JP2018023293A - 点滴灌漑システム - Google Patents

Abstract

【課題】灌漑用液体の温度が変化しても、灌漑用液体の吐出量を適切に制御し、灌漑用液体を定量的に吐出することができる点滴灌漑システムを提供する。
【解決手段】点滴灌漑システムは、チューブ、ポンプ、温度センサおよび流量調整部を有する。チューブは、灌漑用液体を吐出するための吐出口を有し、灌漑用液体を流通させる。ポンプは、灌漑用液体の供給源からチューブ内に灌漑用液体を供給する。温度センサは、吐出口から吐出される灌漑用液体の温度を測定する。流量調整部は、温度センサの測定結果に基づいて、チューブ内の灌漑用液体の流量を調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、点滴灌漑システムに関する。

植物の栽培方法の１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または土壌中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（例えば、特許文献１参照）。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。

特許文献１には、化学肥料および水を含む灌漑用液体を用いて点滴灌漑を行うための点滴灌漑システムが記載されている。特許文献１に記載の点滴灌漑システムは、水源と、チューブと、水源に混入した異物を除去するためのフィルタと、化学肥料を貯留するための貯留タンクと、貯留タンク内の化学肥料をチューブ内に注入するための注入器と、チューブ内の灌漑用液体をチューブ外に定量的に吐出させるための複数のエミッタと、を有する。水源は、フィルタを介してチューブの上流部に接続されている。貯留タンクは、注入器を介してチューブの、水源との接続部分よりも下流側に接続されている。エミッタは、土壌上に配置されているチューブの下流部において、チューブの軸方向に沿って所定の間隔でチューブの内壁面に取り付けられている。

特許文献１に記載の点滴灌漑システムでは、チューブ内を流れる水源からの水に、貯留タンクからの化学肥料を注入器で混合することによって得られる灌漑用液体が、エミッタによって定量的にチューブ外に吐出される。

米国特許出願公開第２０１３／０３３４３３４号明細書

一般的に、灌漑用液体の吐出量は、一定であることが好ましい。そこで、土壌中の水分量を測定したときの測定結果に基づいて、灌漑用液体の吐出量を一定となるように調整する点滴灌漑システムが知られている。通常、点滴灌漑システムは、チューブ内の流路を開閉するためのバルブを有する。当該バルブの開放時間を調整することによって、灌漑用液体の流量は調整されうる。

しかしながら、温度環境が変化すると、灌漑用液体の粘度が変化するため、チューブ内の灌漑用液体の流れやすさ（流量）も変化する。このため、バルブの開放時間によって灌漑用液体の流量を調整しようとすると、チューブ内の灌漑用液体の吐出量を適切に制御できないおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、灌漑用液体の温度が変化しても、灌漑用液体の吐出量を適切に制御し、灌漑用液体を定量的に吐出することができる点滴灌漑システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る点滴灌漑システムは、灌漑用液体を吐出するための吐出口を有する、前記灌漑用液体を流通させるためのチューブと、前記灌漑用液体の供給源から前記チューブ内に前記灌漑用液体を供給するためのポンプと、前記吐出口から吐出される前記灌漑用液体の温度を測定するための温度センサと、前記温度センサの測定結果に基づいて、前記チューブ内の前記灌漑用液体の流量を調整するための流量調整部と、を有する。

本発明に係る点滴灌漑システムは、灌漑用液体の温度に基づいて、灌漑用液体の吐出量を調整することができる。灌漑用液体の温度を測定するための温度センサは、安価であるため、点滴灌漑システムの低コスト化を実現することができる。

図１は、実施の形態１に係る点滴灌漑システムの構成を示す模式図である。 図２は、実施の形態２、３に係る点滴灌漑システムの構成を示す模式図である。 図３は、実施の形態２に係る点滴灌漑システムの部分拡大断面図である。 図４は、実施の形態３に係る点滴灌漑システムの部分拡大断面図である。 図５Ａ、Ｂは、流量減少部の動作を説明するための、エミッタの部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係る点滴灌漑システムについて、図面を参照して詳細に説明する。

［実施の形態１］
実施の形態１では、チューブ内の灌漑用液体を定量的にチューブ外に吐出させるためのエミッタを有さない点滴灌漑システムについて説明する。

（点滴灌漑システムの構成）
図１は、実施の形態１に係る点滴灌漑システム１００の構成を示す模式図である。なお、図１の矢印は、灌漑用液体の流れる方向を示している。図１に示されるように、点滴灌漑システム１００は、貯蔵タンク１１０、チューブ１２０、ポンプ１３０、フィルタ部１４０、バルブ１５０、温度センサ１６０および制御部１７０を有する。本実施の形態では、バルブ１５０および制御部１７０により、バルブ１５０より下流側に配置されているチューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整するための流量調整部が構成されている。

貯蔵タンク１１０は、灌漑用液体の供給源である。灌漑用液体の例には、水、液体肥料、農薬およびこれらの混合液が含まれる。灌漑用液体の温度が高いほど、灌漑用液体の粘度は低くなって、灌漑用液体はチューブ１２０内を流れやすくなる傾向にある。

チューブ１２０は、貯蔵タンク１１０からの灌漑用液体を流通させるための管であり、灌漑用液体が流れる流路を構成している。チューブ１２０は、送液用の５つの第１チューブ１２１ａ〜ｅおよび４つの点滴灌漑用の第２チューブ１２２を有する。

第１チューブ１２１ａ〜ｅには、灌漑用液体を外部に吐出するための吐出口１２３が形成されていない。第１チューブ１２１ａ〜ｅは、流路の上流部を構成しており、貯蔵タンク１１０および第２チューブ１２２を接続している。本実施の形態では、第１チューブ１２１ａの上流端は、貯蔵タンク１１０に接続されている。

第１チューブ１２１の数は、特に限定されず、必要に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、第１チューブ１２１の数は、５つである。第１チューブ１２１ａは、貯蔵タンク１１０およびポンプ１３０の間に配置されている。第１チューブ１２１ｂは、ポンプ１３０およびフィルタ部１４０の間に配置されている。第１チューブ１２１ｃは、フィルタ部１４０およびバルブ１５０の間に配置されている。第１チューブ１２１ｄは、バルブ１５０および第１チューブ１２１ｅの間に配置されている。第１チューブ１２１ｅは、第１チューブ１２１ｄおよび第２チューブ１２２の間に配置されている。４つの第２チューブ１２２は、第１チューブ１２１ｅの軸方向において、所定の間隔で接続されている。第１チューブ１２１ａ〜ｅの材料は、特に限定されず、例えば、ポリエチレンである。

第２チューブ１２２には灌漑用液体を外部に吐出するための吐出口１２３が形成されている。第２チューブ１２２は、流路の下流部を構成しており、土壌上または土壌中に配置される。第２チューブ１２２の数は、特に限定されず、土壌の面積に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、第２チューブ１２２の数は、４つである。第２チューブ１２２の材料は、特に限定されず、例えば、ポリエチレンである。

第１チューブ１２１ａ〜ｅおよび第２チューブ１２２の材料は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。本実施の形態では、第１チューブ１２１ａ〜ｅおよび第２チューブ１２２の材料は、互いに同じである。

前述のとおり、第２チューブ１２２は、灌漑用液体を吐出するための吐出口１２３を有する。吐出口１２３の数および位置は、灌漑用液体が供給される土壌の面積に応じて適宜調整されうる。本実施の形態では、吐出口１２３の数は、１つの第２チューブ１２２当り３つである。吐出口１２３の形状および大きさは、第２チューブ１２２内の灌漑用液体を第２チューブ１２２外に滴下することができればよい。吐出口１２３の例には、第２チューブ１２２の軸方向において、所定の間隔（例えば、２００ｍｍ〜５００ｍｍ）で形成された貫通孔が含まれる。当該貫通孔の直径は、灌漑用液体を吐出することができれば特に限定されず、例えば、１．５ｍｍである。また、異物によって当該貫通孔が目詰まりを生じるのを抑制する観点から、不織布が、貫通孔上に配置されていてもよいし、カバーが、灌漑用液体を流通させうる隙間を挟んで貫通孔上に配置されていてもよい。

吐出口１２３の他の例には、第２チューブ１２２の全体に形成された微細孔が含まれる。このとき、灌漑用液体は、第２チューブ１２２の表面から染み出すように吐出される。当該微細孔の直径は、灌漑用液体を吐出することができれば特に限定されず、例えば、６０μｍである。

ポンプ１３０は、貯蔵タンク１１０からチューブ１２０内に灌漑用液体を供給する。ポンプ１３０は、貯蔵タンク１１０より下流に配置されており、第１チューブ１２１ａを介して貯蔵タンク１１０に接続されている。ポンプ１３０は、灌漑用液体を貯蔵タンク１１０から吸引するとともに、ポンプ１３０の下流側に灌漑用液体を送り出すことができればよく、公知のポンプから適宜選択されうる。ポンプ１３０の種類の例には、ギヤポンプ、ねじポンプ、ベーンポンプ、ダイヤフラムポンプ、ピストンポンプおよびプランジャーポンプが含まれる。

フィルタ部１４０は、貯蔵タンク１１０からの灌漑用液体中に含まれる異物を除去する。フィルタ部１４０は、濾材および固定部を有する。濾材は、灌漑用液体中の異物を除去するための部材である。濾材の種類は、フィルタ部１４０により異物を除去できれば特に限定されず、例えば、樹脂製の不織布である。固定部は、濾材を流路内において保持しつつ、灌漑用液体を濾材に通過させるための部材である。異物の例には、泥や砂、ゴミなどの浮遊物および微生物が含まれる。フィルタ部１４０により異物を除去することによって、浮遊物の蓄積や、微生物の繁殖などによるチューブ１２０内で生じる目詰まりを抑制することができる。フィルタ部１４０は、点滴灌漑システム１００の各構成要素への異物の影響を除去する観点から、各構成要素の上流側に配置されていることが好ましい。本実施の形態では、フィルタ部１４０は、ポンプ１３０およびバルブ１５０の間の流路に配置されている。

バルブ１５０は、バルブ１５０より下流側に配置されているチューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。バルブ１５０は、流路を開閉することにより、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。バルブ１５０は、ポンプ１３０およびフィルタ部１４０より下流に配置されており、第１チューブ１２１ｃを介してフィルタ部１４０に接続されている。バルブ１５０の種類は、バルブ１５０により灌漑用液体の流量を調整することができれば特に限定されず、公知のバルブから適宜選択されうる。バルブ１５０の種類の例には、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、ニードルバルブ、ストップバルブ、チェックバルブ、スライドバルブ、ピストンバルブおよびロータリーバルブが含まれる。

温度センサ１６０は、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の温度を測定する。温度センサ１６０の位置は、温度センサ１６０が吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の温度を測定することができれば特に限定されない。したがって、温度センサ１６０は、吐出口１２３に配置される必要は無く、吐出口１２３から吐出される時の灌漑用液体の温度と同程度の温度の灌漑用液体が存在する箇所に配置されてもよい。たとえば、温度センサ１６０は、吐出口１２３から吐出される直前の灌漑用液体の温度を測定してもよいし、吐出口１２３から吐出された直後の灌漑用液体の温度を測定してもよい。前者の場合、温度センサ１６０は、吐出口１２３の近傍において第２チューブ１２２に形成されている貫通孔から挿入されていてもよい。後者の場合、温度センサ１６０は、吐出口１２３の開口部の近傍において、第２チューブ１２２外に配置されていてもよい。詳細については後述するが、流路の上流側から下流側に亘って配置されている各吐出口１２３からの灌漑用液体の吐出量を適切に調整する観点から、温度センサ１６０は、流路の最も下流側の吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の温度を測定することが好ましい。

温度センサ１６０は、測定結果を無線または有線によって、制御部１７０に送信する。温度センサ１６０の数は、特に限定されない。温度センサ１６０の数は、例えば、第２チューブ１２２の数と同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施の形態では、温度センサ１６０の数は、１つである。温度センサ１６０の種類は、灌漑用液体の温度を測定することができれば特に限定されない。温度センサ１６０の種類の例には、熱電対およびサーミスタ熱電対が含まれる。

制御部１７０は、ポンプ１３０の駆動を制御するとともに、バルブ１５０の開閉（本実施の形態では、バルブ１５０の開放時間）を制御する。本実施の形態では、制御部１７０は、温度センサ１６０の測定結果に基づいて、バルブ１５０の開放時間を調整することで、吐出口１２３からの灌漑用液体の吐出量（流量）がある程度一定となるように、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。制御部１７０は、制御装置、記憶装置、入力装置および出力装置を含む公知のコンピュータやマイコンなどによって構成される。

（点滴灌漑システムの動作）
次いで、点滴灌漑システム１００の動作について説明する。まず、制御部１７０がポンプ１３０を駆動させた際の、灌漑用液体の流れについて説明する。ポンプ１３０が駆動されると、貯蔵タンク１１０内の灌漑用液体は、第１チューブ１２１ａ、１２１ｂを通ってフィルタ部１４０に到達する。灌漑用液体がフィルタ部１４０を通過するとき、灌漑用液体に含まれる異物が除去される。フィルタ部１４０を通過した灌漑用液体は、第１チューブ１２１ｃを通ってバルブ１５０に到達する。バルブ１５０を通過した灌漑用液体は、第１チューブ１２１ｄ、１２１ｅおよび第２チューブ１２２を通って吐出口１２３に到達する。吐出口１２３に到達した灌漑用液体は、吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出され、土壌に供給される。

上記のように点滴灌漑システム１００を稼働させている間、制御部１７０は、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の温度を測定する。具体的には、制御部１７０は、温度センサ１６０に接触した灌漑用液体の温度に関するデータを取得する。そして、制御部１７０は、温度センサ１６０により測定された灌漑用液体の測定結果に基づいて、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。具体的には、制御部１７０は、バルブ１５０の開放時間を調整することにより、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。

ここで、温度センサ１６０の測定結果に基づいて、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する方法について説明する。一般的に、バルブ１５０の開放時間を長くすることにより、バルブ１５０より下流側のチューブ１２０に供給される灌漑用液体の流量を増加させることができる。そして、灌漑用液体の温度が高い場合と、灌漑用液体の温度が低い場合とにおいて、バルブ１５０を同じ時間開放すると仮定する。灌漑用液体は、温度の上昇に応じて粘度が低下するため、灌漑用液体の温度が高い場合は、バルブ１５０を通過し、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の吐出量は増加する。したがって、灌漑用液体の温度が高い場合、制御部１７０は、灌漑用液体の温度に起因する灌漑用液体の吐出量の増加を考慮して、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量が減少するようにバルブ１５０の開放時間を短くする。これにより、チューブ１２０外に吐出される灌漑用液体の吐出量を、一定となるように調整することができる。一方、灌漑用液体は、温度の低下に応じて粘度が増大するため、灌漑用液体の温度が低い場合は、バルブ１５０を通過し、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の吐出量は減少する。したがって、灌漑用液体の温度が低い場合、制御部１７０は、灌漑用液体の温度に起因する灌漑用液体の吐出量の減少を考慮して、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量が増加するようにバルブ１５０の開放時間を長くする。

また、点滴灌漑システム１００では、流路（チューブ１２０）の長さが長いほど、上流側を流れる灌漑用液体の温度と、下流側を流れる灌漑用液体の温度との温度差が大きくなる。したがって、流路の上流側から下流側に亘って配置されている各吐出口１２３からの灌漑用液体の吐出量を適切に調整する観点からは、温度センサ１６０は、前述のとおり流路の最も下流側の吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の温度を測定することが好ましい。これにより、温度環境の変化に起因する灌漑用液体の吐出量の変化量が最も多い下流部においても、吐出口１２３からの灌漑用液体の吐出量を適切に調整することができる。結果として、流路の上流側から下流側に亘って、各吐出口１２３からの灌漑用液体の吐出量を一定にすることができる。

以上のとおり、本実施の形態に係る点滴灌漑システム１００は、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整して、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の吐出量を一定にすることができる。

（効果）
本実施の形態に係る点滴灌漑システム１００は、灌漑用液体の温度に応じてチューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整することによって、灌漑用液体の吐出量を一定となるように調整することができる。したがって、点滴灌漑システム１００は、周囲の環境により灌漑用液体の温度が変化したとしても、灌漑用液体を定量的に吐出することができる。従来の点滴灌漑システムでは、土壌の水分量に応じて灌漑用液体の吐出量を調整しているのに対して、本実施の形態に係る点滴灌漑システム１００では、灌漑用液体の温度に応じて灌漑用液体の吐出量を調整している。一般的に、土壌の水分量を測定するための測定機器と比較して、温度センサ１６０は安価であるため、本実施の形態によれば、点滴灌漑システム１００の低コスト化を実現することができる。

［実施の形態２］
実施の形態２では、チューブ内の灌漑用液体を定量的にチューブ外に吐出させるためのエミッタを有する点滴灌漑システムについて説明する。本実施の形態に係る点滴灌漑システムで使用されるエミッタは、チューブ内の灌漑用液体の圧力によるフィルムの変形に応じて、流路内の灌漑用液体の流量を減少させる流量減少部（後述の実施の形態３参照）を有さない。

実施の形態２に係る点滴灌漑システム２００は、エミッタ２８０を有する点のみが実施の形態１に係る点滴灌漑システム１００と異なる。そこで、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

（点滴灌漑用チューブおよびエミッタの構成）
図２は、実施の形態２に係る点滴灌漑システム２００の構成を示す模式図である。図３は、実施の形態２に係る点滴灌漑システム２００の部分拡大断面図である。図３は、図２において破線で示される領域の部分拡大断面図であり、チューブ１２０の軸方向に沿う垂直断面図である。

図２および図３に示されるように、点滴灌漑システム２００は、貯蔵タンク１１０、チューブ１２０、ポンプ１３０、フィルタ部１４０、バルブ１５０、温度センサ１６０、制御部１７０およびエミッタ２８０を有する。

エミッタ２８０は、チューブ１２０内の灌漑用液体を吐出口１２３から定量的にチューブ１２０外に吐出させる。エミッタ２８０は、チューブ１２０の吐出口１２３に対応する位置に配置されている。本実施の形態では、エミッタ２８０は、吐出口１２３を覆うように第２チューブ１２２の内壁面に接合されている。

エミッタ２８０の形状は、第２チューブ１２２の内壁面に密着して、吐出口１２３を覆うことができれば特に限定されない。本実施の形態では、第２チューブ１２２の軸方向に垂直なエミッタ２８０の断面における、第２チューブ１２２の内壁面に接合する裏面の形状は、第２チューブ１２２の内壁面に沿うように、第２チューブ１２２の内壁面に向かって凸の略円弧形状である。エミッタ２８０の平面視形状は、四隅がＲ面取りされた略矩形状である。エミッタ２８０の大きさは、特に限定されない。本実施の形態では、エミッタ２８０の長辺方向の長さは２５ｍｍであり、短辺方向の長さは８ｍｍであり、高さは２．５ｍｍである。

エミッタ２８０は、互いに裏表の関係にある第１の面２８０１および第２の面２８０２を有する。エミッタ２８０には、第１の凹部２８０３、貫通孔２８０４、第２の凹部２８０５が形成されている。第１の凹部２８０３は、第１の面２８０１に形成されている。第２の凹部２８０５は、第２の面２８０２に形成されている。第１の凹部２８０３および第２の凹部２８０５は、貫通孔２８０４を介して互いに連通している。本実施の形態では、エミッタ２８０の第２の面２８０２と、第２チューブ１２２の内壁面とが互いに接合されている。

エミッタ２８０は、取水部２８１、接続流路２８２、減圧流路２８３および吐出部２８４を有する。

取水部２８１は、灌漑用液体をエミッタ２８０内に取り入れる。本実施の形態では、取水部２８１は、第１の凹部２８０３と、第１の凹部２８０３の底面に形成されている貫通孔２８０４とによって構成されている。

接続流路２８２は、取水部２８１および減圧流路２８３を接続する。接続流路２８２は、取水部２８１および吐出部２８４を繋ぐ流路内に配置されている。接続流路２８２の上流端は、取水部２８１に接続されており、接続流路２８２の下流端は、減圧流路２８３の上流端に接続されている。接続流路２８２は、第２の凹部２８０５の開口部が第２チューブ１２２によって閉塞されることで形成される。

減圧流路２８３は、取水部２８１から取り入れられた灌漑用液体の流量を減少させつつ、吐出部２８４に導く。減圧流路２８３も、取水部２８１および吐出部２８４を繋ぐ流路内に配置されている。減圧流路２８３の上流端は、接続流路２８２の下流端に接続されており、減圧流路２８３の下流端は、吐出部２８４に接続されている。減圧流路２８３も、第２の凹部２８０５の開口部が第２チューブ１２２によって閉塞されることで形成される。

減圧流路２８３の平面視形状は、ジグザグ形状である。減圧流路２８３には、互いに対向する一対の内側面から突出する略三角柱形状の凸部２８３１が、灌漑用液体の流れ方向に沿って交互に配置されている（図３では、一方の内側面から突出する凸部２８３１のみ示されている）。

吐出部２８４は、灌漑用液体をエミッタ２８０外に吐出する。吐出部２８４は、エミッタ２８０の第２の面２８０２において、吐出口１２３に対向するように配置されている。これにより、吐出部２８４に到達した灌漑用液体は、第２チューブ１２２の吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出される。吐出部２８４は、エミッタ２８０の第２の面２８０２に形成されている第２の凹部２８０５により構成されている。

エミッタ２８０は、可撓性を有する材料で形成されていてもよいし、可撓性を有しない材料で成形されていてもよい。エミッタ２８０の材料の例には、樹脂およびゴムが含まれる。当該樹脂の例には、ポリエチレンおよびシリコーンが含まれる。エミッタ２８０の可撓性は、弾性を有する樹脂材料の使用によって調整されうる。エミッタ２８０の可撓性の調整方法の例には、弾性を有する樹脂の選択や、硬質の樹脂材料に対する弾性を有する樹脂材料の混合比の調整などが含まれる。エミッタ２８０は、例えば、射出成形によって製造されうる。

（点滴灌漑システムの動作）
次いで、点滴灌漑システム２００の動作について説明する。灌漑用液体が貯蔵タンク１１０から第２チューブ１２２に到達するまでの過程は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。第２チューブ１２２内のエミッタ２８０に到達した灌漑用液体は、取水部２８１からエミッタ２８０内に取り込まれる。取水部２８１から取り込まれた灌漑用液体は、接続流路２８２を通って減圧流路２８３に流れ込む。灌漑用液体は、減圧流路２８３で減圧されつつ、吐出部２８４に流れ込む。最後に、吐出部２８４に流れ込んだ灌漑用液体は、第２チューブ１２２の吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出される。

本実施の形態でも、制御部１７０は、灌漑用液体の温度が高いほど灌漑用液体の流量が減少するように、また灌漑用液体の温度が低いほど灌漑用液体の流量が増加するように、バルブ１５０の開放時間を調整して、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。

以上のとおり、本実施の形態に係る点滴灌漑システム２００も、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整して、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の吐出量を一定にすることができる。

（効果）
本実施の形態に係る点滴灌漑システム２００は、実施の形態１と同様の効果を奏する。

なお、実施の形態２では、チューブ１２０の内壁面に接合されるエミッタ２８０を有する点滴灌漑システム２００について説明したが、本発明に係る点滴灌漑システムはこの態様に限定されない。たとえば、エミッタは、第２チューブ１２２の外側から吐出口１２３に配置されるエミッタ（例えば米国特許第４７１８６０８号明細書を参照）であってもよい。

［実施の形態３］
実施の形態３でも、チューブ内の灌漑用液体を定量的にチューブ外に吐出させるためのエミッタを有する点滴灌漑システムについて説明する。本実施の形態に係る点滴灌漑システムで使用されるエミッタは、チューブ内の灌漑用液体の圧力によるフィルム（ダイヤフラム）の変形に応じて、流路内の灌漑用液体の流量を減少させる流量減少部を有する。

実施の形態３に係る点滴灌漑システム３００は、エミッタ３８０を有する点のみが実施の形態１に係る点滴灌漑システム１００と異なる。そこで、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

（点滴灌漑用チューブおよびエミッタの構成）
図２は、実施の形態３に係る点滴灌漑システム３００の構成を示す模式図である。図４は、実施の形態３に係る点滴灌漑システム３００の部分拡大断面図である。図４は、図２において破線で示される領域の部分拡大断面図であり、チューブ１２０の軸方向に沿う垂直断面図である。

図２および図４に示されるように、点滴灌漑システム３００は、貯蔵タンク１１０、チューブ１２０、ポンプ１３０、フィルタ部１４０、バルブ１５０、温度センサ１６０、制御部１７０およびエミッタ３８０を有する。

エミッタ３８０は、チューブ１２０内の灌漑用液体を吐出口１２３から定量的にチューブ１２０外に吐出させる。エミッタ３８０は、チューブ１２０の吐出口１２３に対応する位置に配置されている。本実施の形態では、エミッタ３８０は、吐出口１２３を覆うように第２チューブ１２２の内壁面に接合されている。エミッタ３８０の形状および大きさの例は、実施の形態２のエミッタ２８０と同様である。

図４に示されるように、エミッタ３８０は、エミッタ本体３９０およびフィルム３９５を有する。エミッタ本体３９０は、互いに裏表の関係にある第１の面３９０１および第２の面３９０２を有する。エミッタ本体３９０には、第１の凹部３９０３、第１の貫通孔３９０４、第２の凹部３９０５、第２の貫通孔３９０６、第３の凹部３９０７、第３の貫通孔３９０８および第４の凹部３９０９が形成されている。第１の凹部３９０３および第３の凹部３９０７は、第１の面３９０１に形成されている。第２の凹部３９０５および第４の凹部３９０９は、第２の面３９０２に形成されている。フィルム３９５は、エミッタ本体３９０の第１の面３９０１上に配置されている。

第１の凹部３９０３および第２の凹部３９０５は、第１の貫通孔３９０４を介して互いに連通している。第２の凹部３９０５および第３の凹部３９０７は、第２の貫通孔３９０６を介して互いに連通している。第３の凹部３９０７および第４の凹部３９０９は、第３の貫通孔３９０８を介して互いに連通している。本実施の形態では、エミッタ本体３９０の第２の面３９０２と、第２チューブ１２２の内壁面とが互いに接合されている。

エミッタ本体３９０は、取水部３９１、接続流路３９２、流量減少部３９３および吐出部３９４を有する。

取水部３９１は、灌漑用液体をエミッタ本体３９０内に取り入れる。本実施の形態では、取水部３９１は、第１の凹部３９０３と、第１の凹部３９０３の底面に形成されている第１の貫通孔３９０４とによって構成されている。

接続流路３９２は、取水部３９１および流量減少部３９３を接続する。接続流路３９２は、取水部３９１および吐出部３９４を繋ぐ流路内に配置されている。接続流路３９２の上流端は、取水部３９１に接続されており、接続流路３９２の下流端は、流量減少部３９３に接続されている。接続流路３９２は、第３の凹部３９０７の開口部が第２チューブ１２２によって閉塞されることで形成される。

流量減少部３９３は、チューブ１２０内の灌漑用液体の圧力に応じて流路内の灌漑用液体の流量を調整する。流量減少部３９３の構成は、チューブ１２０内の灌漑用液体の圧力によるフィルム３９５の変形に応じて、流路内の灌漑用液体の流量を減少させることができれば特に限定されない。本実施の形態では、流量減少部３９３は、第２の貫通孔３９０６、第３の凹部３９０７、弁座部３９３１、連通溝３９３２、第３の貫通孔３９０８およびフィルム３９５の一部であるダイヤフラム３９５１によって構成されている。

第３の貫通孔３９０８は、第３の凹部３９０７の底面の中央部分に配置されており、吐出部３９４に連通している。弁座部３９３１は、第３の凹部３９０７の底面において、第３の貫通孔３９０８を取り囲むように、ダイヤフラム３９５１に面して非接触に配置されている。弁座部３９３１は、チューブ１２０を流れる灌漑用液体の圧力が設定値以上の場合に、ダイヤフラム３９５１が密着できるように形成されている。

弁座部３９３１のダイヤフラム３９５１が密着可能な面の一部には、第３の凹部３９０７の内部と第３の貫通孔３９０８を連通する連通溝３９３２が形成されている。弁座部３９３１にダイヤフラム３９５１が接触することによって、第２の凹部３９０７から吐出部３９４に流れ込む灌漑用液体の流量を減少させる。弁座部３９３１の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形状の凸部である。

ダイヤフラム３９５１は、フィルム３９５の一部である。ダイヤフラム３９５１は、第３の凹部３９０７の内部と第２チューブ１２２の内部との連通を遮断するように、かつ第３の凹部３９０７の開口部を塞ぐように配置されている。ダイヤフラム３９５１は、可撓性を有し、第２チューブ１２２内の灌漑用液体の圧力に応じて、弁座部３９３１に接触するように変形する。たとえば、ダイヤフラム３９５１は、第２チューブ１２２内を流れる灌漑用液体の圧力が設定値を超えた場合に第３の凹部３９０７側に歪む。具体的には、ダイヤフラム３９５１は、灌漑用液体の圧力が高くなるにつれて、弁座部３９３１に向かって変形し、やがて弁座部３９３１に接触する。ダイヤフラム３９５１が弁座部３９３１に密着している場合であっても、ダイヤフラム３９５１は、第２の貫通孔３９０６および第３の貫通孔３９０８を連通する連通溝３９３２を完全には閉塞しないため、第２の貫通孔３９０６を介して接続流路３９２から送られてきた灌漑用液体は、連通溝３９３２および第３の貫通孔３９０８を通って、吐出部３９４に送られる。

吐出部３９４は、灌漑用液体をエミッタ３８０外に吐出する。吐出部３９４は、エミッタ３８０の第２の面３９０２において、吐出口１２３に対向するように配置されている。これにより、吐出部３９４に到達した灌漑用液体は、第２チューブ１２２の吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出される。吐出部３９４は、エミッタ３８０の第２の面３９０２に形成されている第４の凹部３９０９により構成されている。

エミッタ本体３９０の材料の例は、実施の形態２のエミッタ２８０の材料と同様であるため、その説明を省略する。

フィルム３９５（ダイヤフラム３９５１）は、灌漑用液体の圧力により変形する。このとき、フィルム３９５は、フィルム３９５の温度が高温なほど、変形しやすい。フィルム３９５は、第３の凹部３９０７の開口部を塞ぐようにエミッタ本体３９０の第１の面３９０１上に配置されている。

フィルム３９５の形状および大きさは、エミッタ本体３９０や、エミッタ本体３９０に形成されている第３の凹部３９０７の形状および大きさに応じて適宜設定されうる。

フィルム３９５は、可撓性を有する材料で形成されている。フィルム３９５の材料は、所望の可撓性に応じて適宜選択されうる。フィルム３９５の材料の例には、樹脂およびゴムが含まれる。当該樹脂の例には、ポリエチレンおよびシリコーンが含まれる。フィルム３９５の可撓性も、弾性を有する樹脂材料の使用によって調整されうる。フィルム３９５の可撓性の調整方法の例は、実施の形態２のエミッタ２８０の可撓性の調整方法と同じである。また、フィルム３９５の厚みは、所望の可撓性に応じて適宜設定されうる。フィルム３９５は、例えば、射出成形によって製造されうる。

エミッタ本体３９０およびフィルム３９５は、いずれも可撓性を有する一種類の材料で成形されていることが好ましい。本実施の形態では、エミッタ本体３９０と、ダイヤフラム３９５１を含むフィルム３９５とは、可撓性を有する一種類の材料で別体として形成されている。このとき、フィルム３９５は、ダイヤフラム３９５１ではエミッタ本体３９０に接合されておらず、ダイヤフラム３９５１より外側の部分でエミッタ本体３９０に接合されている。エミッタ本体３９０とフィルム３９５との接合方法は、特に限定されない。エミッタ本体３９０とフィルム３９５との接合方法の例には、フィルム３９５を構成する樹脂材料の溶着や、接着剤による接着などが含まれる。

（点滴灌漑システムの動作）
次いで、点滴灌漑システム３００の動作について説明する。灌漑用液体が貯蔵タンク１１０から第２チューブ１２２に到達するまでの過程は、実施の形態１と同様であるため、その説明を省略する。第２チューブ１２２内のエミッタ３８０に到達した灌漑用液体は、取水部３９１からエミッタ３８０（エミッタ本体３９０）内に取り込まれる。取水部３９１から取り込まれた灌漑用液体は、接続流路３９２を通って流量減少部３９３に到達する。

ここで、流量減少部３９３の動作について説明する。図５Ａ、Ｂは、流量減少部３９３の動作を説明するためのエミッタ３８０の部分拡大断面図である。図５Ａは、第２チューブ１２２に灌漑用液体が送液されていない場合における断面図であり、図５Ｂは、第２チューブ１２２内の灌漑用液体の圧力が所定の設定値以上である場合における断面図である。

チューブ１２０内に灌漑用液体が送液される前は、フィルム３９５に灌漑用液体の圧力が加わらないため、ダイヤフラム３９５１は、変形していない（図５Ａ参照）。

チューブ１２０内に灌漑用液体を送液し始めると、ダイヤフラム３９５１が変形し始める。灌漑用液体の圧力が所定の設定値未満である状態では、ダイヤフラム３９５１が弁座部３９３１に密着していないため、取水部３９１から取り入れられた灌漑用液体は、流路（接続流路３９２、流量減少部３９３）を通って吐出部３９４に到達し、第２チューブ１２２の吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出される。

第２チューブ１２２内における灌漑用液体の圧力がより高くなると、ダイヤフラム３９５１がさらに変形する。ダイヤフラム３９５１が弁座部３９３１に近接するため、流路を通って吐出される灌漑用液体の液量は減少する。そして、第２チューブ１２２内における灌漑用液体の圧力がさらに高くなり、所定の設定値以上になると、ダイヤフラム３９５１が弁座部３９３１に接触して、流路を閉塞する（図５Ｂ参照）。この状態であっても、第２の貫通孔３９０６および第３の貫通孔３９０８は、連通溝３９３２を介して連通しているため、取水部３９１から取り入れられた灌漑用液体は、連通溝３９３２を通って、吐出部３９４に到達し、第２チューブ１２２の吐出口１２３から第２チューブ１２２外に吐出される。

本実施の形態に係る点滴灌漑システム３００では、制御部１７０によるチューブ１２０内の流量の調整方法が実施の形態１と異なる。そこで、本実施の形態に係る点滴灌漑システム３００におけるチューブ１２０内の流量の調整方法について説明する。

本実施の形態では、エミッタ３８０は、チューブ１２０内の灌漑用液体の圧力によるフィルム３９５の変形に応じて、流路内の灌漑用液体の流量を減少させる流量減少部３９３を有する。前述のとおり、流量減少部３９３を構成するフィルム３９５は、フィルム３９５の温度が高くなるほど歪みやすくなる。また、高温状態での使用によりフィルム３９５が変形すると、変形後の形状が長期（例えば、１日）に亘って保持される。このため、高温状態において変形したフィルム３９５は、一時的に変形前の元の形状に戻れなくなってしまい、ダイヤフラム３９５１および弁座部３９３１の間隔が狭い状態で維持される。この結果として、流量減少部３９３から吐出部３９４に流れ込む灌漑用液体の流量は減少し、第２チューブ１２２から吐出される灌漑用液体の吐出量が不足してしまうこととなる。

灌漑用液体は、温度が高くなるほど粘度が低くなるため、チューブ１２０内を流れやすくなるものの、高温状態でのフィルム３９５の変形によって、全体として灌漑用液体の吐出量は減少してしまう。したがって、本実施の形態では、制御部１７０は、灌漑用液体の温度が高いほど灌漑用液体の流量が増加するように、また灌漑用液体の温度が低いほど灌漑用液体の流量が減少するように、バルブ１５０の開放時間を調整して、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する。

以上のとおり、本実施の形態に係る点滴灌漑システム３００も、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整して、吐出口１２３から吐出される灌漑用液体の吐出量を一定にすることができる。

（効果）
本実施の形態に係る点滴灌漑システム３００も、実施の形態１と同様の効果を奏する。

なお、実施の形態１〜３では、バルブ１５０の開放時間を調整することで、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する点滴灌漑システム１００、２００、３００について説明したが、チューブ１２０内の灌漑用液体の流量を調整する手段はこれに限定されない。たとえば、点滴灌漑システムは、ポンプ１３０の回転数を調整することでチューブ１２０内の流量を調整してもよいし、バルブ１５０の開口量を調整することでチューブ１２０内の流量を調整してもよい。

また、実施の形態１〜３では、灌漑用液体の供給源が貯蔵タンク１１０である態様について説明したが、本発明に係る点滴灌漑システムはこの態様に限定されない。灌漑用液体の供給源の他の例には、川および池が含まれる。

本発明に係る点滴灌漑システムは、例えば温度環境の変化が大きい地域で使用される点滴灌漑システムとして有用である。

１００、２００、３００ 点滴灌漑システム
１１０ 貯蔵タンク
１２０ チューブ
１２１ａ〜ｅ （送液用）第１チューブ
１２２ （点滴灌漑用）第２チューブ
１２３ 吐出口
１３０ ポンプ
１４０ フィルタ部
１５０ バルブ
１６０ 温度センサ
１７０ 制御部
２８０、３８０ エミッタ
３９０ エミッタ本体
２８０１、３９０１ 第１の面
２８０２、３９０２ 第２の面
２８０３、３９０３ 第１の凹部
２８０４、３９０４ （第１の）貫通孔
２８０５、３９０５ 第２の凹部
３９０６ 第２の貫通孔
３９０７ 第３の凹部
３９０８ 第３の貫通孔
３９０９ 第４の凹部
２８１、３９１ 取水部
２８２、３９２ 接続流路
２８３ 減圧流路
２８３１ 凸部
３９３ 流量減少部
３９３１ 弁座部
３９３２ 連通溝
２８４、３９４ 吐出部
３９５ フィルム
３９５１ ダイヤフラム

Claims (5)

1. 灌漑用液体を吐出するための吐出口を有する、前記灌漑用液体を流通させるためのチューブと、
   前記灌漑用液体の供給源から前記チューブ内に前記灌漑用液体を供給するためのポンプと、
   前記吐出口から吐出される前記灌漑用液体の温度を測定するための温度センサと、
   前記温度センサの測定結果に基づいて、前記チューブ内の前記灌漑用液体の流量を調整するための流量調整部と、
   を有する、点滴灌漑システム。
2. 前記チューブの前記吐出口に対応する位置に配置され、前記チューブ内の前記灌漑用液体を前記吐出口から前記チューブ外に吐出させるためのエミッタをさらに有する、請求項１に記載の点滴灌漑システム。
3. 前記エミッタは、
   前記灌漑用液体を取り入れるための取水部と、
   前記灌漑用液体を吐出するための吐出部と、
   前記取水部および前記吐出部を繋ぎ、前記灌漑用液体を流通させる流路と、
   前記流路内に配置され、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力によるフィルムの変形に応じて、前記流路内の前記灌漑用液体の流量を減少させる流量減少部と、
   を有し、
   前記点滴灌漑システムの前記流量調整部は、前記灌漑用液体の温度が高いほど、前記灌漑用液体の流量を増加させる、
   請求項２に記載の点滴灌漑システム。
4. 前記エミッタは、
   前記灌漑用液体を取り入れるための取水部と、
   前記灌漑用液体を吐出するための吐出部と、
   前記取水部および前記吐出部を繋ぎ、前記灌漑用液体を流通させる流路と、
   を有し、
   前記エミッタは、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力によるフィルムの変形に応じて、前記流路内の前記灌漑用液体の流量を減少させる流量減少部を有しておらず、
   前記点滴灌漑システムの前記流量調整部は、前記灌漑用液体の温度が高いほど、前記灌漑用液体の流量を減少させる、
   請求項２に記載の点滴灌漑システム。
5. 前記点滴灌漑システムの前記流量調整部は、
   前記チューブ内の前記灌漑用液体の流量を調整するためのバルブを有し、
   前記バルブの開放時間を調整することで、前記チューブ内の前記灌漑用液体の流量を調整する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の点滴灌漑システム。

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