JP6417176B2 - 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。

植物の栽培方法の一つに、点滴灌漑法が知られている。点滴灌漑法は、例えば、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、当該点滴灌漑用チューブから当該土壌へ、水や液体肥料などの灌漑用液体をゆっくりと供給する方法である。点滴灌漑法は、当該灌漑用液体の消費量を最少にすることが可能であり、近年、特に注目されている。

上記点滴灌漑用チューブは、通常、チューブおよびエミッタ（「ドリッパ」とも言われる）を有する。エミッタは、通常、灌漑用液体が土壌に滴下される程度の設定された速度で、上記チューブ内の空間の灌漑用液体を土壌に供給する。エミッタには、チューブに外側から突き刺して使用されるエミッタと、チューブの内壁面に接合されているエミッタとが知られている。

後者のエミッタは、例えば、チューブ内の空間からエミッタに流入した液体をチューブの貫通孔に向けて減圧させながら流すための減圧部を含む流路と、当該流路の、減圧された灌漑用液体が流れる部分の容積を上記空間の液体の圧力に応じて変えるダイヤフラム部とを有する。当該エミッタは、上記チューブの内壁面に接合される部品と、その上に配置される部品と、両部品の間に配置されるダイヤフラム部と、の三部品によって構成される。当該ダイヤフラム部は、シリコーンゴム膜のような、弾性を有する膜で構成される（例えば、特許文献１参照）。

上記エミッタは、チューブ内の空間の液体の圧力の変動に関わらず、灌漑用液体の吐出量のばらつきを抑えることができる。よって、上記エミッタは、複数の植物を均一に成長させる観点から有利である。

特開２０１０−４６０９４号公報

上記エミッタは、三部品を組み立てることによって構成される。このため、上記エミッタでは、組み立ての誤差が生じることがある。特に、ダイヤフラム部に係る組み立ての誤差は、ダイヤフラム部の作動のばらつきを生じることがあり、灌漑用液体の吐出量のばらつきを生じることがある。

また、上記エミッタは、通常、ポリエチレンやポリプロピレンなどの安価な樹脂の成形品であるが、上記ダイヤフラム部には、シリコーンゴム膜などの、弾性を有する別のより高価な材料の部品が用いられる。このような別材料の部品の使用は、材料コストを抑える観点から検討の余地が残されている。

さらに、点滴灌漑用チューブでは、一本のチューブに数百個程度のエミッタが配置されることがある。長い点滴灌漑用チューブでは、当該チューブへの液体の供給圧力を高くする必要が生じる。しかしながら、チューブ内の液体の圧力が十分に高まる前に、エミッタから液体が流出すると、チューブ内の液体の圧力が上昇しにくく、またエミッタにおける液体の吐出量が安定しないことがある。その一方で、チューブ内の液体の圧力の上昇にしたがってエミッタからの液体の吐出量が増加すると、チューブにおけるより上流側に配置されたエミッタの吐出量が増加し、より下流側に配置されたエミッタの吐出量が不十分となることがある。したがって、チューブ内の液体の圧力に応じた、エミッタにおける液体の吐出量の適切な制御が求められている。

さらには、エミッタの材料コストおよび製造コストを抑える観点から、単一の安価な材料で、また、より少ない部品数で簡単に製造可能なエミッタが求められている。

本発明は、灌漑用液体の吐出量を安定化することが可能であり、さらに、製造に係るコストのさらなる削減が可能なエミッタを提供することを第１の課題とする。

また、本発明は、当該エミッタを有する点滴灌漑用チューブを提供することを第２の課題とする。

本発明は、少なくとも凹部および貫通孔を有する樹脂成形体から構成されるエミッタ本体と、前記エミッタ本体の少なくとも１つの面に接合され、前記凹部および前記貫通孔の少なくとも一部の開口部を塞ぐことで流路を形成する可撓性を有するフィルムとを有し、かつ、灌漑用液体を流通させるチューブの内壁面の、前記チューブ内外を連通する吐出口に対応する位置に接合され、前記チューブ内の前記灌漑用液体を前記吐出口から定量的に吐出するためのエミッタであって、前記チューブ内の前記灌漑用液体を取り入れるための取水部と、前記取水部から取り入れられた前記灌漑用液体の流量を前記取水部内の前記灌漑用液体の圧力に応じて調整するための取水量調整部と、前記取水量調整部から供給された前記灌漑用液体を減圧させながら流すための減圧部と、前記減圧部から供給された前記灌漑用液体の流量を、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力に応じて調整するための吐出量調整部と、前記吐出量調整部で流量が制御された前記灌漑用液体が供給される、前記吐出口に面するべき吐出部と、を有し、前記吐出量調整部は、前記減圧部よりも下流側の流路と前記チューブ内部との連通を遮断するように配置されている、前記フィルムの一部であるダイヤフラム部と、前記減圧部よりも下流側の流路に、前記ダイヤフラム部に面して非接触に配置され、前記ダイヤフラム部が密着可能な、前記ダイヤフラム部に対して窪んでいる弁座部と、前記弁座部に開口する、前記吐出部に繋がる孔と、前記弁座部に形成され、前記弁座部よりも外側の前記流路と前記孔とを連通する溝と、を有し、前記ダイヤフラム部は、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力が設定値以上であるときに前記弁座部に密着する、エミッタ、を提供する。

さらに、本発明は、チューブと前記チューブに配置された前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。

本発明に係るエミッタは、点滴灌漑用チューブ内の灌漑用液体の圧力に応じて、エミッタへの灌漑用液体の流入量を制御することから、エミッタにおける灌漑用液体の吐出量を安定化することができる。また、本発明に係るエミッタは、樹脂材料の射出成形による一部品または二部品で構成することが可能であるので、簡単に製造され、かつ従来の三部品のエミッタに比べて、製造に係るコストをさらに削減することが可能である。さらに、本発明に係るエミッタにおけるエミッタ本体とフィルムとは、一種類の材料により形成されうるため、リサイクルまたは廃棄を容易に行うことができる。

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模式的な縦断面図であり、図１Ｂは、当該点滴灌漑用チューブの模式的な横断面図である。 図２Ａは、実施の形態に係るエミッタの平面、正面および側面を示す図であり、図２Ｂは、当該エミッタの底面、正面および側面を示す図である。 図３Ａは、実施の形態に係るエミッタの平面図であり、図３Ｂは、当該エミッタの正面図であり、図３Ｃは、当該エミッタの側面図である。 また、図４Ａは、実施の形態に係るエミッタの底面図であり、図４Ｂは、当該エミッタの、図３Ａ中のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。 図５Ａは、実施の形態におけるエミッタ本体にフィルムが接合される前の成形品の平面、正面および側面を示す図であり、図５Ｂは、当該成形品の底面、正面および側面を示す図である。 図６Ａは、実施の形態におけるエミッタ本体にフィルムが接合される前の成形品の平面図であり、図６Ｂは、当該成形品の底面図である。 図７Ａは、実施の形態に係る、チューブ内の灌漑用液体の圧力が設定値未満であるときのエミッタの、図６Ａ中のＤ−Ｄ線に沿っての断面を拡大して示す図であり、図７Ｂは、チューブ内の灌漑用液体の圧力が設定値以上であるときの当該エミッタの、図６Ａ中のＤ−Ｄ線に沿っての断面を拡大して示す図である。 図８Ａは、実施の形態に係る、チューブ内の灌漑用液体の圧力が第１の設定値以上であるときのエミッタの、図４Ｂ中のＡ部を拡大して示す図であり、図８Ｂは、チューブ内の上記圧力が第１の設定値以上第２の設定値未満であるときの当該エミッタの上記Ａ部を拡大して示す図であり、図８Ｃは、チューブ内の上記圧力が第２の設定値以上であるときの上記エミッタの上記Ａ部を拡大して示す図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

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模式的な縦断面図であり、図１Ｂは、当該点滴灌漑用チューブの模式的な横断面図である。点滴灌漑用チューブ１００は、チューブ１１０と、エミッタ１２０とによって構成されている。チューブ１１０は、例えばポリエチレン製である。

エミッタ１２０は、チューブ１１０の軸方向に所定の間隔（例えば２００〜５００ｍｍ）で配置されている。それぞれのエミッタ１２０は、チューブ１１０の内壁面に接合されている。エミッタ１２０は、チューブ１１０に密着しやすい形状に形成されている。たとえば、エミッタ１２０のＸＺ面で切断された断面における、チューブ１１０の内壁面に接合する面（後述する第２の表面）の形状は、送水時のチューブ１１０の内壁面に沿うように、チューブ１１０の内壁面に向けて突き出た略円弧形状となっている。エミッタ１２０は、チューブ１１０の吐出口１３０を覆う位置に配置されている。なお、Ｘ方向は、チューブ１１０の軸方向またはエミッタ１２０の長手方向を示し、Ｙ方向は、エミッタ１２０の短手（幅）方向を示し、Ｚ方向は、エミッタ１２０の高さ方向を示している。

吐出口１３０は、チューブ１１０の管壁を貫通する孔である。吐出口１３０の孔径は、例えば１．５ｍｍである。なお、矢印Ｆは、チューブ１１０内における灌漑用液体が流れる方向を示している。

図２Ａは、エミッタ１２０の平面、正面および側面を示す図であり、図２Ｂは、エミッタ１２０の底面、正面および側面を示す図である。また、図３Ａは、エミッタ１２０の平面図であり、図３Ｂは、エミッタ１２０の正面図であり、図３Ｃは、エミッタ１２０の側面図である。また、図４Ａは、エミッタ１２０の底面図であり、図４Ｂは、エミッタ１２０の、図３Ａ中のＢ−Ｂ線に沿っての断面図である。

エミッタ１２０は、図２Ａ、図２Ｂに示されるように、筐体様の外形を有する。エミッタ１２０の平面形状（Ｚ方向に沿って見た形状）は、各角が丸く面取りされてなる略矩形であり、エミッタ１２０の側面形状（Ｘ方向に沿って見た形状）は、前述したように、半円とそれに連なる矩形とからなる形状（ベル型）である。たとえば、エミッタ１２０のＸ方向の長さは２６ｍｍであり、Ｙ方向の長さは１０ｍｍであり、Ｚ方向の長さは２．５ｍｍである。

エミッタ１２０は、少なくとも凹部および貫通孔を有する樹脂成形体から構成され、チューブ１１０の内壁面に接合されるエミッタ本体２００と、エミッタ本体２００に接合されたフィルム３００とを有する。先に、フィルム３００について説明する。

フィルム３００は、エミッタ本体２００の少なくとも１つの面（後述する第１の表面２０１）に接合される。フィルム３００は、エミッタ本体２００に形成された凹部および貫通孔の少なくとも一部の開口部を塞ぐことで流路を形成する。フィルム３００は、スリット３０１、ダイヤフラム部３０２および位置決め孔３０３を有する。スリット３０１は、Ｘ方向に沿う細長の開口である。フィルム３００における後述する突条２１３に重なる位置に、三本のスリット３０１が並列に配置されている。フィルム３００の厚さは、例えば０．５ｍｍである。

ダイヤフラム部３０２は、フィルム３００における、後述する凹部２３１および凸部２３２に重なるべき部分である。ダイヤフラム部３０２の厚さは、フィルム３００の他の部分と同じであり、その平面形状は円形である。なお、ダイヤフラム部３０２の厚さは、後述する圧力に対する変形量に基づいて、例えばコンピュータシミュレーションや試作品による実験などによって決めることができる。

位置決め孔３０３は、フィルム３００を貫通する、平面形状が円形の２つの孔であり、例えばフィルム３００の一対角線上の、一対の向かい合う角のそれぞれに対応する位置に配置されている。

次いで、エミッタ本体２００について説明する。図５Ａは、エミッタ本体２００にフィルム３００が接合される前の成形品の平面、正面および側面を示す図であり、図５Ｂは、当該成形品の底面、正面および側面を示す図である。また、図６Ａは、上記成形品の平面図であり、図６Ｂは、当該成形品の底面図である。

エミッタ本体２００は、図５Ａ、図５Ｂに示されるように、第１の表面２０１および第２の表面２０２を有する。第１の表面２０１は、フィルム３００と接合する、Ｚ方向における一方の面である。第２の表面２０２は、チューブ１１０の内壁面と接合する、Ｚ方向における他方の面である。第１の表面２０１は、平面であり、第２の表面２０２は、略半円筒形状の非平面である。

エミッタ本体２００は、図５Ａ、図６Ａ、図６Ｂに示されるように、ヒンジ部３０４を介してフィルム３００と一体的に形成されている。ヒンジ部３０４は、エミッタ本体２００の、Ｙ方向における第１の表面２０１側の一側縁に配置されている。ヒンジ部３０４は、例えば、フィルム３００と同じ厚さを有し、エミッタ本体２００およびフィルム３００と一体的に成形された、幅０．５ｍｍの部分である。

エミッタ本体２００は、図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、凹部２１１と、凹部２１１内に配置されている突条２１３と、凹部２１１の底面に形成された弁体２１４および固定部２１５と、第２の表面２０２から弁体２１４および固定部２１５に至る凹部２１６と、を有する。なお、スリット３０１、凹部２１１および突条２１３は、取水部を構成する。取水部は、前記灌漑用液体中の浮遊物を捕集する観点から、スクリーン部を含んでいてもよい。本実施の形態では、スクリーン部を含む。後述のとおり、スクリーン部は、スリット３０１、突条２１３および凹部２１１により構成される。弁体２１４および固定部２１５は、取水量調整部を構成する。

凹部２１１の平面形状は、矩形とその一辺に連なる半円形とからなるベル形であり、第１の表面２０１からの凹部２１１の深さは、例えば０．５ｍｍである。当該ベル形の半円形部の直径は、例えば６ｍｍである。

突条２１３は、凹部２１１の平面形状における矩形部に配置されている、その長手方向をＹ方向とする細長の並列する三本の凸部である。突条２１３の凹部２１１の底面から突条２１３の突端面までの高さは、例えば０．５ｍｍである。Ｘ方向における突条２１３間または突条２１３と凹部２１１の壁面との間には隙間があり、また、Ｙ方向における突条２１３の端部と凹部２１１の壁面との間にも隙間がある。突条２１３は、ＸＺ面で切断された断面の形状が、図４Ｂに示されるように、突端部よりも基端部の方が幅狭となるように形成されている。すなわち、Ｘ方向における突条２１３間または突条２１３と凹部２１１の壁面との間の隙間は、凹部２１１の深さが増すにつれて大きくなっている。凹部２１１の底面に対して突条２１３の壁面がなす角度は、例えば８０〜８４°である。このように、突条２１３は、凹部２１１内においていわゆるウェッジワイヤー構造を構築している。

弁体２１４および固定部２１５は、いずれもその平面形状が円形を四分割にしてなる扇形であり、円周方向に沿って交互に配置されている。固定部２１５の形態は、平板であり、その一方の面は、凹部２１１の底面と同一平面を構成している。弁体２１４は、その円弧部が固定端、半径が自由端となっており、凹部２１１の底面から固定部２１５の厚さ分だけ窪んだ位置に配置されている。すなわち、弁体２１４の上流側の自由端縁は、固定部２１５の下流側の自由端縁に接している。弁体２１４および固定部２１５は、いずれの上記自由端もが平面視したときにＸ方向またはＹ方向に対して４５°で交差する位置に配置されている。

弁体２１４は、図５Ｂ、図６Ｂに示されるように、上記固定端から延出する、可撓性を有する薄肉部２１４１と、薄肉部２１４１から延出する厚肉部２１４２とによって構成されている。薄肉部２１４１は、固定端となる円弧から均一な、固定部２１５に比べて十分に薄い厚さを有している。

厚肉部２１４２は、弁体２１４の下流側に肉厚な部分である。厚肉部２１４２は、例えば凹部２１６に向けて突出する略三角錐形状を有している。厚肉部２１４２の底面形状は、弁体２１４における上記扇形の中心を一頂点とする直角二等辺三角形であり、上記自由端から下流側に起立する二壁面と、上記直角三角形の斜辺から下流側へ斜めに延びる斜面とを有する。薄肉部２１４１と厚肉部２１４２との平面形状における境界は、一直線となっている。厚肉部２１４２の頂部は、例えば、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときのチューブ１１０の内壁面から厚肉部２１４２までの距離が０．５ｍｍ程度となるように、わずかに切り欠かれている。

凹部２１６は、図５Ｂに示されるように、その平面形状は凹部２１１の上記ベル形における半円形と同じ直径の円形であり、その底部が弁体２１４および固定部２１５で構成されている。

また、エミッタ本体２００は、図５Ｂ、図６Ｂに示されるように、凹部２２１を有する。凹部２２１は、第２の表面２０２に、Ｘ方向に沿って延出する溝である。凹部２２１は、その一端で凹部２１６に連通し、その平面形状は略矩形である。第２の表面２０２からの凹部２２１の深さは、例えば０．５ｍｍである。凹部２２１は、減圧流路部２２２（減圧部）および孔２２３を含む。

減圧流路部２２２は、その平面形状がジグザグ形状の溝に形成されている部分である。当該ジグザグ形状は、凹部２２１の側面から突出する略三角柱形状の凸部が凹部２２１の長手方向（Ｘ方向）に沿って交互に配置されてなる。当該凸部は、平面視したときに、当該凸部の突端が凹部２２１の中心軸を超えないように配置されている。減圧流路部２２２の深さは、例えば０．５ｍｍであり、減圧流路部２２２の流路の幅（図４Ａ中のＷ）は、例えば０．５ｍｍである。

孔２２３は、凹部２２１の他端部に開口し、エミッタ本体２００を貫通している。

また、エミッタ本体２００は、図５Ａ、図６Ａに示されるように、凹部２３１、凸部２３２、端面２３３、孔２３４および溝２３５を含む。ダイヤフラム部３０２、凸部２３２、端面２３３、孔２３４および溝２３５は、吐出量調整部を構成する。

凹部２３１は、第１の表面２０１に開口する有底の凹部である。凹部２３１の平面形状は円形であり、凹部２３１の底には孔２３４が開口している。当該円形の直径は、例えば６ｍｍであり、第１の表面２０１からの凹部２３１の深さは、例えば２ｍｍである。

凸部２３２は、凹部２３１の底の中央部から起立している厚肉の略円筒体である。凸部２３２の高さは、凹部２３１の深さよりも小さい。たとえば、第１の表面２０１から凸部２３２までのＺ方向における距離は、０．２５ｍｍである。

端面２３３は、凸部２３２の突端面である。端面２３３の平面形状は、円形であり、その直径は、例えば３ｍｍである。端面２３３は、ＸＹ平面に平行な外環部２３３１と、外環部２３３１の内周縁から端面２３３の中心部に向けて第２の表面２０２側に傾斜する傾斜面２３３２とを含む（図８Ａ）。

傾斜面２３３２は、第１の表面２０１側に対してわずかに窪んだ曲面である。傾斜面２３３２は、凹部２３１のその中心軸を含む断面における凹部２３１の開口端縁に接する仮想の曲線と重なるように形成されている。当該仮想の曲線とは、チューブ１１０内の灌漑用液体が設定値以上の圧力を受けたときにダイヤフラム部３０２が上記断面において描く曲線を含む（図８Ａ、図８Ｃ）。当該曲線は、例えば、曲率半径Ｒが１２ｍｍの曲線である。このように、傾斜面２３３２は、ダイヤフラム部３０２が着座可能な弁座部となっている。

孔２３４は、端面２３３の中心に開口し、エミッタ本体２００を貫通している。孔２３４は、Ｚ方向に沿って、端面２３３側から凹部２４１側に向けて径が漸増するテーパ状の孔である。孔２３４の端面２３３側の開口は、凹部２４１側の開口よりも小さく、孔２３４の端面２３３側の孔径は、例えば１ｍｍである。

溝２３５は、端面２３３に形成されており、端面２３３の外周縁から孔２３４に至る。すなわち、溝２３５は、凹部２３１と孔２３４とを連通する。溝２３５の数は、一本でもそれ以上でもよい。たとえば、溝２３５の幅は２ｍｍであり、溝２３５の深さは０．０５ｍｍである。

また、エミッタ本体２００は、図５Ｂ、図６Ｂに示されるように、凹部２４１および突条２４２を有する。凹部２４１は、吐出口１３０に面すべき吐出部となっている。

凹部２４１の平面形状は、略矩形である。より詳しくは、凹部２４１の平面形状は、Ｘ方向における凹部２２１側の第１の部分２４１１と、より深い第２の部分２４１２と、第１の部分２４１１と第２の部分２４１２とを繋げる傾斜部２４１３と、第１の部分２４１１の凹部２２１側の端縁に開口している孔２３４と、が合体した形状となっている。このように、凹部２４１の平面形状は、矩形の一辺に孔２３４による半円が接続した形状になっている。第１の部分２４１１および第２の部分２４１２のいずれの平面形状も略矩形である。傾斜部２４１３の、第２の部分２４１２の底面に対する傾斜角は、例えば６０°である。

突条２４２は、第１の部分２４１１に、傾斜部２４１３との境界に沿って配置されている。また、突条２４２の高さは、第１の部分２４１１の深さと同じである。Ｘ方向において、突条２４２は、孔２３４とは離れている。また、Ｙ方向において、突条２４２の長さは、第１の部分２４１１の長さよりも短く、突条２４２の両端は、いずれも第１の部分２４１１の内壁面から離れている。このように、突条２４２は、Ｘ方向に沿って第２の部分２４１２側から見たときに、孔２３４に完全に重なるように配置されている。

また、エミッタ本体２００は、図５Ａ、図６Ａに示されるように、第１の表面２０１から突出する凸部２５１と、図５Ｂ、図６Ｂに示されるように、第２の表面２０２に開口する凹部２５２とを有する。

凸部２５１の平面形状は円形であり、フィルム３００の位置決め孔３０３に嵌合する大きさを有する。凸部２５１は、位置決め孔３０３に対応する位置にそれぞれ配置されている。

凹部２５２は、Ｘ方向における凹部２１６と凹部２４１との間であって、Ｙ方向における凹部２２１とエミッタ本体２００の側縁との間の位置に、それぞれ配置されている。

エミッタ本体２００およびフィルム３００は、いずれも、可撓性を有する一種類の材料、例えばポリプロピレン、で成形されている。当該材料の例には、樹脂およびゴムが含まれ、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。エミッタ本体２００およびフィルム３００の可撓性は、弾性を有する樹脂材料の使用によって調整することが可能であり、例えば、弾性を有する樹脂の種類や、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、などによって調整することが可能である。エミッタ本体２００およびフィルム３００の一体成形品は、例えば、射出成形によって製造することが可能である。

エミッタ１２０は、フィルム３００を、ヒンジ部３０４を軸に回動させ、エミッタ本体２００の第１の表面２０１に接合することにより構成される。たとえば、フィルム３００は、エミッタ本体２００またはフィルム３００を構成する樹脂材料の溶着や、接着剤による接着、エミッタ本体２００へのフィルム３００の圧着などによってエミッタ本体２００に接合される。フィルム３００を第１の表面２０１に接合することにより、凹部２３１はダイヤフラム部３０２によって水密に塞がれ、エミッタ１２０中の灌漑用液体の流路の一部となる。こうして、凹部２１１から凹部２４１に至る一連の上記流路が形成される。なお、ヒンジ部３０４は、そのまま残されていてもよいし、切断により取り除かれてもよい。

点滴灌漑用チューブ１００は、エミッタ１２０をその第２の表面２０２でチューブ１１０の内壁面に接合することによって構成される。エミッタ１２０も、例えば、エミッタ本体２００またはチューブ１１０を構成する樹脂材料の溶着や、接着剤による接着、エミッタ本体２００のチューブ１１０への圧着などによってチューブ１１０の内壁面に接合される。吐出口１３０は、エミッタ１２０における第２の部分２４１２に開口するように形成される。吐出口１３０は、通常は、チューブ１１０へのエミッタ１２０の接合後に形成されるが、接合前に形成されてもよい。

次に、エミッタ１２０における灌漑用液体の流れを説明する。まず、チューブ１１０内に灌漑用液体として、例えば水が供給される。なお、当該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。点滴灌漑用チューブ１００への水の供給は、チューブ１００およびエミッタ１２０の破損を防止するため、水圧が０．１ＭＰａを超えない範囲で行われる。チューブ１１０内の水は、フィルム３００のスリット３０１を通り、凹部２１１と突条２１３との隙間を通る。

スリット３０１の長手方向と突条２１３の長手方向は、互いに交差していることから、凹部２１１のチューブ１１０に対する開口部が点在するとともに各開口の面積が小さい。よって、チューブ１１０内の水中の浮遊物の凹部２１１への侵入が抑制される。このように、スリット３０１、突条２１３および凹部２１１は、チューブ１１０内からエミッタ１２０に取り入れられる水中の浮遊物を捕集するためのスクリーン部をも構成している。また、突条２１３は、いわゆるウェッジワイヤー構造を構築していることから、凹部２１１内に流入した水の圧力損失が抑制される。

凹部２１１内の水は、凹部２１１内の弁体２１４および固定部２１５の位置に到達する。図７Ａは、チューブ１１０内の水の圧力が設定値未満であるときのエミッタ１２０の、図６Ａ中のＤ−Ｄ線に沿っての断面を拡大して示す図であり、図７Ｂは、チューブ１１０内の水の圧力が設定値以上であるときのエミッタ１２０の、図６Ａ中のＤ−Ｄ線に沿っての断面を拡大して示す図である。図７Ａ、７Ｂ中の矢印は、水の流れを表している。

凹部２１１内の水は、弁体２１４および固定部２１５を、凹部２１１側から凹部２１６側にむけて押圧する。凹部２１１内の水圧が設定値（例えば０．００５ＭＰａ）未満であると、図７Ａに示されるように、弁体２１４および固定部２１５は、いずれも凹部２１６側には撓まず、水の流路は、弁体２１４および固定部２１５によって閉じられる。

凹部２１１内の水圧が設定値以上になると、図７Ｂに示されるように、薄肉部２１４１が固定部２１５よりも薄いことから、固定部２１５は撓まないが薄肉部２１４１のみが撓み、固定部２１５は凹部２１６側には開かないが弁体２１４のみが凹部２１６側に開く。こうして、弁体２１４および固定部２１５の間に隙間が形成され、凹部２１１内の水は、当該隙間を通って、凹部２１６に供給される。

凹部２１６内の水は、凹部２２１を通って減圧流路部２２２に供給される。減圧流路部２２２を流れる水は、減圧流路部２２２の平面形状（ジグザグ形状）によってもたらされる圧力損失によって減圧される。また、当該水中の浮遊物は、減圧流路部２２２の上記凸部間に発生する乱流に巻き込まれ、減圧流路部２２２に滞留する。このように減圧流路部２２２によって、上記水から浮遊物がさらに除去される。

減圧流路部２２２を通り、減圧され、上記浮遊物が除去された水は、孔２２３を通って凹部２４１内に供給される。

ここで、図８Ａは、チューブ１１０内の水圧が第１の設定値以上であるときの図４Ｂ中のＡ部を拡大して示す図であり、図８Ｂは、チューブ１１０内の水圧が第１の設定値以上第２の設定値未満であるときの上記Ａ部を拡大して示す図であり、図８Ｃは、チューブ１１０内の水圧が第２の設定値以上であるときの上記Ａ部を拡大して示す図である。

水は、凹部２４１内に満ちると、図８Ａに示されるように、フィルム３００および端面２３３の隙間を通って孔２３４に供給される。チューブ１１０内の水圧が第１の設定値（例えば０．０２ＭＰａ）以上であれば、チューブ１１０内の水圧の上昇に応じて、上記取水部における水の流量も増加し、凹部２３１に供給される水の量も増える。

一方で、チューブ１１０内の水圧が第１の設定値以上になると、図８Ｂに示されるように、チューブ１１０内の水圧によってダイヤフラム部３０２が押されて凹部２３１側に撓む。このため、ダイヤフラム部３０２と端面２３３との間隔が狭くなる。たとえば、端面２３３からダイヤフラム部３０２までの距離は０．１５ｍｍになる。よって、端面２３３とダイヤフラム部３０２との隙間を流れる水の量が減少する。

チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力が第２の設定値（例えば０．０５ＭＰａ）以上になると、図８Ｃに示されるように、ダイヤフラム部３０２は、凹部２３１側により押されてさらに撓み、傾斜面２３３２に密着する。孔２３４は、ダイヤフラム部３０２によって塞がれるが、その一方で、端面２３３は溝２３５を含むことから、溝２３５は、凹部２３１と孔２３４とを連通する。このため、凹部２３１内の水は、溝２３５を通って凹部２３１から孔２３４に供給される。このため、高水圧時には、孔２３４における水の流量は、溝２３５を通過可能な一定の流量に規制される。

孔２３４を通った水は、凹部２４１に供給される。すなわち、孔２３４を通った水は、まず第１の部分２４１１に供給され、凹部２４１の内壁面と突条２４２との隙間を通って第２の部分２４１２に供給される。第２の部分２４１２に供給された水は、第２の部分２４１２に開口する吐出口１３０を通って、チューブ１１０外に流出する。突条２４２は、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときに孔２３４と吐出口１３０とを結ぶ直線上となる位置に配置されており、また、孔２３４から吐出口１３０への水の流れを迂回させている。このように、突条２４２は、凹部２４１における水の流れを上記のように制御する整流部材となっている。

なお、点滴灌漑用チューブ１００を使用していると、植物の根が水を求めて吐出口１３０から凹部２４１内に侵入することが考えられる。このような異物の侵入は、突条２４２によって遮られる。よって、当該異物により孔２３４が塞がれることが防止される。このように、上記吐出部は、吐出口１３０からの異物の侵入を防止する侵入防止部（突条２４２）を含んでいる。

上記の説明から明らかなように、エミッタ１２０は、少なくとも凹部および貫通孔を有する樹脂成形体から構成されるエミッタ本体２００と、エミッタ本体２００の少なくとも１つの面（第１の表面２０１）に接合され、エミッタ本体２００の凹部および貫通孔の少なくとも一部の開口部を塞ぐことで流路を形成する可撓性を有するフィルム３００とを有し、かつ、チューブ１１０の内壁面の吐出口１３０に対応する位置に接合され、チューブ１１０内の灌漑用液体（水）を吐出口１３０から定量的に吐出するためのエミッタであって、チューブ１００内の水を取り入れるための取水部と、当該取水部から取り入れられた水の流量を当該取水部内の水圧に応じて調整するための上記取水量調整部と、当該取水量調整部から供給された水を減圧させながら流すための減圧流路部２２２と、減圧流路部２２２から供給された水の流量を、チューブ１１０内の水圧に応じて調整するための吐出量調整部と、当該吐出量調整部で流量が制御された水が供給される、吐出口１３０に面するべき吐出部とを有し、上記吐出量調整部は、減圧部（減圧流路部２２２）よりも下流側の流路とチューブ１１０内部との連通を遮断するように配置されている、フィルム３００の一部であるダイヤフラム部３０２と、減圧流路部２２２よりも下流側の流路に、ダイヤフラム部３０２に面して非接触に配置され、ダイヤフラム部３０２が密着可能な、ダイヤフラム部３０２に対して窪んでいる弁座部（傾斜面２３３２）と、当該弁座部に開口する、吐出部（吐出口１３０）に繋がる孔２３４と、弁座部に形成され、弁座部よりも外側の流路と孔２３４とを連通する溝２３５と、を有し、ダイヤフラム部３０２は、チューブ１１０内の灌漑用液体の圧力が設定値以上であるときに弁座部に密着する。

吐出量調整部は、チューブ１１０内の水圧が高いときのエミッタ１２０から過剰に水が流出することを防止し、チューブ１１０内の水圧に依らずにエミッタ１２０から所期の量で安定して水を吐出させることができる。

また、端面２３３が、チューブ１１０内の水圧によって変形したダイヤフラム部３０２が密着可能な傾斜面２３３２を含むことは、エミッタ１２０から所期の量で安定して水を吐出させる観点からさらに一層効果的である。

また、エミッタ１２０が、チューブ１１０内に対して開口するスリット３０１と、スリット３０１に連通するとともにスリット３０１の長手方向に対して交差する方向に延出する、突条２１３間および突条２１３と凹部２１１の壁面との間の隙間である凹部と、によって構成されるスクリーン部を含むことは、チューブ１１０内からエミッタ１２０に取り入れられる水中の浮遊物を捕集し、エミッタ１２０中の水の、当該浮遊物に起因する流量の変動を防止する観点からより一層効果的である。

また、エミッタ本体２００におけるエミッタ１２０の前述の構成要素は、エミッタ本体２００に形成された凹部および貫通孔によって形成されていることから、これらの構成要素を備えるエミッタ本体２００は、射出成形で一体的に作製することが可能である。よって、三部品からなる従来のエミッタに比べて、エミッタ１２０の製造に係るコストをさらに削減することができる。また、エミッタ１２０は、エミッタ本体２００とフィルム３００とを接着や圧着、溶着などにより接合することで、簡単に製造される。

上記取水量調整部は、エミッタ１２０内の流路内の固定端から突出し、上流側の水の圧力を受けて下流側に開く弁体２１４を含み、弁体２１４は、上記固定端から突出する、可撓性を有する薄肉部２１４１と、薄肉部２１４１から延出する厚肉部２１４２とを有する。そして、上記取水量調整部よりも上流側の水圧が設定値以上であるときに、薄肉部２１４１が撓み、弁体２１４が下流側に開く。

このように、エミッタ１２０が、上記取水量調整部を有することは、チューブ１１０内の水のエミッタ１２０からの吐出量をチューブ１１０内の水圧に応じて安定化する観点からより一層好ましい。

このように、エミッタ１２０は、弁体２１４を有することから、チューブ１１０内の水圧が低いときに、エミッタ１２０内への水の流入を止めることができるので、吐出口１３０からの水の流出を止めることが可能である。よって、チューブ１１０内の圧力が十分にかつ速やかに高く維持され、チューブ１１０内の水の吐出量を安定化することができる。

また、フィルム３００が、平面視したときに凹部２１１内の突条２１３と交差するスリット３０１を有することは、エミッタ１２０内の流路の入口を小さな面積で簡易に多数形成するのに有効であり、また、チューブ１１０中の水の浮遊物のエミッタ１２０への侵入を防止する観点からより効果的である。

また、上記吐出部が上記水を当該吐出部へ供給するための孔２３４を含み、上記侵入防止部が、エミッタ１２０がチューブ１１０に接合されたときに孔２３４と吐出口１３０とを結ぶ直線上となる位置に配置され、孔２３４から吐出口１３０への水の流れを迂回させる突条２４２（整流部材）であることは、エミッタ１２０内への植物の根の侵入を防止する観点からより一層効果的である。

また、エミッタ１２０は、上記のスクリーン部を有することから、チューブ１１０内の水中の浮遊物がエミッタ１２０に侵入することを防止することができ、上記侵入防止部を有することから、吐出口１３０からエミッタ１２０内への異物の侵入を防止することができる。このため、エミッタ１２０内に水を所期の流量で安定して流すことができる。

また、厚肉部２１４２と薄肉部２１４１の境界の平面形状が直線形状であり、厚肉部２１４２が弁体２１４の下流側に肉厚な部分であることは、弁体２１４を下流側に開きやすくし、弁体２１４を開閉させるための上記設定値をより小さく設定し、またはより精密に弁体２１４を開閉させる観点から、より一層効果的である。

また、上記取水量調整部が、平面視したときに弁体２１４に隣接する位置に配置されている固定部２１５をさらに有し、弁体２１４および固定部２１５の平面形状がいずれも扇形であり、弁体２１４および固定部２１５が平面視したときに周方向に交互に配置されていることは、射出成形によるエミッタ本体２００の生産性を高める観点から、より一層効果的である。

また、エミッタ１２０が可撓性を有する一種類の材料で成形されており、フィルム３００がエミッタ１２０の一部として一体的に成形されていることは、エミッタ本体２００およびフィルム３００の両方を射出成形で一部品として成形することを可能であるので、フィルム３００の接合位置による製造誤差の防止、リサイクルと廃棄の簡易化、および、製造に係るコストのさらなる削減、の観点からより一層効果的である。また、同じ材料を用いることで、エミッタ本体２００とフィルム３００との接合を容易に行う観点からより一層効果的である。

また、エミッタ本体２００の第２の表面２０２におけるＹＺ平面での断面形状が略円弧状であることは、チューブ１１０の内壁面へのエミッタ１２０の接合強度を高める観点からより効果的である。

また、フィルム３００が位置決め孔３０３を有し、エミッタ本体２００が凸部２５１を有することは、フィルム３００を所期の位置に簡易かつ正確に接合し、生産性を高め、また製造誤差による品質のばらつきを抑制する観点から、より一層効果的である。

また、エミッタ本体２００が凹部２５２（肉抜き穴）を有することは、エミッタ本体２００の成形精度を高め、生産性を高め、また所期の品質を確保する観点から、より一層効果的である。

また、弁体２１４および固定部２１５がいずれも扇型からなり、互いに隣り合い、かつ弁体２１４の上流側の自由端縁が固定部２１５の下流側の自由端縁に接するように弁体２１４および固定部２１５が配置されていることは、弁体２１４と固定部２１５との切断加工を要さないので射出成形のみによって弁体２１４および固定部２１５の両方を一度に成形する観点からより一層効果的である。

また、凹部２４１が、より上流側のより浅い第１の部分２４１１と、より下流側のより深い第２の部分２４１２とから構成されていることは、植物の根が吐出口１３０からさらに上流側へ侵入することを防止する観点から効果的であり、突条２４２が第１の部分２４１１にさらに配置されることは、上記の観点からより一層効果的である。

なお、前述の効果を奏する範囲において、点滴灌漑用チューブ１００またはエミッタ１２０の前述の構成要件の一部が変更されていてもよいし、また、点滴灌漑用チューブ１００またはエミッタ１２０が他の構成要件をさらに有していてもよい。

たとえば、チューブ１１０は、シームレスチューブであってもよいし、細長いシートを長手方向に沿って接合してなるチューブであってもよい。

また、吐出口１３０は、上記シートの接合部に、チューブ１１０の内外を連通するように形成された隙間や、当該接合部で上記シートに挟まれた管などであってもよい。さらに、吐出口の軸方向における形状は、一直線状でなくてもよい。当該吐出口を有するチューブの例には、上記シートの表面に流路となる所期の形状の窪みが形成されており、上記シートの接合によって上記接合部に当該流路である上記吐出口が構成されるチューブ、が含まれる。

また、エミッタ１２０は、チューブ１１０における水の流れ方向の上流側に上記取水部が位置するように配置されているが、上記取水部が下流側に位置するように配置されてもよい。また、一本のチューブ１１０中の複数のエミッタの向きは、同じであっても異なっていてもよい。

また、凸部２５１および位置決め孔３０３の平面形状は、円形に限定されず、四角形や三角形などであってもよい。

また、エミッタ本体２００の樹脂材料とフィルム３００の樹脂材料は、同じであっても異なっていてもよい。

また、エミッタ本体２００は、樹脂の射出成形によって一体的に成形されるが、エミッタ本体２００を、第１の表面２０１側の部品と第２の表面２０２側の部品の二部品で構成してもよい。この場合、第１の表面２０１側の部品には、フィルム３００が一体的に成形される。エミッタ本体２００を上記のような二部品で構成することにより、上記減圧流路などの流路をエミッタ本体２００の内部に配置することが可能となる。なお、当該二部品を、ヒンジ部を介して一体的に成形してもよい。

また、上記スクリーン部は、並列する複数のスリット３０１と、スリット３０１の長手方向に交差する方向に延出する、並列する複数の上記凹部とによって構成されているが、スリット３０１および上記凹部の数は、いずれも一つであってもよい。また、上記スクリーン部は、ウェッジワイヤー構造を含んでいるが、当該構造を含んでいなくてもよい。たとえば、突条２１３は、凹部２１１の底から垂直に起立していてもよい。

また、上記取水量調整部は、弁体２１４と固定部２１５とによって構成されているが、弁体２１４と固定部２１５とが平面方向（周方向）において交互に配置されていなくてもよいし、あるいは、固定部２１５を含まず、弁体２１４のみから構成されていてもよい。また、弁体２１４は、設定された水圧以上で適度に開く弁体であればよく、たとえば均一な厚さの切片であってもよい。

また、上記取水量調整部は、他の構造によって構成されていてもよい。たとえば、取水量調整部は、凹部２１１および凹部２１６を隔てる部分と、当該部分を貫通する複数の細孔または当該細孔およびその上流側開口端に起立するバリなどの凸部と、によって構成されていてもよい。このような構成によっても、取水部調整部の上流側の水圧に応じて、取水量を適切に調整することが可能である。

また、上記減圧部は、吐出量調整部に供給されるべき水の圧力を適度に下げることが可能であればよく、たとえば、その平面形状が直線状の流路であってもよいし、あるいは、チューブ１１０内の水圧に応じて流路面積が変わる流路であってもよい。また、上記減圧部は、エミッタ本体２００における、フィルム３００によって覆われる第１の表面２０１上の溝であってもよい。

また、上記弁座部は、本実施の形態は、ダイヤフラム部３０２に密着可能な傾斜面２３３２であるが、孔２３４の周囲でダイヤフラム部３０２と密着可能な範囲において、他の適当な形態であってよく、例えば平面部であってもよい。

また、上記吐出量調整部は、ダイヤフラム部３０２がエミッタ１２０中の流路（孔２３４）を直接開閉するが、エミッタ１２０中の流路を開閉自在に配置された蓋を、ダイヤフラム部３０２が当該蓋に接近、離間することによって開閉する構成であってもよい。このような吐出量調整部によっても、チューブ１１０中の水圧に応じた吐出量の適切な調整が可能である。

また、上記侵入防止部は、吐出口１３０から孔２３４への根などの侵入を遮ることが可能であれば、上記整流部材でなくてもよい。たとえば、上記侵入防止部は、上記整流部材と同じ位置に配置された格子やスクリーンなどであってもよいし、侵入した根を吐出口１３０から孔２３４とは反対側に誘導するように配置された邪魔板などであってもよい。

なお、第２の表面２０２は、平面であってもよい。

本発明によれば、滴下すべき液体の圧力によって適切な速度での当該液体の滴下が可能なエミッタを簡易に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
１２０ エミッタ
１３０ 吐出口
２００ エミッタ本体
２０１ 第１の表面
２０２ 第２の表面
２１１、２１６、２２１、２３１、２４１、２５２ 凹部
２１３、２４２ 突条
２１４ 弁体
２１５ 固定部
２２２ 減圧流路部
２２３、２３４ 孔
２３２、２５１ 凸部
２３３ 端面
２３５ 溝
３００ フィルム
３０１ スリット
３０２ ダイヤフラム部
３０３ 位置決め孔
２１４１ 薄肉部
２１４２ 厚肉部
２３３１ 外環部
２３３２ 傾斜面
２４１１ 第１の部分
２４１２ 第２の部分
２４１３ 傾斜部

Claims (9)

1. 少なくとも凹部および貫通孔を有する樹脂成形体から構成されるエミッタ本体と、前記エミッタ本体の少なくとも１つの面に接合され、前記凹部および前記貫通孔の少なくとも一部の開口部を塞ぐことで流路を形成する可撓性を有するフィルムとを有し、かつ、灌漑用液体を流通させるチューブの内壁面の、前記チューブ内外を連通する吐出口に対応する位置に接合され、前記チューブ内の前記灌漑用液体を前記吐出口から定量的に吐出するためのエミッタであって、
   前記チューブ内の前記灌漑用液体を取り入れるための取水部と、
   前記取水部から取り入れられた前記灌漑用液体の流量を前記取水部内の前記灌漑用液体の圧力に応じて調整するための取水量調整部と、
   前記取水量調整部から供給された前記灌漑用液体を減圧させながら流すための減圧部と、
   前記減圧部から供給された前記灌漑用液体の流量を、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力に応じて調整するための吐出量調整部と、
   前記吐出量調整部で流量が制御された前記灌漑用液体が供給される、前記吐出口に面するべき吐出部と、
   を有し、
   前記吐出量調整部は、
   前記減圧部よりも下流側の流路と前記チューブ内部との連通を遮断するように配置されている、前記フィルムの一部であるダイヤフラム部と、
   前記減圧部よりも下流側の流路に、前記ダイヤフラム部に面して非接触に配置され、前記ダイヤフラム部が密着可能な、前記ダイヤフラム部に対して窪んでいる弁座部と、
   前記弁座部に開口する、前記吐出部に繋がる孔と、
   前記弁座部に形成され、前記弁座部よりも外側の前記流路と前記孔とを連通する溝と、
   を有し、
   前記ダイヤフラム部は、前記チューブ内の前記灌漑用液体の圧力が設定値以上であるときに前記弁座部に密着する、
   エミッタ。
2. 前記取水部は、前記灌漑用液体中の浮遊物を捕集するためのスクリーン部を含み、
   前記スクリーン部は、前記フィルムに形成されたスリットと、前記スリットに連通するとともに前記スリットの長手方向に対して交差する方向に延出するように前記エミッタ本体に形成された、凹部と、を含む、
   請求項１に記載のエミッタ。
3. 前記取水量調整部は、前記エミッタ内における前記灌漑用液体の流路内の固定端から突出し、上流側の前記灌漑用液体の圧力を受けて下流側に開く弁体を含み、
   前記弁体は、前記固定端から突出する、可撓性を有する薄肉部と、前記薄肉部から延出する厚肉部とを有し、
   前記取水量調整部よりも上流側の前記灌漑用液体の圧力が設定値以上であるときに前記薄肉部が撓み、前記弁体が下流側に開く、
   請求項１または２に記載のエミッタ。
4. 前記厚肉部と前記薄肉部の境界の平面形状は、直線形状であり、
   前記厚肉部は、前記弁体の下流側に肉厚な部分である、
   請求項３に記載のエミッタ。
5. 前記取水量調整部は、平面視したときに、前記弁体に隣接する位置に配置されている固定部をさらに有し、
   前記弁体および前記固定部の平面形状は、いずれも扇形であり、
   前記弁体および前記固定部は、平面視したときに周方向に交互に配置されている、
   請求項３または４に記載のエミッタ。
6. 前記エミッタ本体および前記フィルムは、可撓性を有する一種類の材料で一体的に成形されており、
   前記フィルムは、前記エミッタ本体と前記フィルムとを接続するヒンジ部を軸に回動され、前記エミッタ本体と接合される、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のエミッタ。
7. 前記エミッタ本体は、前記フィルムが接合される面に１つまたは２つ以上の凸部をさらに有し、
   前記フィルムは、前記凸部が嵌合する１つまたは２つ以上の位置決め孔を有する、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のエミッタ。
8. 前記エミッタ本体および前記フィルムは、接着、圧着または溶着により接合される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のエミッタ。
9. チューブと、前記チューブに配置された請求項１〜８のいずれか一項に記載のエミッタとを有する、点滴灌漑用チューブ。

Images