JP4862057B2

JP4862057B2 - サイホン装置の製造方法および自動水遣り装置

Info

Publication number: JP4862057B2
Application number: JP2009066097A
Authority: JP
Inventors: 雅樹硲
Original assignee: Wakayama Prefecture
Current assignee: Wakayama Prefecture
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP2010213650A

Description

本発明は、貯留した水をサイホン原理を利用して間欠的に放水するサイホン装置、およびこれを用いた自動水遣り装置に関するものである。

一般に、サイホン装置を用いた給水タンクとしては、連続給水される水槽内にサイホン装置が配備されていて、水槽内の水位が所定レベルに達するとサイホン作用によって水槽内の水を一気に放出するものが知られている。他方で、この給水タンクとして、水槽とサイホン装置が陶器で一体的に作られて分解できないようになっているものもある。

そして、液溜め容器に貯留した液の液位が所定レベルに達したときに逆Ｕ字型のサイホン管によって液を一挙に流出させて、花や野菜などに間欠的に給液する自動水やり装置が、下記の特許文献１に記載されている。

特開２００２−４５０６２号公報

上記従来のサイホン装置において、水槽と水流管が一体に構成されているものでは分解できないから、水流管内のメンテナンスができず、管内に砂、塵埃、藻などが溜まっても取り除くことができない。そのために、砂などが混入しやすく藻が繁殖することのある雨水を貯水して利用することは困難である。また、水槽と水流管が一体物であるということは１回の排水量が一定であるために、必要に応じて排水量を調整することはできない。そして、サイホン装置が陶器製の場合は、落としたり堅い物をぶつけたりすると割れるおそれがあり、重量があるうえ高価であった。
また、上記文献１記載の自動水やり装置では、サイホン管の材質が明らかでないが例えば金属管やガラス管を用いている場合、サイホン管を変形させて管内のメンテナンスを行なうということはできず、サイホン高さが一定であるのでサイホン管を延ばしたり短くしたりして１回の排水量を変更するということもできない。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、簡素な構成によりサイホン構造を容易に作れて、水流管内のメンテナンスを行なうことのできるサイホン装置および自動水遣り装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るサイホン装置の製造方法は、下向きに開口した流入口から上方に延びる第１上方水路、第１上方水路上端の第１越堤部から下向きに延びる第１下方水路、第１下方水路下端の第１潜堤部から上向きに延びる第２上方水路、および、第２上方水路上端の第２越堤部から下向きに延びて排出口につながる第２下方水路が形成された水流管と、水流管の第１下方水路内から第２下方水路内にかけて装入された空気抜き管とを備えていて、水流管の排出口を流入口よりも低位置に配置し、水流管の第２越堤部を第１越堤部と略同じ高さに配置するとともに、水流管の第１潜堤部の下方位置から第２越堤部の上方位置までの高さ位置の空気抜き管に導水孔を形成して成るサイホン構造を有するサイホン装置の製造方法であって、略直線状に形成された可撓性チューブで構成された水流管内に、略直線状に形成された可撓性チューブで構成された空気抜き管を装入する装入工程と、空気抜き管を装入された水流管を曲げてサイホン構造の形状に形成するサイホン構造形成工程と、サイホン構造の形状に形成された水流管を固定部材によって前記サイホン構造の形状に固定する固定工程とを備えていて、前記サイホン構造を成したときの水流管の第１潜堤部の下方位置から第２越堤部の上方位置までの間となる水流管内の位置に空気抜き管の導水孔が配置されるように、且つ、空気抜き管の排出口側の端部が水流管の排出口から露出しているように、前記装入工程において空気抜き管が水流管内に装入されることを特徴とする構成にしてある。

また、前記構成のサイホン装置の製造方法において、空気抜き管を装入された水流管を、サイホン構造形成工程でループ状に２回以上巻いてサイホン構造の形状に形成し、巻かれた水流管を固定工程で固定部材によってサイホン構造の形状に固定したことを特徴とするものである。

そして、本発明に係る自動水遣り装置は、請求項１または請求項２に記載の製造方法により製造されたサイホン装置の排出口側端部を水槽の底部を貫通させて成る給水タンクと、前記サイホン装置の排出口側端部と配管接続された散水ノズルとを備えて成るものである。

本発明に係るサイホン装置の製造方法によれば、水流管用と空気抜き管用の可撓性チューブを組み合わせ、更に水流管を固定部材によってサイホン構造の形状に保持するだけなので、入手容易で安価なサイホン装置を提供することができる。各可撓性チューブは簡単に変形されるので、構造が簡素なサイホン構造を容易に作ることができ、容易に分解してメンテナンスを行なうことができる。また、可撓性チューブは容易に切ったり継ぎ足したりできるので、水流管の排出口側のチューブを切って短くしたりそのチューブに別のチューブを継ぎ足して長くすることにより、１回分の排水量を容易に変更することができる。

また、空気抜き管を装入した水流管をループ状にして２回巻き、巻いた水流管を固定部材によってサイホン構造の形状に固定する場合、ループ形状は作りやすいのでサイホン構造をより簡単に形成することができる。また、ループ形状は固定部材で固定しやすいことから、少ない数の固定部材で且つ少ない手間で水流管をループ形状に保持することができる。

そして、本発明に係る自動水遣り装置によれば、サイホン装置の排出口側端部を水槽の底部に貫通させて成る給水タンクが間欠的に放水を行ない、この放水が散水ノズルから放出されるので、人手を介することなく自動で花や野菜に定期的に水遣りを行なうことができる。また、動力を使用しないので、エネルギーコストがかからず環境に優しいものとなる。

更に、給水タンクに貯留される水として雨水を用いるものでは、有料の水道水に替えて雨水を有効に利用することができる。また、自動水遣り装置のサイホン装置は容易に分解できるので、雨水由来の砂、塵埃、藻などが水流管内に経時的に溜まったとしてもメンテンナンスにより除去することができる。従って、自動水遣り装置へのサイホン装置の使用は極めて有用なものとなる。

本発明の一実施形態に係るサイホン装置および給水タンクの側断面図である。サイホン装置の原料たる可撓性チューブを示す正面図である。可撓性チューブと固定部材で構成したサイホン装置を示す側面図である。（ａ）〜（ｅ）はサイホン装置および給水タンクの動作を順次示す動作説明図である。（ｆ）〜（ｊ）は図４（ｅ）から続くサイホン装置および給水タンクの動作を順次示す動作説明図である。本発明の一実施形態に係る自動水遣り装置の概略構成図である。本発明の別の実施形態に係るサイホン装置の外観図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。
図１〜３において、この実施形態に係るサイホン装置１は、可撓性チューブで構成した水流管３と、水流管３よりも小径で水流管３内に装入される、可撓性チューブを用いた空気抜き管４と、所定形状（例えば、図３に示した側面視で略Ｍ字形状）に曲げられた水流管３をその形状に保持固定するために用いられる固定部材２３とから構成されている。固定部材２３は例えば輪ゴム、粘着テープ、紐などで構成される。

略Ｍ字形状の水流管３は、下向きに開口した流入口５から上方に延びる第１上方水路１０と、第１上方水路１０の上端となる第１越堤部７を中心に湾曲した湾曲部２０と、湾曲部２０から下向きに延びる第１下方水路１１と、第１下方水路１１の下端となる第１潜堤部８を中心に湾曲した湾曲部２１と、湾曲部２１から上向きに延びる第２上方水路２４と、第２上方水路２４の上端となる第２越堤部９を中心に湾曲した湾曲部２２と、湾曲部２２から下向きに延びる第２下方水路１２と、第２下方水路１２の下端に形成された排出口６とを有している。この水流管３において、排出口６は流入口５よりも低位置に開口しており、第１越堤部７と第２越堤部９は略同じ高さに配置されている。

給水タンク２は、サイホン装置１の水流管３の排出口６側端部が水槽１９の底部を貫通して設けられ、その貫通部分がリング状のシール部材１８により止水されて構成されている。この場合、サイホン装置１の流入口５は水槽１９の底面から高さＬの位置に配置されている。サイホン装置１の第１潜堤部８下方の水流管３の下面は水槽１９の底面から高さＭの位置に配置されている。この水流管３の下面の高さＭは流入口５の高さＬよりも高くされている。

空気抜き管４は、水流管３の第１下方水路１１内、第２上方水路２４内、および第２下方水路１２内にわたり一連に装入されている。空気抜き管４の流入口１３は第１越堤部７および第２越堤部９よりも僅かに高い位置に配置されている。空気抜き管４の排出口１４は水流管３の排出口６の近傍位置に開口している。空気抜き管４には、水流管３の第１潜堤部８の下方位置で上向きに屈曲した潜堤部１５が形成され、水流管３の第２越堤部９の上方位置で下向きに屈曲した越堤部１６が形成されている。そして、水流管３の第１潜堤部８の下方位置における空気抜き管４に、導水孔１７が形成されている。尚、導水孔１７は空気抜き管４の潜堤部１５から越堤部１６までであれば、どの位置でもどの向きに形成しても構わない。

サイホン装置１は、図２に示すような、例えば塩化ビニル製で大径の可撓性チューブ３Ａと、例えばポリエチレン製で小径の可撓性チューブ４Ａを用いて製作される。可撓性チューブ４Ａの流入口１３に近い部位には導水孔１７が形成されている。導水孔１７の孔径は水Ｗを空気抜き管４内に流入させることができ、かつ、後述する空気抜き動作時には空気を逃さない程度の大きさであればよい。尚、可撓性チューブ４Ａの長さと、導水孔１７の開口位置は可撓性チューブ４Ａが前記のように可撓性チューブ３Ａ内に装入された状態で可撓性チューブ３Ａを曲げて所定形状（例えば略Ｍ字形状）の水流管３にしたとき、可撓性チューブ３Ａの変形に伴って曲がった可撓性チューブ４Ａの流入口１３が水流管３内で所定高さにあり、導水孔１７が所定位置にあるように予め設定されている。そして、上記の可撓性チューブ３Ａとしては塩化ビニル製のものに限定されず可撓性を有するものであればよく、可撓性チューブ４Ａもポリエチレン製のものに限定されず可撓性を有するものであればよい。

そこで、可撓性チューブ４Ａの流入口１３側を排出口６から可撓性チューブ３Ａ内に装入し、排出口１４側端部が少し露出している状態にする。この状態で、可撓性チューブ３Ａを手で曲げて略Ｍ字形状にする。そして、３本の輪ゴムを固定部材２３，２３，２３として用いてその形状のままに保持固定すると、図３に示すようなサイホン装置１がいとも簡単に出来上がる。一方で、サイホン装置１を分解するときは、固定部材２３，２３，２３を外して水流管３および空気抜き管４を引っ張るだけで直線状になるので、チューブ内に砂、塵埃、藻などが溜まっていたとしても、簡単に取り除くことができる。

すなわち、このサイホン装置１のサイホン構造Ｓは、第１上方水路１０、湾曲部２０、第１下方水路１１、湾曲部２１、第２上方水路２４、湾曲部２２、および第２下方水路１２を有する水流管３、水流管３の第１下方水路１１から第２下方水路１２にわたって装入された空気抜き管４、水流管３における流入口５と排出口６の配置関係および第１越堤部７と第２越堤部９の配置関係、並びに、空気抜き管４における導水孔１７の存在、によって示される形状・構造および配置により構成される。

上記のように構成されたサイホン装置１および給水タンク２の作用を図４および図５を用いて説明する。
まず、給水タンク２上方の導水管３５から水Ｗが水槽１９に給水されると、水位ｈｗは次第に上昇し、水流管３の流入口５から第１上方水路１０内に流入する（図４（ａ））。そうして、上昇した水Ｗは第１越堤部７を越えて第１下方水路１１に流れ込み（図４（ｂ））、湾曲部２１内に溜まる。湾曲部２１内の水Ｗの一部は導水孔１７から空気抜き管４内に流入する（図４（ｃ））。そして、第１越堤部７から流れ込む水Ｗにより、第１上方水路１０の水位ｈ１と第２上方水路２４の水位ｈ２は徐々に高くなっていく、このとき、第２上方水路２４では排出口６側に空気の逃げ道があるが、第１下方水路１１では逃げ道がないので空気は圧縮されて内圧が高くなる。これにより、第１上方水路１０の水位ｈ１が第２上方水路２４の水位ｈ２よりも低くなる（図４（ｄ））。そのうち、空気抜き管４内の水Ｗが越堤部１６を越え排出口１４から排出され始めると（図４（ｅ）の矢印Ｈ）、第１下方水路１１上部の圧力バランスが大きく変化して、流入口１３と潜堤部１５の間の水Ｗは、排出口１４から排出される水Ｗに引かれるとともに第１下方水路１１内の空気圧により押圧される（図４（ｅ））。このサイホン現象により、空気抜き管４内の水Ｗはほぼ全量が押し出される（図５（ｆ））。

すると、第１下方水路１１内の空気が空気抜き管４を通って排出口１４から流出し、第１下方水路１１内上部の圧力が下がる。これにより、第１上方水路１０内の水Ｗ（図５（ｆ）の水位ｈ３）が第１越堤部７を一気に越え溢流Ｗａとして第１下方水路１１内に流れ込む（図５（ｇ）の矢印Ｇ）。第１下方水路１１内に流れ込んだ溢流Ｗａは、空気抜き管４内および水流管３内の全体に充満し、サイホン現象により空気抜き管４の排出口１４および水流管３の排出口６から勢いよく流出する（図５（ｈ）の矢印Ｈと矢印Ｊ）。そうして、水槽１７内の水位ｈｗが低下していき（図５（ｉ）の矢印ｋ）、図５（ｊ）に示すように、水流管３の流入口５の下まで低下する。このとき、第１下方水路１１内の水位ｈ１も第１潜堤部８まで下がる。その後は、導水管３５から流入し続ける水Ｗにより図４（ａ）の状態に戻り、図４（ａ）から図５（ｊ）までの状態が繰り返され、図５（ｈ）および図５（ｉ）で示した放水が間欠的に繰り返される。放水の発生間隔は、導水管３５からの給水速度により調整される。

上記したように、このサイホン装置１によれば、大小径の可撓性チューブ３Ａ，４Ａを組み合わせるだけなので、入手容易で安価で済む。また、可撓性チューブ３Ａ，４Ａは比較的丈夫であり簡単に変形できるので、構造が簡素なサイホン構造を容易に作ることができ、容易に分解してメンテナンスを行なうことができる。
一方で、底面積の異なる水槽１９を用いることにより１回分の排水量を変更できる。あるいは、第２下方水路１２における水流管３の長さ（すなわち図１の高さＭ）を変えることにより、１回分の排水量を変更することができる。この場合、可撓性チューブは容易に切ったり継ぎ足したりできるので、チューブを切って高さＭを低くしたりチューブを継ぎ足して高さＭを高くすることによって、排水量の変更を極めて容易に行なうことができる。

次に、上記のサイホン装置１を用いた自動水遣り装置を図６に示す。図示の自動水遣り装置３０は、既述した給水タンク２と、水滴４０を散布する散水ノズル３９を備えている。更に、この自動水遣り装置３０では、雨水を集める雨樋３１に導水管３３の一端がフィルタ３２を介して接続され、家屋の壁４１に設置された１次タンク３４に導水管３３の他端が投入されている。１次タンク３４のコックには導水管３５の一端が接続されており、導水管３５の他端は給水タンク２の水槽１９内に投入されている。サイホン装置１を備える給水タンク２の水流管３の排出口６側端部には、連結管３６の一端が接続され、連結管３６の他端は導水管３７に接続されている。導水管３７は、その途中に複数の枝管３８，３８，・・・が分岐接続されていて、それぞれの先端には散水ノズル３９，３９，・・・が取り付けられている。また、給水タンク２には、水道管４３に接続された蛇口４２からの水道水も供給できるようになっている。

この自動水遣り装置３０によれば、ポットＰに植えられた花Ｆに対し人手を介することなく自動的かつ間欠的に水滴４０を噴霧して水遣りを行なうことができる。この場合、サイホン装置１は再現性よく安定して作動するので、信頼性が高い。また、動力を使用しないので、エネルギーコストがかからず、環境に優しい装置を提供することができる。また、雨水を貯留して利用するので、水資源の有効利用を図ることができる。このように、雨水を利用する場合、砂、塵埃、藻などが水槽１９やサイホン装置１の水流管３の底部（例えば、湾曲部２１の底面）に溜まりやすくなるが、このサイホン装置１は容易に分解できるので、例え水流管３内に溜まったとしてもメンテンナンスにより除去できるという効果があり、自動水遣り装置３０への使用が極めて好適となる。

尚、上記の実施形態では、水流管３を側面視で略Ｍ字形状に形成したものを示したが、本発明はそれに限定されるものでない。例えば、図７に示すサイホン装置１ａも本発明に含まれる。このサイホン装置１ａは、水流管３および空気抜き管４がループ状に２回巻かれてサイホン構造の形状とされ、このループ形状にされた水流管３が輪ゴムなど２本の固定部材２３，２３によって固定される。
このサイホン装置１ａによれば、水流管３のループ形状は形を作りやすいので、サイホン構造をより簡単に形成することができる。また、少ない数の固定部材２３で且つ少ない手間で水流管３を固定することができる。因みに、既述したようなＭ字形状の水流管３および空気抜き管４を形づくることはいくぶん難しく、その形状に保持する場合も数多くの固定部材を用いなければならず、固定の手間もかかっていた。
尚、前記のように水流管３および空気抜き管４をループ状に巻いてサイホン構造の形状とする場合、サイホン装置１ａでは巻き回数を２回としたが、本発明における水流管および空気抜き管の巻き回数は３回以上であっても構わない。

１，１ａサイホン装置
２給水タンク
３水流管
３Ａ可撓性チューブ
４空気抜き管
４Ａ可撓性チューブ
５流入口
６排出口
７第１越堤部
８第１潜堤部
９第２越堤部
１０第１上方水路
１１第１下方水路
１２第２下方水路
１７導水孔
１９水槽
２３固定部材
２４第２上方水路
３０自動水遣り装置
３１雨樋
３５導水管
３９散水ノズル
Ｓサイホン構造
Ｗ水

Claims

下向きに開口した流入口から上方に延びる第１上方水路、第１上方水路上端の第１越堤部から下向きに延びる第１下方水路、第１下方水路下端の第１潜堤部から上向きに延びる第２上方水路、および、第２上方水路上端の第２越堤部から下向きに延びて排出口につながる第２下方水路が形成された水流管と、水流管の第１下方水路内から第２下方水路内にかけて装入された空気抜き管とを備えていて、水流管の排出口を流入口よりも低位置に配置し、水流管の第２越堤部を第１越堤部と略同じ高さに配置するとともに、水流管の第１潜堤部の下方位置から第２越堤部の上方位置までの高さ位置の空気抜き管に導水孔を形成して成るサイホン構造を有するサイホン装置の製造方法であって、略直線状に形成された可撓性チューブで構成された水流管内に、略直線状に形成された可撓性チューブで構成された空気抜き管を装入する装入工程と、空気抜き管を装入された水流管を曲げてサイホン構造の形状に形成するサイホン構造形成工程と、サイホン構造の形状に形成された水流管を固定部材によって前記サイホン構造の形状に固定する固定工程とを備えていて、前記サイホン構造を成したときの水流管の第１潜堤部の下方位置から第２越堤部の上方位置までの間となる水流管内の位置に空気抜き管の導水孔が配置されるように、且つ、空気抜き管の排出口側の端部が水流管の排出口から露出しているように、前記装入工程において空気抜き管が水流管内に装入されることを特徴とするサイホン装置の製造方法。
空気抜き管を装入された水流管を、サイホン構造形成工程でループ状に２回以上巻いてサイホン構造の形状に形成し、巻かれた水流管を固定工程で固定部材によってサイホン構造の形状に固定したことを特徴とする請求項１に記載のサイホン装置の製造方法。
請求項１または請求項２に記載の製造方法により製造されたサイホン装置の排出口側端部を水槽の底部を貫通させて成る給水タンクと、前記サイホン装置の排出口側端部と配管接続された散水ノズルとを備えて成る自動水遣り装置。