑化である。本発明の開閉装置を用いれば、垂直な
コンクリートの壁面などを湿った状態に保つことが可能
で、湿らせた表面に植物を着生させれば、建物や橋など
の表面を緑化することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の第一例を示す断面模式
図。 (a)開状態 (b)閉状態
【図2】本発明の実施の形態の第二例を示す断面模式
図。 (a)開状態 (b)閉状態
【図3】本発明の実施の形態の第三例を示す断面模式
図。 (a)閉状態 (b)開状態
【図4】本発明の実施例の第一例を示す模式図。
【図5】本発明の実施例の第二例を示す模式図。
【図6】本発明の実施例の第三例を示す模式図。
【符号の説明】
101 柔軟性を有するチューブ 102 透水性カバー 103 吸水体 104 ホースバンド 105 ホース取付け口 106 水 107 つぶれたチューブ 108 膨張した吸水体 201 シリンダー 202 透水性カバー 203 吸水体 204 パッキングA 205 ピストン 206 ばね 207 パッキングB 208 弁ブロック 209 パッキングC 210 水の入口 211 水の出口 212 水 213 弁の穴 214 膨張した吸水体 215 縮んだばね 301 第一例もしくは第二例に類する開閉装置 302 センサーシリンダー 303 センサーピストン 304 ばねA 305 水圧を逃がす小さい穴 306 てこ 307 てこの支点 308 てこの力点 309 てこの作用点 310 ピストン 311 ばねB 312 パッキングA 313 パッキングB 314 水の入口 315 水 316 分岐口 317 シリンダー弁ブロック 318 水の出口 319 弁の穴 320 伸びたばねA 321 少量ずつ逃げる水 322 伸びたばねB 401 本発明の開閉装置A 402 本発明の開閉装置B 403 植木鉢A 404 植木鉢B 405 土壌A 406 土壌B 407 導水管 408 給水管A 409 給水管B 410 水A 411 水B 412 植物A 413 植物B 501 耕作地A 502 耕作地B 503 スプリンクラー 504 導水管 505 本発明の開閉装置A 506 本発明の開閉装置B 601 花壇 602 芝生広場 603 導水管 604 本発明の開閉装置A 605 本発明の開閉装置B
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成14年5月23日(2002.5.2
3)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0012
【補正方法】変更
【補正内容】
【0012】本第一例では、柔軟性を有するチューブ1
01と透水性カバー102とは、各々の全体を単一素材
としたが、外部の水分が吸水体103に供給され、その
結果発生する圧力が内側のチューブの一箇所でも押しつ
ぶせる構造である限りにおいて、例えば、内側の円筒の
一部だけを柔軟性材料としたり、外側の円筒の一部だけ
を透水性材料としたりすることも可能である。また、柔
軟性を有するチューブ101の内側にチューブを扁平に
変形させる円盤などを挿入して、柔軟性を有するチュー
ブ101がつぶれやすくしてもよい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正内容】
【0023】つぎに、図2を参照して、上記第二例の動
作を説明する。外部から水分が供給されず、吸水体20
3が乾燥した状態では、図2(a)に示すように、吸水
体203の体積は小さく、ピストン205はばね206
によって押し上げられて、弁の穴213を水212が流
れることができる。外部から吸水体203に水分が供給
されると、図2(b)に示すように、吸水体214は膨
張してその圧力でピストン205は押し下げられて弁の
穴214は塞がれて、水212が止まる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともその一部が水分を透過すること
    ができる容器に収められた吸水体の体積膨張の圧力を用
    いて給水管の開閉を自動的に行うことを特徴とする灌漑
    用開閉装置。
  2. 【請求項2】請求項1の灌漑用開閉装置によって給水管
    本管から分岐した細管の開閉を自動的に行い、給水管本
    管から分岐した細管の水圧によって給水管本管の開閉を
    行うことを特徴とする灌漑用開閉装置。
JP2001062931A 2001-03-07 2001-03-07 灌漑用開閉装置 Abandoned JP2002262679A (ja)

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