JP7048580B2 - 灌漑のための方法及びシステム - Google Patents

Description

本願は、２０１６年５月５日に出願された米国仮特許出願Ｎｏ．６２／３３２０１７の優先権の利益を主張し、その内容は、全体が本明細書に述べられているかのように参考として組み入れられる。

本発明は、その一部の実施形態では、灌漑に関し、特に低水圧での灌漑のための方法及びシステムに関するが、これらに限定されない。

点滴灌漑は、加圧水源を利用し、かつ制御された方法で分配パイプに沿って水をしたたらせる散水法である。

点滴灌漑システムは、一般的に開水路中の畑又は低圧パイプラインに水を運ぶ地表灌漑システムより有効であると考えられている。地表灌漑システムは、少ない投資及び低いエネルギーコストを要求し、これらのシステムは、一般的に水が畑の末端まで達するように効率的にかつ均一に灌漑するために入口で高い放出量を採用する。

米国特許第７０４８０１０号は、薄壁のスリーブから作られた分配パイプを開示し、それは、空のときにつぶれることができ、その壁に穴を含む。低圧ドリップ部材を備えた枝管は、コネクターによって分配パイプの穴に接続される。スリーブ材料は、不透明であり、太陽光線を反射して微生物や藻の増殖を抑制し、パイプは、周囲空気温度で３５℃より高く加熱されない。

本発明のある実施形態によれば、灌漑の方法であって、前記方法が、複数のドリッパーを与えられた傾斜された灌漑パイプに水を供給することを含み、前記供給が、前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さでの圧力が最大９０ｃｍＨ_２Ｏであるように行なわれることを特徴とする方法が提供される。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、灌漑の方法であって、前記方法が、複数のドリッパーを与えられた傾斜された灌漑パイプに水を供給することを含み、前記灌漑パイプが、変動する傾斜度で傾斜され、前記供給が、前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さで予め決められた圧力を与えるように選択され、前記予め決められた圧力及び前記変動する傾斜度が、前記傾斜された灌漑パイプの長さに沿った放出速度が２０％より多く変動しないように選択されることを特徴とする方法が提供される。本発明のある実施形態では、前記供給が、前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さでの圧力が最大９０ｃｍＨ_２Ｏであるように行なわれる。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、灌漑パイプを配置する方法であって、前記方法が、シャベル器具を操作して土壌に変動する傾斜度を有する傾斜を形成すること；及び前記変動する傾斜度を有する傾斜にほぼ沿って、複数のドリッパーを有する傾斜された灌漑パイプを配置することを含み、前記変動する傾斜度における変動が、前記灌漑パイプが予め決められた圧力で水を供給されるとき、前記傾斜された灌漑パイプの長さに沿った水放出が２０％より多く変動しないように選択されることを特徴とする方法が提供される。

本発明のある実施形態によれば、水圧が、前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さで約５ｃｍＨ_２Ｏから約９０ｃｍＨ_２Ｏまでである。

本発明のある実施形態によれば、水を供給することが、水分配管によってなされる。

本発明のある実施形態によれば、前記複数のドリッパーのうちの少なくとも一つが、前記ドリッパーの出口での放出速度と前記ドリッパーの入口での入口圧力の間の直線関係を含む圧力と放出速度の依存性によって特徴づけられる。

本発明のある実施形態によれば、前記直線関係が、ｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約７立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり４０立方センチメートルまでである前記入口圧力の係数によって特徴づけられる。本発明のある実施形態によれば、前記係数が、ｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約７立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約２０立方センチメートルまでである。本発明のある実施形態によれば、前記係数が、ｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約９立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約１２立方センチメートルまでである。

本発明のある実施形態によれば、前記直線関係が、時間あたり約０立方センチメートルから時間あたり約５０立方センチメートルまでのオフセットパラメーターによって特徴づけられる。本発明のある実施形態によれば、前記オフセットパラメーターが、時間あたり約１０立方センチメートルから時間あたり約４０立方センチメートルまでである。本発明のある実施形態によれば、前記オフセットパラメーターが、時間あたり約２０立方センチメートルから時間あたり約３０立方センチメートルまでである。

本発明のある実施形態によれば、前記傾斜された灌漑パイプの長さ１メートルあたりのドリッパーの数が、約１個～約５個である。

本発明のある実施形態によれば、前記パイプ中のドリッパーの少なくとも一対について、前記一対のうちの第一ドリッパーの位置における前記傾斜度の値と前記一対のうちの第二ドリッパーの位置における前記傾斜度の値の間の比率が、前記一対の前記第一ドリッパーからの前記パイプの最も低い地点の距離と前記一対の前記第二ドリッパーからの前記パイプの最も低い地点の距離の間の比率のｎ乗に等しいか又はほぼ等しく、前記ｎが約１．５～約４．５である。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、水を放出するように構成された複数のドリッパーを有する傾斜された灌漑パイプ；及び前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さにおいて前記傾斜された灌漑パイプに最大約９０ｃｍＨ_２Ｏの圧力で水を送出するように構成された水供給システムを含むことを特徴とする灌漑システムが提供される。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、水を放出するように構成された複数のドリッパーを有する傾斜された灌漑パイプ；及び前記傾斜された灌漑パイプの最も高い高さで前記傾斜された灌漑パイプに水を送出するように構成された水供給システムを含む灌漑システムであって、前記灌漑パイプが、前記傾斜された灌漑パイプの長さに沿った水圧が約２０％より多く変動しないように選択された変動する傾斜度で傾斜されていることを特徴とする灌漑システムが提供される。

本発明のある実施形態によれば、灌漑システムが、水分配管をさらに含む。

本発明のある実施形態によれば、前記水供給システムが、水溜め、水タンク及びポンプのうちの少なくとも一つを含む。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、水灌漑ドリッパーであって、水を取り込むように構成された少なくとも一つの水入口、及びドリッパーから水を放出するように構成された少なくとも一つの水出口を有する外部中空要素；及び前記外部中空要素の内側に配置された内部要素であって、それらの間の空間に水通路を形成する内部要素を含むことを特徴とする水灌漑ドリッパーが提供される。

本発明のある実施形態によれば、前記水通路の長さが、約０．５ｃｍから約１０ｃｍまでである。本発明のある実施形態によれば、前記水通路の長さが、約２ｃｍから約５ｃｍまでである。

本発明のある実施形態によれば、前記内部要素の直径が、約０．２５ｍｍから約５ｍｍまでである。本発明のある実施形態によれば、前記内部要素の直径が、約０．７５ｍｍから約２．５ｍｍまでである。

本発明のある実施形態によれば、前記水通路の水力直径が、約０．０１ｍｍから約５ｍｍまでである。本発明のある実施形態によれば、前記水通路の水力直径が約０．０１ｍｍから約１ｍｍまでである。

本発明のある実施形態によれば、平方センチメートルあたり約１個～約１０個の密度で複数の水入口が存在する。

本発明のある実施形態によれば、前記水通路が、前記内部要素を少なくとも部分的に包囲する。

本発明のある実施形態によれば、前記水入口が、略楕円形状を有する。

本発明のある実施形態によれば、前記水入口が、前記外部中空要素の外部面に対して略直角である。

本発明のある実施形態によれば、前記少なくとも一つの水入口において水フィルターをさらに含む。

本発明のある実施形態によれば、前記外部中空要素の外部面に対する法線に対して斜めに配向された少なくとも一つの追加の水入口を含む。

本発明のある実施形態の一つの側面によれば、水供給源；及び前記水供給源に接続され、かつ水を放出するように構成された複数のドリッパーを有する灌漑パイプを含む灌漑システムであって、前記ドリッパーのうちの少なくとも一つが、上述のドリッパーである、灌漑システムが提供される。

別途定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術的用語および／または科学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に記載される方法および材料と類似または同等である方法および材料を本発明の実施または試験において使用することができるが、例示的な方法および／または材料が下記に記載される。矛盾する場合には、定義を含めて、本特許明細書が優先する。加えて、材料、方法および実施例は例示にすぎず、限定であることは意図されない。

本発明の実施形態の方法および／またはシステムを実行することは、選択されたタスクを、手動操作で、自動的にまたはそれらを組み合わせて実行または完了することを含んでいる。さらに、本発明の方法および／またはシステムの実施形態の実際の機器や装置によって、いくつもの選択されたステップを、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェア、あるいはオペレーティングシステムを用いるそれらの組合せによって実行できる。

例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップまたは回路として実施されることができる。ソフトウェアとして、本発明の実施形態により選択されたタスクは、コンピュータが適切なオペレーティングシステムを使って実行する複数のソフトウェアの命令のようなソフトウェアとして実施されることができる。本発明の例示的な実施形態において、本明細書に記載される方法および／またはシステムの例示的な実施形態による１つ以上のタスクは、データプロセッサ、例えば複数の命令を実行する計算プラットフォームで実行される。任意選択的に、データプロセッサは、命令および／またはデータを格納するための揮発性メモリ、および／または、命令および／またはデータを格納するための不揮発性記憶装置（例えば、磁気ハードディスク、および／または取り外し可能な記録媒体）を含む。任意選択的に、ネットワーク接続もさらに提供される。ディスプレイおよび／またはユーザ入力装置（例えば、キーボードまたはマウス）も、任意選択的にさらに提供される。

本明細書では本発明のいくつかの実施形態を単に例示し添付の図面を参照して説明する。特に詳細に図面を参照して、示されている詳細が例示として本発明の実施形態を例示考察することだけを目的としていることを強調するものである。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法は当業者には明らかになるであろう。

図１は、灌漑システムの模式図である。

図２は、ドリッパーの模式図である。

図３Ａ－３Ｂは、本発明のある実施形態による灌漑システムの模式図である。

図４は、本発明のある実施形態による変動する傾斜度を有する斜傾を持つ灌漑システムの模式図である。

図５Ａは、組み立てられたドリッパーが複数の穴を有する実施形態におけるドリッパーの断面図である。

図５Ｂは、組み立てられたドリッパーが複数の穴を有する実施形態における組み立てられたドリッパーの透視図を示す模式図である。

図５Ｃは、外部中空要素（右側）及び内部要素（左側）の分解図を示す模式図であり、これらの要素は、一緒に組み立てられたときに、本発明のある実施形態によるドリッパーを与える。

図６は、組み立てられたドリッパーが、その水通路に障害物を有する実施形態におけるドリッパーの透視図を示す模式図である。

図７Ａ－７Ｂは、本発明のある実施形態による水供給管におけるドリッパーの水平配向（図７Ａ）及び垂直配向（図７Ｂ）の模式図である。

図８Ａ－８Ｂは、本発明のある実施形態によるドリッパーの内側の部分的な水通路の断面図である。

図９Ａ－９Ｌは、本発明のある実施形態によるいくつかの組み立てられたドリッパーの断面図を示す模式図である。

図１０Ａは、組み立てられたドリッパーが、楕円形状の水入口であってフィルターを含む水入口を有する実施形態における組み立てられたドリッパーの透視図を示す模式図である。

図１０Ｂは、組み立てられたドリッパーが、楕円形状の水入口を有する実施形態における組み立てられたドリッパーの透視図を示す模式図である。

図１０Ｃ－１０Ｄは、組み立てられたドリッパーが、楕円形状の水入口を有し、かつ外部中空要素の外部面に対する法線に対して斜めに配向された追加の水入口を有する実施形態における組み立てられたドリッパーの断面図（図１０Ｃ）及び透視図（図１０Ｄ）を示す模式図である。

図１０Ｅ－１０Ｆは、ドリッパーが、ドリッパーの一方の側から保持されている内部要素を含む実施形態における組み立てられたドリッパーの断面図（図１０Ｅ）及び透視図（図１０Ｆ）を示す模式図である。

図１１は、本発明のある実施形態による実験において得られた、約２０，３０，５０，１００及び１５０ｃｍの入口ヘッド、約１５０ｍのパイプ長さ、及び約２５ｍｍのパイプ直径についての畑の斜傾の関数としての低放出速度のドリッパーに対する高放出速度のドリッパーの割合の差をプロットしたグラフである。

図１２Ａは、本発明のある実施形態による実験において得られた、フラッシの前後の四つの異なるドリッパーの相対放出速度を示すグラフである。

図１２Ｂは、本発明のある実施形態による実験において得られた、約１５０ｍの長さ及び約２５ｍｍの直径を有する管についての傾斜度及び入口圧力の関数としてのフラッシ中の管における水放出速度を示すグラフである。

図１３Ａ－１３Ｃは、本発明のある実施形態による実験において得られた、０℃の傾斜度（図１３Ａ）、変動する傾斜度（図１３Ｂ），及び均一な流量を確実にするように選択された傾斜度についての管長さの関数としての入口圧力のグラフである。

図１４は、本発明のある実施形態に従って使用されることができる種類のドリッパーを示す。

図１５Ａ－１５Ｂは、本発明のある実施形態に従って使用されることができる別の種類のドリッパーを示す。

図１６Ａ－１６Ｂは、本発明のある実施形態に従って使用されることができる追加の種類のドリッパーを示す。

図１７Ａ－１７Ｆは、本発明のある実施形態による、図９Ａ－９Ｌに示されるいくつかのドリッパーの透視図を示す模式図である。

図示の簡単さ及び明確さのために、図面に示されている要素は、必ずしも縮尺通りではないことが理解される。例えば、ある要素の寸法は、明確さのために他の要素に対して誇張されることができる。さらに、適切であると考えられる場合には、参照番号は、対応する又は類似の要素を示すために図面間で繰り返されることができる。

本発明は、その一部の実施形態では、灌漑に関し、特に低水圧での灌漑のための方法及びシステムに関するが、それらに限定されない。

本発明のいくつかの実施形態をより良く理解する目的のために、図３～図１７Ｆに示されるように、図１及び図２に示される灌漑システム及びドリッパーの構造及び作動がまず言及される。

図１は、灌漑システム１０を示す。このシステムは、水供給システム１１、水供給システム１１から複数の管１３に水をポンピングして、それによって複数の管１３の中に高圧の水流を生じさせるためのポンプ１２を含む。複数のドリッパー２０が、管１３を通る水流の速度を減少させるため、及び制御された速度で水を地面に放出するために複数の管１３に取り付けられている。

図２は、略ジグザグ形状の水通路２２を有するドリッパー２０を示す。この水通路は、交互に配置された突出部を含み、それを通る水の速度を減少させる。ドリッパー２０は、水入口２１（これを通して水がドリッパー中に入る）、及び水出口２３（これを通して水が水通路から外に出て地面に流れる）も含む。ドリッパー２０は、粒子がドリッパー２０に入ってきてそれを詰まらせるのを防止するためのフィルター（図示されず）も含む。ジグザグ形状の水通路２２は、乱流を作り出し、この乱流は、エネルギーの損失をもたらす。このエネルギー損失は、水通路２２の構造及び寸法によって制御されている。

本発明者らは、従来のドリッパーは、粒子が中に蓄積されると詰まることがあり、これは、灌漑畑の定期的な管理及び検査を必要とし、作動費用を増大させうることを見出した。

さらに、本発明者らは、作動圧力を減少させることによって、ポンプの必要性を減少させるか又は削除することができ、これによってエネルギーコストを減少させることができることを見出した。

図３Ａ－３Ｂは、本発明のある実施形態による灌漑システム３００の模式図である。本発明の様々な例示的な実施形態において、灌漑システム３００は、低い水圧で作動し、例えば、０．１ｂａｒ未満、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約９０ｍｂａｒ、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約８０ｍｂａｒ、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約７０ｍｂａｒ、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約６０ｍｂａｒ、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約５０ｍｂａｒ、より好ましくは約５ｍｂａｒ～約４０ｍｂａｒ、例えば３０ｍｂａｒで作動する。灌漑システム３００は、所望によりかつ好ましくは水供給システム３０２を含み、この水供給システム３０２は、水を低圧で供給することが好ましい。灌漑システム３００は、灌漑パイプ３０４及び一つ以上のドリッパー３０６も含むことができる。図３Ａ及び３Ｂは、略水平方向の灌漑パイプ３０４を示しているが、これは必須ではなく、本発明のある好ましい実施形態では、灌漑パイプ３０４は、傾斜させられることができる。システム３０２は、所望によりかつ好ましくはコネクター及び／又は弁３６０を通して、所望によりかつ好ましくは水分配管３０５のうちの一つ以上に接続されることができる。代替的に又は追加的に、システム３０２は、貯水器、水タンク、水容器又は井戸のうちの一つ以上に接続されることができる。

本発明のある実施形態において、システム３００は、水ポンプ３６２を含み、この水ポンプ３６２は、水をシステム３０２に、又は水分配管３０５に、又は灌漑パイプ３０４に送出する。システム３００は、所望によりかつ好ましくは灌漑パイプ３０４の中の水圧を測定するための一つ以上の圧力センサー３６４を含む。システム３００は、灌漑パイプ３０４に供給される水の流量を制御するための制御システム３６６をさらに含む。制御システム３６６は、ポンプ３６２に又はコネクター及び／又は弁３６０に制御信号を送信してパイプ３０４中の流量を制御するように構成された回路を含むことができる。所望によりかつ好ましくは制御システム３６６は、センサー３６４から感知信号を受信し、これらの感知信号に応答して灌漑パイプ３０４中の上述の水圧を維持するために制御信号を送信する。

ドリッパー３０６は、灌漑パイプ３０４に取り付けられるか、又は灌漑パイプ３０４中に組み込まれるか、又は灌漑パイプ３０４の内部に配置されることができる。作動において、ドリッパー３０６は、少なくとも一つの水出口３１４を通して水を放出し、水の流れを例えば土壌に、地面に、又はあぜ溝に与える。ドリッパー３０６の外部３１４は、所望によりかつ好ましくはパイプ３０４の中の穴３３６に隣接していることができる。

灌漑パイプ３０４は、少なくとも１ｂａｒの圧力に耐えることができ、（例えば、車両の車輪の乗り上げによる）荷重の生成の結果としての偶然の圧力に耐えることができ、及び／又は天候条件（例えば、雨、又は太陽によって生成される熱から通常生じる高温）に、耐えることができて正常に作動することができる当該技術分野で公知のいかなる好適な材料から作られることもできる。例えば、好適な材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、及び他の熱可塑性プラスチック材料であることができる。通常、灌漑パイプ３０４は、約２０ｍｍ～約４０ｍｍの直径、及び約５～約３００ｍの長さを有する。

ドリッパー３０６は、灌漑パイプ３０４に沿って配置される。パイプ３０４に沿った二つの隣接するドリッパーの間の距離は通常、約２０ｃｍ～約１００ｃｍであるが、これに限定されない。

ドリッパー３０６は、一つ以上の方法で具体化されることができる。図３Ｂに示される代表的な例（しかし、これに限定されない）では、一つ以上の（好ましくは、それぞれの）ドリッパー３０６は、灌漑パイプ３０４の内部壁に固定されることができ、一つ以上の水入口３１２（これを通して、水がドリッパー３０６に入る）、一つの水出口３１４（これを通して水がドリッパー３０６から出る）、及び水通路３１０（これを通して水が入口３１２から出口３１４まで流れる）を含むことができる。例えば、ドリッパー３０６は通常、約１個～約１００個のドリッパー入口、及び１個のドリッパー出口を含むことができる。

図１４は、本発明の別の実施形態によるドリッパー３０６を示す。この実施形態において、ドリッパー３０６は、強くて非腐食性の材料からなるコンパクトなハウジング２１２を含む。ドリッパー３０６の上部表面２１４は、二組の入口を規定する。それぞれの入口は、上部表面２１４を通して延びる一つ以上の開口部を含む。これらの入口は、灌漑チューブの内部を通って流れる灌漑水に露出されている。

第一の入口２１６は、好ましくは三つの開口部を含む。第一の入口２１６の中に流入する水は、ドリッパー３０６の本体を通って出口（図示されず）に進む。ドリッパー３０６を通って出口まで進む間に、水圧は、減少され、水流は、したたり又は液滴の流量まで低下される。好ましくは、三つの開口部は、第一の入口２１６を通って流れる水のためのフィルター機能を実行するのに（例えば、ドリッパー３０６の内部を詰まらせるかもしれない破片や砂利を濾過するのに）直径が十分に小さい。第一の入口２１６を構成する開口部は、所望によりかつ好ましくは、三角形のパターンで配置されており、ドリッパー３０６の内部表面に水が均一に衝撃を与えることを可能にする。好ましい実施形態では三つの等しい間隔で配置された開口部が示されているが、開口部の他の数及び配置も、第一の入口２１６を形成するために利用されることができる。

第二の入口２１８は、好ましくは、ドリッパー３０６の長さを二分割する中心軸に沿って間隔をおいて配置された二つの開口部を含む。第二の入口２１８の中に流入する水は、所望によりかつ好ましくは、ドリッパー３０６の本体を通って進まず、代わりに、圧力補償機能を発揮する。第二の入口２１８の中に流入する水は、ドリッパー３０６の内部にあるチャンバー中に蓄積され、灌漑チューブの中の圧力に実質的に等しい量の圧力をチャンバーに付与する。第二の入口２１８を通して流れる水はドリッパー３０６を通して流れないので、第二の入口２１８の開口部は、流入する水を濾過する必要がなく、開口部は小さい直径を有する必要がない。図１４に示される好ましい実施形態では二つの開口部が示されているが、開口部の他の数及び配置も、第二の入口２１８を形成するために利用されることができる。

図１５Ａ及び１５Ｂは、本発明の別の実施形態によるドリッパー３０６を示す。この実施形態において、ドリッパー３０６は、組み立てられたプラスチックの成形ハウジング構成要素から簡便にかつ経済的に形成されることができるコンパクトなハウジングを含む。ハウジングは、略カップ形状の基部２０を含み、これは、キャップ２２と共に組み立てられて、実質的に閉鎖されたハウジング内部を形成するように適合されている。一般的な用語において、流れ溝１４は、弾性で柔軟なエラストマーの弁部材２８と協働する関係で基部２０において形成された溝パターン２６によって規定される。水は、キャップ２２によって形成された水入口３０を介して流れ溝１４に供給され、基部２０に形成された放出出口１６を通して流れ溝から放出される。溝パターン２６の幾何学的形状は、弁部材２８と協働して、入口３０と出口１６の間の改良された圧力減少のために三次元の流れ溝１４を規定する。

ハウジング基部２０は、上向きに開いた略カップ形状の構造を有し、この構造は、円形の底部又は床表面３２を含み、これは、その周縁で、円筒形に直立している外部壁３４に接合されている。溝パターン２６は、出口１６のまわりに配置された略円形構成で床３２上に形成されており、前記出口１６は、所望により放出チューブ（図示されず）へのプレス嵌め取り付けのために短い下向きに突出する中空のステム３６を含むことができる。複数のスペーサー柱３８も、基部２０に形成されており、床の周縁で床３２から上向きに突出し、溝パターン２６の上で外部壁３２の上部縁の下に配置された上部端で終わる。

弁部材２８は、弾性の円板を含み、これは、ハウジング基部２０の中に嵌合することができる寸法及び形状を有しており、弁部材２８の外部縁は、スペーサー柱３８の内部に嵌合する。その時、ハウジングキャップ２２は、基部の開放端中への円板形状のキャップのプレス嵌め設置によって基部２０と共に組み立てられ、キャップ２２は、スペーサー柱３８の上部端に対して着座される。キャップ２２は、好適な接着部の使用によって、又は超音波溶接などによって、封止態様で基部２０にしっかりと接続されることができる。組み立てられた時、ハウジング基部２０とキャップ２２は、入口チャンバー４０（図１５Ａ）を規定し、その内部に、弁部材２８が、溝パターン２６にわたって整列された位置で少なくともある程度の浮動運動を持って保持されている。水入口３０は、キャップ２２中に形成されており、入口ステム４２と典型的には関連されており、この入口ステム４２は、水供給ホース１２へのプレスオンパンク式の取り付けのための顎のある構成を含むことができる。

流れ溝１４から、水は、中心に配置された放出チャンバーに入る。この放出チャンバーは、弁部材２８と係合するためにハウジング基部２０の床３２から上向きに突出する隆起した円形ボス５２を有する。ボス５２は、出口チャンバーから水出口１６への水の放出流れのために形成された、上向きに開放された放出制御溝５４を有する。

図１６Ａ及び１６Ｂは、本発明の別の実施形態によるドリッパー３０６を示す。この実施形態において、ドリッパー３０６は、成形されたプラスチックの本体であることができ、これは、薄い壁のドリップテープ１０２、又は押し出しホースなどの他のいかなるタイプの水管中に、ドリップテープの押し出し中に又はドリップテープの押し出し直後に、規則正しい間隔で挿入されることができる。各ドリッパー３０６は、ドリップテープの製造中にドリップテープの壁に切断されたか又は予備形成された開口部１０４に配置されることができる単一の出口を有することができる。この薄い壁のドリップテープ１０２の中の水は、ドリッパーの側部又は周縁１０６でフィルターを通過してドリッパー３０６に入ることができる。フィルター領域はドリッパーの側部又は周縁に存在するため、ドリッパー３０６は、その寸法又は厚さに比べて大きな面積のフィルターを与えることができる。例えば、好ましい実施形態では、ドリッパー３０６は、約３．５ｍｍの厚さ及び少なくとも約１２ｍｍ^２のフィルター面積を有することができる。

一つの実施形態では、濾過された水は次に、ラビリンス１０８を通過し、そこで水圧が減少される。例えば、水圧は、ドリップテープ中のライン圧力（例えば１２ｐｓｉ）から実質的に低い圧力まで減少させられることができる。減少された圧力の水は、次に、ドリップテープの壁に溶接又は接着されたドリッパーの第一又は外部面１１１の近くの出口穴１１０を通して流れることができる。

一つの実施形態では、ドリッパー３０６は、ドリッパーの第二又は内部面１１４に又はそれに隣接して配置されたダイアフラム１１２を使用して圧力調節される。ドリップテープ中の水圧は、ダイアフラムに作用して、水圧が水管中で変化するにつれてドリッパーの流量を調節する。

ドリッパー３０６は、三つの部分、つまり、二つの本体部材１２２及び１２４と、エラストマーのダイアフラム１１２を含むことができる。ドリッパーの第一又は外部面１１１は、ドリップテープの内部壁に溶接された、又は接着された、又は接合された一つ以上の壁又は表面を有することができる。ドリッパー３０６は、ドリップテープの内部に向けて内向きに突出することができる第二又は内部面１１４を有する。第一又は外部面と第二又は内部面との間のドリッパー３０６の厚さは、好ましくは約５ｍｍ未満であり、最も好ましくは約３．５ｍｍ未満である。ドリッパー３０６のフィルター領域は、ドリッパーの外部面１１１と内部面１１４の間で、ドリッパー３０６の側部１０６又は周縁に全体的に存在する。

一つの実施形態では、フィルター領域は、ドリッパー３０６の側部を通る複数のスロット１１６として構成されることができ、これらのスロットは、ドリップテープ中の水がドリッパー３０６に入るためのフィルター入口又は通路を提供する。ドリッパーの側壁を通る各スロット１１６は、粒子又は破片がスロットを通過してドリッパー３０６の内部へ入ることを阻止しながら、ドリップラインからドリッパー３０６の内部への水の所望の流量を可能にするのに十分小さい寸法を有することができる。

例えば、一つの実施形態では、ドリッパー３０６は、略円板形状であることができ、各スロット１１６は、ドリッパーの円筒状の側壁１０６を通って、ドリッパー３０６の周縁又は外部面から内部へと放射状に延びることができる。ドリッパー３０６は、２４個の放射状のスロットを有することができ、各スロットは、約０．５ｍｍ未満の、最も好ましくは約０．３ｍｍ未満の幅を有する。ドリッパーの側壁の半径方向厚さは、約０．５ｍｍ～約１．０ｍｍであることができる。ドリッパーの半径は、約３．５ｍｍ～約６．５ｍｍであることができる。ドリッパーの外周は、約１０ｍｍ～約３０ｍｍであることができる。

一つの実施形態では、ドリッパー３０６の第二又は内部面１１４は、開口部１１８を有することができる。ダイアフラム１１２は、本体部材１２２と１２４の間に配置された弾性の内袋であることができ、一方、ダイアフラムは、一方の側でドリップテープ又はドリッパー３０６が設置されている他の水管内の水圧に直接露出されている。例えば、ダイアフラムは、約０．５ｍｍ～約０．７５ｍｍの厚さを有することができ、また表面１３２上の第二本体部材１２４中に形成されたラビリンス１０８と圧力調節チャンバー１４４の両方をカバーするのに十分大きい表面を有することができる。

一つの実施形態では、ダイアフラムは、ドリップテープ中のライン圧力に露出されることができ、このライン圧力は、開口部１１８を通して入ってダイアフラムに対して直接作用し、他方の側でのダイアフラムの水圧が減少するにつれてダイアフラムを曲げる。もしドリップテープ中の水圧が増大すれば、ダイアフラムは、出口１１０に向かって放射状に曲がり、ドリッパーの第二又は内部面から離れ、ドリッパー３０６からの出口流れを減少させる。

一つの実施形態では、ダイアフラムに作用しながらも開口部１１８を通過する水は、フィルターを通過しない。代わりに、フィルターは、ドリッパー３０６の円筒状側壁１０６中のスロット１１６の配列であることができ、水がドリッパーの圧力減少領域又はラビリンス１０８に入ることのためだけに使用される。

一つの実施形態では、ダイアフラム１１２は、ドリッパー３０６の第一本体部材１２２と第二本体部材１２４の間でダイアフラムの外部部分を挟むことによって定位置に保持されることができる。第一及び第二本体部材は、スナップ又はプレス嵌めで一緒に係合されることができる。例えば、第二本体部材は、第一本体部材中に挿入されて、ドリッパーの側壁１０６から内向きに延びる肩１２６によって定位置に保持されることができる。内向きに面する肩は、第二本体部材を捕獲して定位置に保持する。なぜなら、第二本体部材の外部リム又は周縁１２８の寸法は、肩１２６の寸法よりわずかに大きいからである。ダイアフラム１１２は、第一本体部材の表面１３０と、第二本体部材の一つ以上の壁１３２，１３４の間に保持されていることができる。所望により、肩及び外部リム又は周縁は、組み立ての容易を促進するために先細にされることができる。追加的に、開口部１１８の半径方向外側のダイアフラムの部分は、第一本体部材と第二本体部材の間のしっかりとした又は封止嵌合によって軸方向に圧縮されることができる。

一つの実施形態では、ドリッパーの側部におけるフィルター領域を通ってドリッパー３０６に入る水は、フィルター領域の内部のマニホールド流れ溝１３６において収集されることができる。例えば、マニホールド流れ溝は、ドリッパーの側壁１０６のフィルター領域内の半径方向の通路であることができ、ドリップテープの壁、表面１３８、及び出口プール１４６を取り巻く壁１４０によって包囲されることができる。

本発明の様々な例示的実施形態において、灌漑パイプ３０４は、潅漑パイプに沿ったドリッパー中の圧力損失を補償するように配置されている。作動において、水供給システム３０２は、所望によりかつ好ましくは、パイプ３０４の最も高い高さでパイプ３０４に水を送出する。

本発明者によって、これは一般的に高い水流量を生じること、及び全てのドリッパー３０６において一般的に均一な流量を維持することが見出された。

本発明のある実施形態によれば、制御システム３６６は、水供給システム３０２がパイプ３０４に水を最大約９０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍＨ_２Ｏ～約９０ｃｍＨ_２Ｏ）、又は最大約８０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍＨ_２Ｏ～約８０ｃｍＨ_２Ｏ）、又は最大約７０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍ～約７０ｃｍＨ_２Ｏ）、又は最大約６０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍＨ_２Ｏ～約６０ｃｍＨ_２Ｏ）、又は最大約５０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍＨ_２Ｏ～約５０ｃｍＨ_２Ｏ）、又は最大約４０ｃｍＨ_２Ｏ（例えば、約５ｃｍＨ_２Ｏ～約４０ｃｍＨ_２Ｏ）の圧力で送出することを確実にする。例えば、水供給システム３０２が、ポンプであるか及び／又は制御可能な弁（図示されず）を含む場合、制御システム３６６は、ポンプ又は弁を制御して、好ましい圧力を送出することができる。代替的に、水供給システム３０２は、（例えば、出口の直径及び／又は水供給システム３０２内の圧力の賢明な選択によって）制御システムなしで上述の圧力で水を送出するように構成されることができる。

点滴灌漑システムは、効率的に作動するためには、投資コスト及び高圧での電力消費（エネルギー）、及び濾過システムを必要とする。地表灌漑システムは通常、水が畑の末端まで到達するように地表灌漑を使用して効率的かつ均一に灌漑するために、水入口において高い放出速度を使用する。本発明者によれば、急勾配の畑による水量の減少は、表面流去、侵食、及び土壌の減成をもたらす。

点滴灌漑システムは、減少した表面流去及び浸出のために、地表灌漑システムと比べて高い水均一性を畑全体に提供する。しかし、本発明者によれば、高い圧力要件は、高い圧力に抵抗することができるフィルター、ポンプ、圧力調節器、及び灌漑パイプの材料において高いエネルギーコスト及び高い投資コストを生じることが認識された。本発明者によれば、０．０５～０．１バールの圧力で作動する点滴灌漑システムは、大規模の商業的な畑において適用されることができないことが認識された。灌漑されている畑における放出速度の変動についての評価基準は通常、１０％以下である。

本発明者は、変動する傾斜度で傾斜されることができる潅漑パイプを含む灌漑システムは、傾斜された潅漑パイプの長さに沿った水放出が約２０％より多く変動しないように、又は約１８％より多く変動しないように、又は約１６％より多く変動しないように、又は約１５％より多く変動しないように、又は約１３％より多く変動しないように、又は約１２％より多く変動しないように、又は約１０％より多く変動しないように選択されることができることを見出した。

本明細書で使用される通り、「水放出（ｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）」は、単位時間あたりドリッパーから出る水の体積を意味する。

本発明のある実施形態では、潅漑パイプ３０４は、徐々に変動する傾斜度で傾斜されている。本発明のある実施形態では、潅漑パイプ３０４は、非連続的に変動する傾斜度で傾斜されている。

図４は、変動する傾斜度が使用されている本発明の実施形態における灌漑システム３００の模式図である。灌漑システム３００は、水供給システム３０２、一つ以上の傾斜された潅漑パイプ３０４、及び複数のドリッパー３０６（図３Ａ及び図３Ｂでは、図示されず）を含むことができる。図４の代表的な図（これは、限定的であるとみなされるべきではない）において、灌漑システム３００は、分配管３０５を含み、その中に水がシステム３０２から放出される。管３０５は、穴３１４を与えられており、この穴の中に、潅漑パイプ３０４が好適なコネクター（図示されず）によって接続される。潅漑パイプ３０４は、所望によりかつ好ましくは、浸水のために通常使用されるあぜ溝３１１の間に配置され、かつ潅漑パイプ３０４に沿った流れの損失を補償するために傾斜３３０で配置されている。傾斜３３０は、潅漑パイプ３０４に沿って（徐々に又は非連続的に）変動されることができる。

例えば、潅漑パイプ３０４は、潅漑パイプ３０４の開始場所では（絶対値で）高い傾斜度で、かつパイプ３０４の下流の一つ以上の場所では（絶対値で）低い傾斜度でというように、徐々に変動する傾斜度で傾斜されることができる。本発明者によれば、これは、水流量を増大させ、全てのドリッパー３０６において略均一な圧力を維持することを可能にすることが見出された。本発明のある実施形態では、潅漑パイプ３０４は、傾斜された潅漑パイプ３０４の長さに沿った水放出が約２０％より多く変動しないように、又は約１８％より多く変動しないように、又は約１６％より多く変動しないように、又は約１５％より多く変動しないように、又は約１３％より多く変動しないように、又は約１２％より多く変動しないように、又は約１０％より多く変動しないように選択された徐々に変動する傾斜度で傾斜される。

所望によりかつ好ましくは、変動する傾斜度は、パイプ３０４中のドリッパーの少なくとも一対について、より好ましくは、パイプ３０４中のドリッパーの少なくとも二対について、より好ましくは、パイプ３０４中のドリッパーの少なくとも三対について、より好ましくは、パイプ３０４中のドリッパーの任意の対について、前記対のうちの一つのドリッパーの位置における傾斜度Ｓ_１と前記対のうちの別の一つのドリッパーの位置における傾斜度Ｓ_２の値の間の比率が、パイプ３０４の最も低い地点からのドリッパーの距離（例えば、管３０５からのパイプ３０４の最も遠い点）の間の比率のｎ乗に等しいか又はほぼ等しいように選択される。数学的には、これは、Ｓ_１／Ｓ_２∝［（Ｌ－ｌ_１）／（Ｌ－ｌ_２）］^ｎとして表わされることができ、式中、Ｌは、パイプ３０４の長さであり、ｌ_１はパイプ３０４に沿った最も高い点と前記対のドリッパーのうちの一つとの間の距離であり、ｌ_２はパイプ３０４に沿った最も高い点と前記対の他方のドリッパーとの間の距離である。べき指数ｎの値は、好ましくは約１．５～約４．５であり、例えば約２又は約３である。

次に図５Ａ～図５Ｃを参照する。これらの図は、本発明のある実施形態によるドリッパー３０６の模式図である。ドリッパー３０６は、所望によりかつ好ましくは、水入口３１２として機能する複数の穴を含む。しかし、これは必須ではなく、ある用途では、ドリッパーの端は、入口として作用することができる。ドリッパー３０６は、図３Ａ、図３Ｂ、図４を参照して説明された灌漑システムなど（これに限定されない）の灌漑システムにおいて有用であることができる。ドリッパー３０６は、一つ以上の潅漑パイプ３０４に取り付けられるか、又はその中に配置されることができる。ドリッパー３０６は、パイプ製造工程中に潅漑パイプ３０４中に組み入れられることができる。

図５Ａの代表的な例示では、ドリッパー３０６は、外部中空要素３０１から組み立てられる。外部中空要素は、例えば、中空管の形であり、ドリッパー３０６中への水の取り入れのための一つ以上の水入口３１２、及びドリッパー３０６からの水の放出のための一つ以上の水出口３１４を有する。ドリッパー３０６は、内部要素３０３も含む。内部要素は、内部要素３０３が外部中空要素３０１の内部に挿入されたときに、それらの間に水通路３１０が形成されるように、外部中空要素３０１の直径よりも小さい直径を有する。水通路３１０は、ドリッパー３０６の一方の端３２１からドリッパー３０６の別の端３３１まで延びることができる。端３３１は、所望によりかつ好ましくは、閉鎖されている。本発明の様々な例示的実施形態において、水通路３１０は、水通路３１０の内部に直線によって接続される少なくとも一つの入口－出口の対が存在するように形成される。これは、例えばジグザグ形状又はラビリンス型の水通路を有するドリッパーとは異なり、水の少なくとも一部が一つ以上の入口３１２から一つ以上の出口３１４まで直線に沿って流れることを可能にする。

本発明において、「入口－出口の対」は、入口３１２のうちの一つと出口３１４のうちの一つを含む対である。

水入口３１２は、約０．０５ｍｍ～約１ｃｍの直径、及び約０．０１ｍｍ～約１ｃｍの入口－入口間隔を有する複数の小さな空洞の形であることができる。好ましくは、水出口３１４は、水の所望の放出流量がドリッパーから土壌又は地面に与えられるように、ドリッパーから水を放出するように構成されている。水出口３１４の穴直径は通常、約０．５ｍｍ～約２ｍｍである。ドリッパー３０６の水出口３１４は、所望によりかつ好ましくは、傾斜された潅漑パイプ３３６（図３Ｂに示されている）中に配置された穴３３６（図３Ｂに示されている）と連通していることができる。

本発明のある実施形態によれば、ドリッパー３０６は、出口３１４での放出速度とＱ（単位時間当たりの水体積）入口３１２での入口圧力Ｐの間の直線関係を含む圧力と放出速度の依存性によって特徴づけられる。この関係は、数学的には、Ｑ＝ａ_１Ｐ＋ａ_０として表わされ、式中、ａ_１は、入口圧力係数であり、ａ_０は、オフセットパラメーターである。ａ_１についての典型的な値は、ｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約７立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり４０立方センチメートルまでであるか、又はｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約７立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約２０立方センチメートルまでであるか、又はｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約９立方センチメートルからｃｍＨ_２Ｏあたりかつ時間あたり約１２立方センチメートルまでである。ａ_２についての典型的な値は、時間あたり約０立方センチメートルから時間あたり約５０立方センチメートルまでであるか、又は時間あたり約１０立方センチメートルから時間あたり約４０立方センチメートルまでであるか、又は時間あたり約２０立方センチメートルから時間あたり約３０立方センチメートルまでである。

図５Ｂは、本発明のある実施形態によるドリッパー３０６の長手方向の断面図である。図５Ｃは、本発明のある実施形態による外部中空要素３０１（右側）及び内部要素３０３（左側）の分解図を示す模式図である。

ドリッパー３０６は、第一端３３１（これは、閉鎖されていてもよい）を有する外部中空要素３０１を含むことができる。ヘッド３２８を有する内部要素３０３が、外部中空要素３０１の中に挿入されることができる。好ましくは、内部要素３０３のヘッド３２８は、これらの要素が一緒に組み立てられた後に外部中空要素３０１の一つの端３２１を閉鎖する。外部中空要素３０１は、一方の端３１７に複数の水入口３１２を有し、他方の端３１９に一つ以上の水出口３１４を有することができる。

図５Ａを参照すると、内部直径ｄ_ｉｎｔは通常、内部要素３０３の外部壁３１８の上の二つの最も遠い正反対の点の間で規定される。外部直径ｄ_ｅｘｔは通常、外部中空要素３０１の内部壁３２２の上の二つの最も遠い正反対の点の間で規定される。内部要素３０３が外部中空要素３０１の中に導入されたとき、幅Ｗを有する水通路３１０が形成される。幅Ｗは、所望によりかつ好ましくは、十分に狭い水通路３１０を与えるように、及びドリッパー３０６内の流れを減少させるために小さな水力直径（Ｄ_Ｈ）を与えるように設定される。

水力直径（Ｄ_Ｈ）は、以下の方程式Ｉに規定されるように、流れ面積Ａと管の湿潤された周囲長さＰの間の比率の４倍として規定されるパラメーターである。

方程式Ｉにおいて、Ａはドリッパー３０６中の水通路３１０の断面積であることができ、Ｐは、断面の湿潤された周囲長さであることができる。この場合、Ｄ_Ｈは、水通路３１０の水力直径と称される。

例えば、水通路３１０が円形形状を有する場合、方程式Ｉによる水力直径は、水通路を形成する円の直径に変形されることができる。

本発明のために好適な水通路３１０の典型的な水力直径は、約５０μｍ～約５００μｍである。図６を参照して以下にさらに説明されるように、水通路３１０内の詰まりが減少又は阻止される限り、水力直径についての他の値も想定される。

水通路３１０が環状形状を有する場合、水力直径は、水通路の幅Ｗとして規定される。これは、以下の方程式ＩＩに従って、外部中空要素３０１の内部直径ｄ_５０１と内部要素３０３の外部直径ｄ_５０８との間の差として計算される。

水の流量は、その水力直径が減少するにつれて、溝内で減少することが理解される。

本発明者は、（特に、低い作動圧力で）本発明の好ましい実施形態による狭い水力直径のドリッパーを使用することによって、ドリッパー３０６から水が出るときに低い放出流量を与えることができることを見出した。小さな水力直径は、狭い水通路３１０の十分大きい相対表面積を与えることによって、及び／又は（例えばドリッパー３０６の狭い水直径３１０の水の流れのための摩擦を減少させることによって）水通路３１０中を流れる水のエネルギーを減少させることによって達成されることができる。水通路３１０の拡大された相対表面積は、例えば、形成された水通路を作成することによって達成することができる。例えば、水通路は、多角形（例えば三角形、四角形など）として形成されることができる。代替的に又は追加的に、水通路３１０の拡大された相対表面積は、入口３１２と出口３１４の間に十分に長い直径を与えることによって達成することができる。

ドリッパーの入口における粒子の蓄積は、詰まり及び減少された流れ放出を生じることがあり、従って、流れ放出の減少又は中断をもたらすことがある。

上述のような通路を有することによる利点は、図６を参照してより良く理解されることができる。図６は、本発明のある実施形態のよるドリッパー３０６の透視側面図である。その水通路３１０の中に、粒子や気泡などの障害物３５０が示されている。図示された実施形態では、障害物３５０は、環状形状を有する。障害物３５０は、ドリッパー３０６の外部中空要素３０１の内部壁３２２及び内部要素３０３の外部壁３１８と接触し、それにより領域通路３１０を部分的に又は完全に詰まらせることがあり得る。しかし、通路３１０は一次元ではなく、通路３１０内には他の代替的な経路もあり、ドリッパー３０６の内部に存在しうるいかなる障害物のまわりのバイパス経路３３１，３３２，３３３を可能にする。さらに、ドリッパーに入る粒子の量は、ドリッパー３０６に狭い入口を与えることによって減少されることができる。水入口３０４は、約５０μｍ～約５００μｍの寸法のものであることができる。従って、水通路３１０は、障害物３５０によって完全には封鎖されない。

本発明のある実施形態では、多数の毛細管水入口３１２が存在する。通常（しかし、必ずではない）、例えば１個～１００個の毛細管水入口が使用される。多数の毛細管水入口を有することによる利点は、毛細管水入口がドリッパー３０６のためのフィルターとして作用することができ、ドリッパーが詰まる危険性を減少させるということである。

本発明のある実施形態によれば、水力直径Ｄ_Ｈは、約０．０１ｍｍ～約１ｍｍである。本発明のある実施形態によれば、外部中空要素３０１は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍの内部直径を有する。

この実施形態のために好適なドリッパーの断面積は、水通路３１０の幅に応じて、約３ｍｍ^２～約３００ｍｍ^２であることができる。ドリッパー３０６を通って流れる水の流量は通常、約０．１ｍＨ_２Ｏ～約２ｍＨ_２Ｏの水圧において、約１００ｍｌ／ｈ～約１００００ｍｌ／ｈである。例えば、長さ約３ｃｍのドリッパー及び幅約１００μｍの環は、１．５ｍＨ_２Ｏの圧力で約１４００ｍｌ／ｈの流量を作り出すことができる。

外部中空要素３０１の外部表面と内部要素３０３の外部表面は、約１０％の許容差で互いに平行であることできる。複数の水入口３１２の間の距離は、約０．５ｍｍ～約２ｍｍであることができる。水入口３１２と水出口３１４の間の距離は、約１ｃｍ～約６ｃｍであることできる。

さらに理解されることができるように、この実施形態のドリッパーを使用してそれらを低圧で作動させることによって、灌漑システム３００は、図１に示された種類のポンプ１２を不要とすることができる。その結果として、この実施形態の潅漑パイプ３０４は、より数が少なくてより安価な原材料から作られることができる。

それに加えて本発明者は、この実施形態のドリッパーは、その内部を流れる水によって粒子が洗い流されることを可能にすることを見出した。たとえ粒子がこの実施形態のドリッパーの内部に部分的に詰まったとしても、この粒子の詰まりは、きれいな水がドリッパーに供給されるときに粒子を洗い出すことによって解消されることができる。その結果として、この実施形態のドリッパーは、自然の組み込み型の自己洗浄能力を有する。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、上述の灌漑システムの実施形態のいずれか一つにおける複数のドリッパー３０６は、図７Ａ及び図７Ｂにそれぞれ示されるように、潅漑パイプ３０４の位置に対して水平に又は垂直に配置されることができる。

図８Ａ及び図８Ｂは、本発明のある実施形態によるドリッパー３０６の内部の部分的な水通路の断面図である。

図５Ａ～図５Ｃにおいて上述したように、水通路３１０は、外部中空要素３０１と内部要素３０３を組み立てることによって形成される。内部要素３０３は、例えば部分的にリング状の水通路３１０を使用することによって、即ち、環３１０の少なくとも一部を部分的に使用することによって、代替的な断面を有することができる。ドリッパー３０６のいずれの構成要素も、成形されたプラスチックを含むことができる。内部要素３０３は、外部中空要素３０１の中に挿入されることができる。

本発明のある実施形態において、一つ以上のカバーが外部中空要素３０１の一つ以上の側に置かれることができ、これによりその端の一つ以上を閉鎖することができる。

図９Ａ～図９Ｌは、本発明のいくつかの実施形態によるドリッパーの断面図である。図９Ａ及び図９Ｂは、ドリッパー３０６が側部に斜め方向の穴を含みかつ包囲されたヘッドの下に出口穴を含む実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ａ）及び線Ａ‐‐‐Ａに沿った断面図（図９Ｂ）である（左側は図面では示されていない）。図９Ｃ及び９Ｄは、ドリッパー３０６がフィルター３１３を有する楕円形状の水入口（以下の図１０Ａも参照）を含む実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ｃ）及び線Ｂ‐‐‐Ｂに沿った断面図（図９Ｄ）である。図９Ｅ及び図９Ｆは、ドリッパー３０６がフィルターなしの楕円形状の水入口を含む実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ｅ）及び線Ｃ‐‐‐Ｃに沿った断面図（図９Ｆ）である（以下の図１０Ｂも参照）。図９Ｇ及び図９Ｈは、ドリッパーの端と出口穴の間の距離が短いことを除いては図９Ａ及び図９Ｂと同様の実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ｇ）及び線Ｄ‐‐‐Ｄに沿った断面図（図９Ｈ）である。図９Ｉ及び図９Ｊは、ドリッパー３０６がカバーの下に斜め方向の穴を含むことを除いては図９Ｃ及び図９Ｄと同様の実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ｉ）及び線Ｅ‐‐‐Ｅに沿った断面図（図９Ｊ）である。図９Ｋ及び図９Ｌは、外部形状が摩擦を減少させるために先細にされていることを除いては図９Ｃ及び図９Ｄと同様の実施形態におけるドリッパー３０６の側面図（図９Ｋ）及び線Ｆ‐‐‐Ｆに沿った断面図（図９Ｌ）である。

図９Ａ～図９Ｌのドリッパーの透視図は、図１７Ａ～図１７Ｆに示されている。図１７Ａは、図９Ａ及び図９Ｂに相当する。図１７Ｃは、図９Ｃ及び図９Ｄに相当する。図１７Ｆは、図９Ｅ及び図９Ｆに相当する。図１７Ｂは、図９Ｇ及び図９Ｈに相当する。図１７Ｅは、図９１及び図９Ｊに相当する。図１７Ｄは、図９Ｋ及び９Ｌに相当する。外部中空要素３０１のカバーは、図１７Ａ～図１７Ｆにおいて符号３４２で示されている。

外部中空要素３０１と内部要素３０３の長さは、約２０ｍｍ～約５０ｍｍであることができる。外部中空要素３０１の直径は、約１ｍｍ～約１０ｍｍであることができる。内部要素３０３の直径は、約０．５ｍｍ～約９．７ｍｍであることができる。入口３１２及び出口３１４の寸法は、約０．５ｍｍ～約５ｍｍであることができる。「バス（ｂａｔｈ）」３４６の高さは、狭い空間３１０よりも約１００ミクロン～約５００ミクロン大きいことができる。狭い空間３１０の幅は、約５０ミクロン～約４００ミクロンであることができる。

本明細書で記述されたドリッパー及びその構成要素は円筒形形状を有するが、それらは他の形状で製造されてもよいことは理解されるであろう。例えば、外部中空要素及び内部要素は楕円形、正方形、長方形、三角形、六角形、八角形などのいかなる形状であることもできる。

代替的に又は追加的に、この実施形態によるドリッパーは、楕円形状の一つ又は複数の水入口を有することができる。

代替的に又は追加的に、この実施形態によるドリッパーは、いかなる幾何学的形状（例えば、正方形、長方形、三角形、円形）の水入口を有することができる。

図１０Ａを参照すると、そこには、本発明のある実施形態による楕円形状の水入口３１２１を有する組み立てられたドリッパー３０６の透視側面図が示されている。示されているように、水入口は、ドリッパーに対して直交して配置されている。

図１０Ｂを参照すると、そこには、本発明のある実施形態による楕円形状の水入口３１２１を有しかつフィルターを含む組み立てられたドリッパー３０６の透視側面図が示されている。楕円形状の水入口３１２１（又は複数のかかる水入口）は、様々な可能な形状（格子、断面又は長手方向の溝）のフィルター３４０を含む。示されているように、水入口３１２１は、ドリッパー３０６に対して直交して配置されている。

図１０Ａ及び図１０Ｂに示された垂直の楕円形状の水入口３１２１に加えて、ドリッパー３０６に対して垂直でない追加の入口がある。水の流れがドリッパー中の水の流れに対して略鈍角Θであるときに、これらの追加の入口を通して、水が入る。Θの典型的な値は、約１１０°～約１５５°、又は約１２０°～約１４５°、又は約１３０°～約１４５°であり、例えば約１３５°であることができるが、これらに限定されない。図１０Ｃ及び図１０Ｄは、本発明のある実施形態による、楕円形状の水入口３１２１、及び外部中空要素３０１の外部表面に対する法線に関して対角に配向された追加の水入口３１２２を有する組み立てられたドリッパーの断面図（図１０Ｃ）及び透視断面図（図１０Ｄ）を示す。

入口は、水がドリッパーに入って乱流を形成するレベルに到達する。この乱流は、水侵入領域に粒子が蓄積するのを防止する。ドリッパー水侵入領域は、粒子が蓄積して、ドリッパーの部分的又は完全な封鎖を生じうる領域である。もし粒子がドリッパー３０６中に導入されたら、粒子は、ドリッパーの三次元形状及び滑らかさのために、蓄積せず、出口から外に出ることができる。水入口３１２２は、外部中空要素３０１の外部表面に対する法線に関して対角に配向されることができる。これは、ドリッパー入口に入る水の乱流を形成することができる。
図１０Ｅ及び図１０Ｆは、内部要素が一方の側のみから保持されている本発明の実施形態における組み立てられたドリッパーの透視図（図１０Ｅ）及び断面図（図１０Ｆ）を示す模式図である。

上述のように、０．５バール～４バールの圧力で作動する点滴灌漑システムは、０．１バール未満の作動圧力を使用する大規模の商業的な畑には適用できないことが本発明者によって見出されている。本発明者は、潅漑パイプの長さに沿った水放出が２０％より多く変動しないように、又は１８％より多く変動しないように、又は１６％より多く変動しないように、又は１５％より多く変動しないように、又は１３％より多く変動しないように、又は１２％より多く変動しないように、又は１０％より多く変動しないように選択されることができる傾斜度で傾斜された潅漑パイプを有する灌漑システムを発明した。

図１１は、本発明のある実施形態によって行なわれた実験で得られ、以下の表１に示されたデータのグラフである。このグラフは、約２０，３０，５０，１００及び１５０ｃｍの入口ヘッド、１メートルあたり４個のドリッパー、約１５０ｍのパイプ長さ、及び約２５ｍｍのパイプ直径について、畑の傾斜度の関数としての、低放出のドリッパーに対する高放出のドリッパーの割合の差をプロットしたものである。

最後のドリッパーにおける圧力は、推定値に設定され、ドリッパー放出が計算された。隣りのドリッパーに対するヘッド損失、及び傾斜によるヘッド変化が計算され、そのドリッパーの入口における圧力が決定された。二つのドリッパーの放出は合計され、それ以降、パイプの開始点まで同様に行なわれた、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌの「ｇｏａｌ ｓｅｅｋ」機能が、上述の表１に従って標的入口ヘッドを設定するために最後のドリッパーにおける圧力を変化させるために使用された。畑の傾斜度は、最大放出差を１０％として、本発明の灌漑システムを効率的に作動させるための傾斜度を評価するために変動された。

パイプの傾斜は、（傾斜度に応じて）端で高い圧力を生じ、従って高いドリッパー放出を生じることができる。パイプの端に向かう増大した放出は、パイプに沿った低い放出変動、及び効率における許容可能な均一性をもたらすことができる。

フラッシ
全てのパイプは、その端で「収集」管によって接続されることができ、この「収集」管は、その端（ここでは図示されず）で弁に接続されることができる。弁は、灌漑中にシステムを洗浄するために周期的に（最短で２週間ごとに）５～２０分間、開放されることができる。弁の開放は、パイプの内側に早い流量を作り出すことができ、これは、ドリッパーから蓄積された汚れを洗い落とすことができる。この手順は、特に、流量が通常低い低圧システム（２ｍまで）で良好に作動することができる。この弁は、手動で、又はタイマーで、又はいかなる灌漑制御方法を使用しても制御されることができる。フラッシの間のパイプ中の流量は、パイプの長さ（Ｌ）、直径（Ｄ）、及び滑らかさ（Ｃ）、入口ヘッド（Ｈ_ｆ）、及び畑の傾斜度に依存し、以下の方程式Ｉｌｌで与えられるようにＨａｚｅｎ－Ｗｉｌｌｉａｍｓの方程式を使用して計算されることができる。

図１２Ａは、本発明のある実施形態によって行なわれた実験で得られた、フラッシの前後の４個の異なるドリッパーの相対放出を示すグラフである。

図１２Ｂは、本発明のある実施形態によって行なわれた実験で得られた、約１５０ｍの長さ及び約２５ｍｍの直径を有するパイプ管についての、傾斜度及び入口圧力の関数としての、フラッシ中のパイプ管における水放出を示すグラフである。

図１２Ａからわかるように、パイプのフラッシは、詰まったドリッパーの放出を、元の値にまで増大させた。

パイプのフラッシは、高い放出を作り出し、水を浪費させることがあり得る。しかし、灌漑の終了／開始での短時間のパイプのフラッシは、浪費される水の量を最小限に抑えながら、ドリッパーを詰まっていない状態に維持することを可能にする。パイプを通る水の放出は、図１２Ｂに示されている。図１２Ｂは、約５０ｃｍの入口ヘッド及び約０．１％の傾斜度の場合、１０分間のパイプのフラッシは、８０リットルの水を浪費するが、この量は、地表灌漑と比べて極めて少量であることを示す。

本発明による灌漑システムは、浸水灌漑のために使用されることができる既存の農業用水供給システムに接続されるように設計されることができる。

畑の傾斜度は、パイプの圧力に、従ってドリッパーの長さに沿ったドリッパーの流れ放出に直接影響を与える設計変数として使用されることができる。パイプに沿った傾斜度は、パイプの長さ、ドリッパーの密度（管の長さ当たりの数）、及び入口での水ヘッドに依存して変動しうる。水がパイプ中を流れるにつれて、摩擦による流れに沿った圧力降下が生じることがあり、従って、ドリップ流れの変動が生じることがある。

図１３Ａ～図１３Ｃは、本発明のある実施形態によって行なわれた実験で得られた、０°の傾斜度（図１３Ａ）、変動する傾斜度（図１３Ｂ）、及び均一な流量を確実にするように選択された傾斜度（図１３Ｃ）についての、管の長さの関数としての入口圧力のグラフである。

図１３Ａに示されるように、傾斜なし（０°の傾斜度）の２００ｍのパイプにおいて、圧力は、パイプの開始点での０．５ｍからその端での０．１６ｍにまで減少した。この圧力差は、流量における６７％の差を示す。ドリッパーに沿った流れにおけるヘッド損失は、上述のように、Ｄａｒｃｙ－Ｗｅｉｓｂａｃｈの方程式によって計算されることができる。

浸水によって通常灌漑される畑は、約０．０５％～約１％の小さい傾斜度を有することができる。従って、従来の点滴灌漑システム（そこでは、作動圧力は、約１０～１４ｍの高さである）では、傾斜は有意な影響を有さない。なぜなら、高さの差は、作動圧力に比べて無視できるからである。

本発明のシステムでは、作動圧力はゼロに近くすることができるので、パイプの長さに沿った小さな高さの差も、パイプの圧力及びドリッパーの流量に対して実質的な影響を与えることがあり得る。傾斜３３０、Ｓ（ｌ）は、圧力損失を補償するためにパイプに沿って変動することができる。

パイプ３０４に沿ったいかなる点での傾斜度ｌは、数学的には、傾斜度関数Ｓ（ｌ）として表わされることができる。傾斜度関数は、シャベル器具（レーザーで案内される整地システムなどが例示されるが、これに限定されない）のコントローラーへ入力されて、変動する傾斜を土壌に形成することができ、ドリッパー３０６を有する傾斜された潅漑パイプ３０４は、変動する傾斜にほぼ沿って配置されることができる。

この実施形態のために好適な代表的な傾斜度関数は、以下のものである。

式中、Ｋは、無次元の定数である。通常、Ｋは、約０．１～約０．５又は約０．１～約０．３である。Ｌは、潅漑パイプ３０４の長さである。ｆ_ｄは、摩擦係数である。ｑは、長さあたりの潅漑パイプ３０４の流量である。ｇは、重力加速度である。Ｄ_Ｈは、潅漑パイプ３０４の水力直径である。ｌは、潅漑パイプ３０４の最も高い高さからの潅漑パイプ３０４に沿った距離である。

この実施形態のために好適な別の代表的な傾斜度関数は、以下のものである。

式中、ｃは、パイプの材料の滑らかさ係数である。Ｇ，α，β，γ，δ及びεは、定数パラメーターである。Ｇについての通常の値は、約９～約１１である。α，β，γのいずれかについての通常の値は、約１．２～約２．２である。δについての通常の値は、約４～約５．５である。本発明のある実施形態では、α，β，γのうちの少なくとも二つ、より好ましくはα，β，γの全てが同じ値を有する。

圧力損失は、パイプの開始点で大きく、パイプに沿って徐々に減少するので、パイプの開始点で急勾配の傾斜があることができ、パイプの長さに沿ってより穏やかになることができる。本発明のある実施形態では、傾斜度Ｓは、複数のドリッパー３０６の間の距離にも基づいて選択される。流量も複数のドリッパー３０６の間の距離によって影響を受けることがありうる。なぜなら、各ドリッパーは、パイプを通して流れる水の体積を減少させることができるからである。

パイプの開始点で、水は、最大の流量で流れる。そして、水が距離ｘだけ流れて最初のドリッパーに到達したとき、流量は、ドリッパー中の流量などに従って徐々に減少する。パイプの最後の位置（最後のドリッパーまでの）では、パイプ中の流量は、最後のドリッパー中の流量と等しい。

図１３Ｂ及び図１３Ｃにおいて、傾斜度は、パイプに沿ったドリップ流れが略均一であるように決定される。図１３Ｂは、図１３Ｃに示される傾斜度によって均一な流れが達成されることができることを示す。

本明細書中で使用される用語「約」は、±１０％を示す。

用語「例示的」は、本明細書では「例（ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｎｓｔａｎｃｅ又はｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ）として作用する」ことを意味するために使用される。「例示的」として記載されたいかなる実施形態も必ずしも他の実施形態に対して好ましいもしくは有利なものとして解釈されたりかつ／または他の実施形態からの特徴の組み入れを除外するものではない。

用語「任意選択的」は、本明細書では、「一部の実施形態に与えられるが、他の実施形態には与えられない」ことを意味するために使用される。本発明のいかなる特定の実施形態も対立しない限り複数の「任意選択的」な特徴を含むことができる。

用語「含む／備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、およびそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｂｕｔ ｎｏｔ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味する。

用語「からなる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ）」は、「含み、それらに限定される（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｅｄ ｔｏ）」ことを意味する。

表現「から本質的になる（ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｏｆ）」は、さらなる成分、工程および／または部分が、主張される組成物、方法または構造の基本的かつ新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法または構造がさらなる成分、工程および／または部分を含み得ることを意味する。

本明細書中で使用される場合、単数形態（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数の参照物を包含する。例えば、用語「化合物（ａ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）」または用語「少なくとも１つの化合物」は、その混合物を含めて、複数の化合物を包含し得る。

本開示を通して、本発明の様々な態様が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上および簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。従って、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値を有すると見なさなければならない。例えば、１～６などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲（例えば、１～３、１～４、１～５、２～４、２～６、３～６など）、ならびに、その範囲に含まれる個々の数値（例えば、１、２、３、４、５および６）を有すると見なさなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。

数値範囲が本明細書中で示される場合には常に、示された範囲に含まれる任意の言及された数字（分数または整数）を含むことが意味される。第１の示された数字および第２の示された数字「の範囲である／の間の範囲」という表現、および、第１の示された数字「から」第２の示された数「まで及ぶ／までの範囲」という表現は、交換可能に使用され、第１の示された数字と、第２の示された数字と、その間のすべての分数および整数とを含むことが意味される。

明確にするため別個の実施形態の文脈で説明されている本発明の特定の特徴が、単一の実施形態に組み合わせて提供されることもできることは分かるであろう。逆に、簡潔にするため単一の実施形態で説明されている本発明の各種の特徴は別個にまたは適切なサブコンビネーションで、あるいは本発明の他の記載される実施形態において好適なように提供することもできる。種々の実施形態の文脈において記載される特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしに動作不能である場合を除いては、それらの実施形態の不可欠な特徴であると見なされるべきではない。

本発明はその特定の実施態様によって説明してきたが、多くの別法、変更および変形があることは当業者には明らかであることは明白である。従って、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲の中に入るこのような別法、変更および変形すべてを包含するものである。

本明細書で挙げた刊行物、特許および特許出願はすべて、個々の刊行物、特許および特許出願が各々あたかも具体的にかつ個々に引用提示されているのと同程度に、全体を本明細書に援用するものである。さらに、本願で引用または確認したことは本発明の先行技術として利用できるという自白とみなすべきではない。節の見出しが使用されている程度まで、それらは必ずしも限定であると解釈されるべきではない。

Claims (14)

1. 水灌漑ドリッパーであって、前記水灌漑ドリッパーが、水を取り込むように構成された少なくとも一つの水入口、及びドリッパーから水を放出するように構成された少なくとも一つの水出口を有する外部中空要素；及び前記外部中空要素の内側に配置された内部要素であって、それらの間の空間に水通路を形成する内部要素を含むこと、及び前記水通路が、一次元の通路ではなく、前記内部要素と前記外部中空要素の間の粒子のまわりの複数の代替的なバイパス流路を含むことを特徴とする水灌漑ドリッパー。
2. 前記水通路の長さが、約０．５ｃｍから約１０ｃｍまでである、請求項１に記載の水灌漑ドリッパー。
3. 前記水通路の長さが、約２ｃｍから約５ｃｍまでである、請求項２に記載の水灌漑ドリッパー。
4. 前記内部要素の直径が、約０．２５ｍｍから約５ｍｍまでである、請求項１～３のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
5. 前記内部要素の直径が、約０．７５ｍｍから約２．５ｍｍまでである、請求項４に記載の水灌漑ドリッパー。
6. 前記水通路の水力直径が、約０．０１ｍｍから約５ｍｍまでである、請求項１～５のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
7. 前記水通路の水力直径が約０．０１ｍｍから約１ｍｍまでである、請求項６に記載の水灌漑ドリッパー。
8. 平方センチメートルあたり約１個～約１０個の密度で複数の水入口が存在する、請求項１～７のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
9. 前記水通路が、前記内部要素を少なくとも部分的に包囲する、請求項１～８のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
10. 前記水入口が、略楕円形状を有する、請求項１～９のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
11. 前記水入口が、前記外部中空要素の外部面に対して略直角である、請求項１０に記載の水灌漑ドリッパー。
12. 前記少なくとも一つの水入口において水フィルターをさらに含む、請求項１０又は１１に記載の水灌漑ドリッパー。
13. 前記外部中空要素の外部面に対する法線に対して斜めに配向された少なくとも一つの追加の水入口を含む、請求項１０～１２のいずれかに記載の水灌漑ドリッパー。
14. 水供給源；及び前記水供給源に接続され、かつ水を放出するように構成された複数のドリッパーを有する灌漑パイプを含む灌漑システムであって、前記ドリッパーのうちの少なくとも一つが、請求項１～１３のいずれかに記載のドリッパーである、灌漑システム。

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