KR20190003754A - 관개 방법 및 관개 시스템 - Google Patents

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Abstract

관개 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 복수의 점적기가 구비된 경사진 관개 파이프에 물을 공급하는 단계를 포함한다. 물은 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 최대 90 cm H2O 압력으로 공급된다.

Description

관개 방법 및 관개 시스템
본 발명은, 이의 일부 실시예들에 기재된, 관개에 관한 것이며, 특히, 낮은 수압으로 관개하는 방법 및 시스템에 관한 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
관련 출원
본 출원은 2016 년 5 월 5 일자로 출원된 미국 가출원 제 62/332,017 호의 우선권의 이익을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에서 완전히 설명된 것처럼 참고 문헌으로 포함된다.
발명의 배경
본 발명은, 이의 일부 실시예들에 기재된, 관개에 관한 것이며, 특히, 낮은 수압으로 관개하는 방법 및 시스템에 관한 것이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
점적 관개(Drip irrigation)는 가압된 물 공급원을 이용하고 분배된 파이프를 따라 물을 통제된 방식으로 떨어뜨리는 관개 방법이다.
점적 관개 시스템은 전형적으로 개방된 운하 또는 낮은 압력의 파이프라인에서 필드(field)로 물을 운반하는 지표 관개 시스템(Surface irrigation systems)보다 더 효율적인 것으로 간주된다. 지표 관개 시스템은 더 적은 투자 및 적은 에너지 비용을 요구하고 이들 시스템들은 일반적으로 필드를 가로질러 효율적이고 균일하게 물을 관개하기 위해 유입구에서 높은 배출량을 사용하여 물이 필드의 끝까지 도달하게 한다.
U.S. Patent No. 7,048,010는 비어있을 때 접을 수 있고 그 벽에 중공을 포함하는 얇은 벽 슬리브(thin-walled sleeve)로 제조된 분배 파이프를 개시한다. 저압 점적 방출기가 장착된 분지 튜브는 커넥터에 의해 분배 파이프의 중공과 연결된다. 상기 슬리브 재질은 불투명하고 미생물 및 조류의 성장이 억제되도록 태양 복사를 반사한다. 파이프는 대기 온도보다 35℃ 이상 가열되지 않는다.
본 발명의 목적은 관개 방법 및 관개 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 본 발명은 관개 방법을 제공한다. 상기 방법은 복수의 점적기(dripper)가 구비된 경사진 관개 파이프에 물을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 공급하는 단계는 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 압력이 최대 90 cm H2O인 것이다.
본 발명의 일부 실시예 측면에 따르면, 관개 방법을 제공하는 것에 있다. 상기 방법은 복수의 점적기가 구비된 주어진 경사진 관개 파이프에 물을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 관개 파이프는 다양한 경사로 기울어져있고 상기 공급하는 단계는 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 미리 결정된 압력을 제공하는 것으로 선택되며, 상기 다양한 경사는 경사진 관개 파이프의 길이에 따른 배출 속도가 20% 이하로 변하도록 선택된다.
본 발명의 일부 실시예의 한 측면에 따르면, 관개 파이프를 배치하는 방법을 제공하는 것에 있다. 상기 방법은: 삽 도구를 조작하여 토양에 다양한 경사를 형성시키는 단계; 일반적으로 다양한 경사를 따라 복수의 점적기가 구비된 경사진 관개 파이프를 배치하는 단계;를 포함하며, 상기 다양한 경사의 변화는 관개 파이프에 미리 결정된 압력으로 물이 공급될 때 경사진 관개 파이프의 길이에 따른 물 배출이 20%이하로 변하도록 선택된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 수압은 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 약 5 cm H2O 내지 약90 cm H2O이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 물은 물 분배 도관에 의해 공급된다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 적어도 하나의 점적기는 상기 점적기의 배출구에서의 배출 속도 및 상기 점적기의 유입구에서의 유입 압력간의 선형관계를 포함하는 압력-배출 의존성을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 상기 유입 압력의 계수로써 cm H2O 당 시간당 약 7 입방 센티미터 내지 약 40 입방 센티미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 상기 유입 압력의 계수로써 cm H2O 당 시간당 약 7 입방 센티미터 내지 약 20 입방 센티미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 상기 유입 압력의 계수로써 cm H2O 당 시간당 약 9 입방 센티미터 내지 약 12 입방 센티미터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 시간당 약 0 내지 50 입방 센티미터인 오프셋 파라미터를 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 시간당 약 10 내지 40 입방 센티미터인 오프셋 파라미터를 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 선형 관계는 시간당 약 20 내지 30 입방 센티미터인 오프셋 파라미터를 특징으로 한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 경사진 관개 파이프의 미터 길이당 상기 점적기의 수는 약 1 내지 약 5이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 파이프에서 적어도 한 쌍의 점적기에 대해, 상기 한 쌍의 제 1 점적기의 위치에서 상기 경사값과 한 쌍의 제 2 점적기의 위치에서 상기 경사값 사이의 비율은 동일하거나 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 점적기로부터의 상기 파이프의 최하 지점의 거리 사이의 비율의 n 승과 대략 동일하며, 상기 n은 약 1.5 내지 약 4.5이다.
본 발명의 일부 실시예의 측면에 따르면, 관개 시스템을 제공하는 것에 있다. 상기 관개 시스템은 물을 배출하도록 구성된 복수의 점적기가 구비된 경사진 관개 파이프; 및 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 최대 약 90 cm H2O 압력으로 상기 경사진 관개 파이프로 물을 운반하도록 구성된 물 공급 시스템을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예의 측면에 따르면, 관개 시스템을 제공하는 것에 있다. 상기 관개 시스템은 물을 배출하도록 구성된 복수의 점적기가 구비된 경사진 관개 파이프; 및 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 상기 경사진 관개 파이프로 물을 운반하도록 구성된 물 공급 시스템을 포함하며, 상기 관개 파이프는 상기 경사진 관개 파이프의 길이에 따라 수압이 20% 이하로 변하도록 선택되는 다양한 경사로 기울어진다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 관개 시스템은 물 분배 도관을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면, 상기 물 공급 시스템은 물 저장소, 물 탱크 및 펌프 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예의 일 측면에서 물 관개 점적기를 제공하는 것에 있다. 상기 물 관개 점적기는 물을 흡입하도록 구성된 적어도 하나의 물 유입구 및 상기 점적기로부터 물을 배출하도록 구성된 적어도 하나의 물 배출구를 갖는 외부 중공 요소; 및 그 사이의 공간에 수로를 형성하는 상기 외부 중공 요소 내부에 위치한 내부 요소를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 수로의 길이는 약 0.5 cm 내지 약10 cm 이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면 수로의 길이는 약 2 cm 내지 약5 cm 이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 내부 요소의 직경은 약 0.25mm 내지 약5mm 이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 내부 요소의 직경은 약 0.75mm 내지 약2.5mm 이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 수로의 수경 직경은 약 0.01mm 내지 약 5mm 이다. 본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 수로의 수경 직경은 약 0.01mm 내지 약 1mm 이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 제곱 센티미터당 약 1개 내지 약 10개의 밀도로 복수의 물 유입구가 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 수로는 상기 내부 요소를 부분적으로 둘러싼다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 물 유입구는 일반적으로 타원형을 가진다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 물 유입구의 벽은 일반적으로 상기 외부 중공 요소의 외부 표면에 수직이다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 물 관개 점적기는 하나 이상의 물 유입구에 물 여과기를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 따르면 상기 물 관개 점적기는 상기 외부 중공 요소의 외부 표면에 법선에 대해 비스듬히 배향되는 적어도 하나의 추가 물 유입구를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예의 일 측면에 따르면 관개 시스템을 제공하는데 있다. 상기 관개 시스템은 물 공급원, 및 물을 배출하고 상기 물 공급원과 연결되도록 구성된 복수의 점적기를 갖는 관개 파이프를 포함한다. 상기 적어도 하나의 점적기는 상기 서술한 점적기이며 임의로 바람직하게는 아래 추가 설명되는 것과 같은 점적기이다.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및/또는 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본원에 기술된 것과 유사한 또는 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시예를 실시 또는 테스트하는데 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및/또는 재료가 하기에 기술된다. 충돌이 있는 경우, 정의를 포함하는 특허 명세서가 우선한다. 또한, 재료, 방법 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 반드시 제한하려는 것은 아니다.
본 발명의 방법 및/또는 시스템의 구현은 선택된 작업을 수동, 자동 또는 이들의 조합으로 수행하거나 완료하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 방법 및/또는 시스템의 실시예의 실제 계기 및 장비에 따라, 몇몇 선택된 작업은 하드웨어에 의해, 소프트웨어에 의해 또는 운영 체제를 사용하여 펌웨어에 의해 또는 이들의 조합에 의해 구현될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에 따라 선택된 작업을 수행하기 위한 하드웨어는 칩 또는 회로로서 구현될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 실시예에 따른 선택된 작업은 임의의 적합한 운영 시스템을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령어로서 구현될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 여기에 설명된 방법 및/또는 시스템의 예시적인 실시예에 따른 하나 이상의 작업은 복수의 명령어를 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의해 수행된다. 선택적으로, 데이터 프로세서는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 휘발성 메모리, 및/또는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 자기 하드 디스크 및/또는 제거 가능한 매체와 같은 비 휘발성 저장 장치를 포함한다. 선택적으로 네트워크 연결도 제공된다. 디스플레이 및/또는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자 입력 장치가 선택적으로 또한 제공된다.
본 발명의 일부 실시예는 첨부 도면을 참조하여 단지 예시적으로 설명된다. 도면을 상세하게 특정하게 참조하면, 도시된 세부 사항은 예시적인 것이며 본 발명의 실시예에 대한 설명을 위한 것이다. 이와 관련하여, 도면들과 함께 기술된 설명은 본 발명의 실시예가 실시 될 수 있는 방법을 당업자에게 명백하게 한다.
도면에서:
도 1은 관개 시스템의 개략도이다.
도 2는 점적기의 개략도이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 관개 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예에 따른 다양한 경사를 가진 관개 시스템의 개략도이다.
도 5a는 실시예에서 복수의 중공을 갖는 조립된 점적기의 단면도이다.
도 5b는 실시예에서 복수의 중공을 갖는 조립된 점적기의 사시도를 도시하는 개략도이다.
도 5c는 본 발명의 일부 실시예에 따른 점적기와 함께 조립될 때 제공되는 외부 중공 요소(오른쪽) 및 내부 요소(왼쪽)의 분해도를 나타내는 개략도이다.
도 6은 실시예에서 점적기의 수로 내에 방해물을 갖는 조립된 점적기의 사시도를 나타내는 개략도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 물 공급 도관 내 수평(도 7a) 및 수직(도 7b) 배향의 점적기의 개략도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일부 실시예에 따른 점적기 안쪽의 일부 수로의 단면도이다.
도 9a-l은 본 발명의 일부 실시예에 따른 몇몇 조립된 점적기의 단면도를 나타내는 개략도이다.
도 10a는 실시예에서 타원형이고 여과기를 포함하는 물 유입구를 가지는 조립된 점적기의 사시도를 나타내는 개략도이다.
도 10b는 실시예에서 타원형의 물 유입구를 갖는 조립된 점적기의 사시도를 나타내는 개략도이다.
도 10c 및 10d는 실시예에서 타원형의 물 유입구 및 외부 중공 요소의 외부 표면에 법선에 비스듬히 배향되는 추가 물 유입구를 갖는 조립된 점적기의 단면도(도 10c) 및 사시도(도 10d)를 나타내는 개략도이다.
도 10e 및 10f는 본 발명의 실시예에서 점적기의 한면에 고정된 내부 요소를 포함하는 조립된 점적기의 사시도(도 10e) 및 단면도(도 10f)를 나타내는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 획득된 바와 같이, 약 20, 30, 50, 100 및 150cm의 유입구 헤드, 150m의 파이프 길이 및 25mm의 파이프 직경에 대한 필드 경사에 대한 함수로써 낮은 배출을 갖는 점적기에 대한 높은 배출을 갖는 점적기 간의 백분율 차이를 도시한 그래프이다.
도 12a는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 플러싱(flushing) 전 후의 4개의 상이한 점적기의 상대적인 배출을 도시한 그래프이다.
도 12b는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 약 150m의 길이 및 약 25m의 직경을 갖는 도관에 대한 경사 및 유입 압력의 함수로써 플러싱 동안 도관 내 물 배출을 나타내는 그래프이다.
도 13a 내지 13c는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 0° (도 13a), 다양한 경사(도 13b), 및 균일한 유속을 보장하는 경사(도 13c)에 대한 도관 길이의 함수로써 유입 압력의 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일부 실시예에 따라 사용될 수 있는 한 형태의 점적기를 도시한다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 실시예에 따라 사용될 수 있는 다른 형태의 점적기를 도시한다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있는 추가 형태의 점적기를 도시한다.
도 17a 내지 17f는 본 발명의 일부 실시예에 따라, 도 9a 내지 9l에 나타낸 몇몇 점적기의 사시도를 나타내는 개략도이다.
설명의 간단 및 명료함을 위해, 도면들에 도시된 요소들은 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것을 이해해야 것이다. 예를 들어, 일부 요소의 치수는 명확성을 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있다. 또한, 적절한 것으로 고려되는 경우, 참조 부호는 대응하거나 유사한 요소를 나타내기 위해 도면들 사이에서 반복될 수 있다.
일부 실시예에서, 본 발명은 관개에 대한 것이며, 특히, 낮은 수압에서 관개를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이며, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 3 내지 도17f에 도시된 바와 같은 본 발명의 일부 실시예를 더 잘 이해하기 위해, 도 1 및 2에 도시된 바와 같은 관개 시스템 및 점적기들의 구조 및 동작이 먼저 참조된다.
도 1은 물 공급기(11), 물 공급기(11)로부터 복수의 도관(13)에 물을 펌프하는 펌프(12)를 포함하여 복수의 도관 내 높은 압력의 물 흐름을 만드는 관개 시스템(10)을 도시한다. 복수의 점적기(20)은 도관(13) 전체에 흐르는 물의 속도를 감소시키고 제어된 속도로 물을 지면으로 배출하기 위해 복수의 도관(13)에 부착된다.
도 2는 교대로 배열된 돌출부를 포함하는 일반적으로 지그재그 형태의 수로(22)를 갖는 점적기(20)를 도시하며, 통과하는 물의 속도를 감소시킨다. 점적기(20)는 또한 물이 상기 점적기로 들어가는 물 유입구(21), 및 물이 상기 수로를 통해 지면으로 흘러내리는 물 배출구(23)를 포함한다. 점적기(20)는 입자가 점적기(20)로 들어가서 막히는 것을 방지하기 위하여 여과기(나타내지 않음)를 더 포함한다. 지그재그 형태의 수로(22)는 난류를 발생시키고, 차례로 에너지 손실을 야기한다. 상기 에너지 손실은 수로(22)의 구조 및 크기에 의해 조절된다.
발명자들은 전통적인 점적기는 그 내부에 입자들이 축적되면 막힐 수 있으며, 이는 관개 필드의 지속적인 감독 및 검사를 요구하고 작동 비용을 증가시킬 수 있음을 발견하였다.
발명자들은 또한 작동 압력을 감소시키는 것이 펌프의 필요를 감소시키거나 제거할 수 있고, 차례로 에너지 비용을 감소시킬 수 있음을 발견하였다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 관개 시스템(300)의 개략이도이다. 본 발명의 다양한 실시예에서 관개 시스템(300)은 낮은 수압, 즉, 0.1 bar 이하, 더 바람직하게는 약 5mbar 내지 90mbar, 더 바람직하게는 약 5mbar 내지 80mbar, 더 바람직하게는 5mbar 내지 70mbar, 더 바람직하게는 약 5mbar 내지 60mbar, 더 바람직하게는 약 5mbar 내지 50mbar, 더 바람직하게는 약 5mbar 내지 40mbar, 예를 들면, 30mbar에서 작동한다. 관개 시스템(300)은 선택적으로 및 바람직하게는 물 공급 시스템(302)를 포함하고, 바람직하게는 낮은 압력에서 물을 공급하는 물 공급 시스템을 포함한다. 관개 시스템(300)은 또한 관개 파이프(304) 및 하나 이상의 점적기(306)을 포함한다. 한편, 도 3a 및 3b는 일반적으로 수평 방향으로 관개 파이프(304)를 도시하지만, 본 발명의 일부 바람직한 실시예에서는 관개 파이프(304)는 기울어져 있기 때문에 반드시 그럴 필요는 없다. 시스템(302)은 선택적으로 및 바람직하게는 하나 이상의 물 분해 도관(305)에 선택적으로 및 바람직하게는 커넥터 및/또는 밸브(360)를 통해 연결될 수 있다. 선택적으로 또는 부가적으로, 시스템(302)은 물 저장소, 물 탱크, 물 용기 또는 우울 중 하나 이상에 연결될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서 시스템(300)은 물을 목적하는 시스템(302) 또는 물 분배 도관(305) 또는 관개 파이프(304)에 운반하는 물 펌프(362)를 포함한다. 시스템(300)은 선택적으로 및 바람직하게는 관개 파이프(304) 내 수압을 측정하는 하나 이상의 압력 센서(364)를 포함한다. 시스템(300)은 관개 파이프(304)에 공급되는 물의 유속을 조절하는 제어 시스템(366)을 더 포함할 수 있다. 제어 시스템(366)은 펌프(362) 또는 커넥터 및/또는 밸브(360)에 조절 신호를 전송하여 파이프(304) 내 유속을 조절하도록 구성된 회로를 포함할 수 있다. 선택적으로 및 바람직하게는 제어 시스템(366)은 센서(364)로부터 감지 신호를 수신하고 관개 파이프(304) 내 상기 언급된 수압이 유지되도록 이들 감지 신호에 반응하여 조절신호를 전송한다.
점적기(306)는 관개 파이프(304)에 부착되거나, 통합되거나, 내부에 위치될 수 있다. 동작시, 점적기(306)는 적어도 하나의 물 유입구(314)를 통해 물을 배출하여 물의 흐름을 예를 들면, 토양, 땅, 밭고랑에 제공한다. 점적기(306)의 배출구(314)는 선택적으로 및 바람직하게는 파이프(304) 내 구멍(336)에 인접할 수 있다.
관개 파이프(304)는 적어도 1bars의 압력에 견디도록, 예를 들면 차량의 오버라이드된 휠에 의해 생성된 하중의 결과로서의 갑작스런 압력에 견디도록 및/또는 비, 또는 태양에 의해 생성디는 열로부터 야기되는 전형적인 고온과 같은 날씨에 견디도록 정상적으로 작동하는 해당 기술분야에서 알려진 적절한 물질로 제조될 수 있다. 상기 적절한 물질은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 및 다른 열가소성 물질일 수 있다. 전형적으로, 관개 파이프(304)는 약 20mm 내지 약 40mm의 직경 및 약 5 내지 300m의 길이를 가진다.
점적기(306)는 관개 파이프(304)를 따라 배치된다. 파이프(304)를 따라 두개의 인접한 점적기간의 일반적인 거리는 약 20 내지 약 100cm이고, 이에 제한은 없다.
점적기(306)는 하나 이상의 방식으로 구현될 수 있다. 도 3b에서 보여진 대표예에서, 하나 이상의, 바람직하게는 각각의 점적기(306)는 관개 파이프(304)의 내벽에 고정될 수 있고, 그리고 물을 점적기(306)로 들어오게하는 하나 이상의 물 유입구(312), 점적기(306) 외부로 물을 내보내는 물 배출구(314), 및 유입구(312)로부터 배출구(314)로 물이 흐르게 하는 수로(310)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 일반적인 점적기(306)는 약 1개 내지 100개의 점적기 유입구 및 1개의 점적기 배출구를 포함할 수 있다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 점적기(306)를 도시한다. 이 실시예에서, 점적기(306)는 견고하고 비부식성인 물질로 제조된 소형 하우징(212)을 포함한다. 점적기(306)의 상부 표면(214)은 상부 표면(214)를 통해 확장되는 하나 이상의 개구(opening)를 각각 포함하는 2세트의 유입구를 가진다. 상기 유입구는 관개 튜브의 내부를 통해 흐르는 관개 용수에 노출된다.
제 1 유입구(216)는 바람직하게는 3개의 개구를 포함한다. 체 1 유입구(216)으로 흐르는 물은 점적기(306)의 몸체를 통해 배출구로 진행된다. 점적기(306)을 통해 배출구로 이동하면서, 수압은 감소하고 물의 흐름이 물방울 또는 점적 유속으로 감소된다. 3개의 개구는 바람직하게는 제 1 유입구(216)를 통해 흐르는 물의 여과 기능을 수행하는데, 예를 들면, 점적기(306)의 내부를 막을 수 있는 잔해 또는 모래(grit)를 여과하는데 적절하게 작은 직경을 가진다. 체 1 유입구(216)에 형성된 개구는 선택적으로 및 바람직하게는 물이 삼각형 모양으로 이격되어 물이 균일하게 점적기(306)의 내부 표면에 충돌할 수 있도록 한다. 3개의 돌일하게 이격된 개구가 바람직한 실시예에 도시되어 있지만, 다른 개수 및 배열의 개구들이 제 1 유입구(216)를 형성하는데 이용될 수 있다.
제 2 유입구(218)는 바람직하게는 점적기(306)의 길이를 이등분하는 중심축을 따라 이격된 2개의 개구를 포함한다. 제 2 유입구(218)로 흐르는 물은 선택적으로 및 바람직하게는 점적기(306)의 몸체를 통해 진행하지 않지만, 대신, 압력 보상 기능을 제공한다. 제 2 유입구(218)로 흐르는 물은 점적기(306)의 내부 챔버에 축적되어 관개 튜브 내의 압력과 실질적으로 동일한 양으로 챔버에 압력을 가한다. 제 2 유입구(218)로 흐르는 물은 점적기(306)을 통해 흐르지 않기 때문에, 제 2 유입구의 개구(218)는 흐르는 물을 여과할 필요가 없고 작은 직경일 필요가 없다. 비록 도 14에 보여지는 바와 같이, 바람직한 실시예에는 두 개구만 도시되어 있지만, 다른 개수 및 배치의 개구가 제 2 유입구(218)을 형성하는데 이용될 수 있다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 점적기(306)를 도시한다. 이 실시예에서, 점적기(306)는 조립 플라스틱 몰딩 하우징 구성요소로부터 편리하고 경제적으로 형성될 수 있는 소형 하우징을 포함한다. 상기 하우징은 실질적으로 밀폐된 하우징 내부를 형성하도록 캡(22)과 조립되도록 구성된 일반적으로 컵 모양의 베이스(20)를 포함한다. 일반적으로, 유동 채널(14)은 탄성 및 유동적 엘라스토머 밸브 부재(28)와 협동하여, 베이스(20)에 형성되는 채널 패턴(26)에 의해 형성된다. 물은 캡(22)에 의해 형성된 물 유입구(30)에 의해 유동 채널(14)로 공급되고, 그리고 물은 유동 채널로부터 베이스(20)에 형성된 배출구(16)로 배출된다. 상기 패턴 채널(26)의 기하학적 구조는 밸브 부재(28)와 협력하여 유입구(30) 및 배출구(16)간의 개선된 압력 강하를 위한 3차원 유동 채널(14)을 형성한다.
하우징 베이스(20)는 그 둘레에서 원통형의 직립 외부벽(34)에 결합된 원형 바닥 또는 바닥면(32)를 포함하는 상향으로 개방된 일반적으로 컵 모양의 구조를 갖는다. 상기 채널 패턴(26)은 배출 튜브에 압착을 위한 아래쪽으로 돌출된 짧은 중공 스템(hollow stem)(36)을 포함할 수 있는 배출구(16)의 주위에 배열된 일반적으로 원형을 갖는 바닥(32)상에 형성된다. 또한 복수의 스페이서 포스트(spacer post)(38)가 베이스(20)상에 형성되어 바닥 둘레에서 바닥(32)으로부터 위로 돌출되고 채널 패턴(26)위에 있지만 외벽(32)의 상부 모서리 아래에 배치된 상단 끝에서 끝난다.
상기 밸브 부재(28)는 하우징 베이스(20)에 고정되는 크기 및 모양을 가진 탄성 디스크를 포함하고, 스페이서 포스트(38)안에 고정되는 밸브 부재(28)의 외부 마진(outer margin)을 갖는다. 그 다음, 하우징 캡(22)은 상기 베이스의 개방 단부 내로 디스크형 캡의 압입 장착에 의해 베이스(20)와 조립되어 스페이서 포스트(38)의 상단부에 캡(22)을 고정시킨다. 상기 캡(22)은 적절한 접착제, 초음파 용접 등의 사용에 의해 밀봉 방식으로 베이스(20)에 단단히 연결된다. 조립시, 하이징 베이스(20) 및 캡(22)은 밸브 부재(28)가 채널 패턴(26)상에 정렬된 위치에서 적어도 일부 부유 운동을 유지하는 유입 챔버(40)를 형성한다(도 15a). 물 유입구(30)는 캡(22) 내부에 형성되고 일반적으로 물 공급 호스(12)에 프레스-온 펀처형 부착(press-on puncture type attachment)을 위한 가시 구조를 포함할 수 있는 유입구 스템(inlet stem)(42)과 연결된다.
유동 채널(14)로부터 물은 하우징 베이스(20)의 바닥(32)을부터 위로 돌출되어 밸브 부재(28)와 맞물리는 솟은 원형 보스(52)를 가진 중심에 위치한 배출 챔버로 들어간다. 보스(52)는 배출 챔버로부터 물 배출구(16)로 물을 배출시키기 위해 내부에 형성된 위로 개방되는 배출 조절 그루브(54)를 갖는다.
도 16a 및 16b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 점적기(306)을 도시한다. 점적기(306)는 드립 테이프(drip tape)의 압출 동안 또는 직후 일정하게 이격된 간격으로, 얇은 벽으로 된 드립 테이프(102), 또는 압출 호스와 같은 다른 형태의 물 도관으로 삽입될 수 있는 성형된 플라스틱 몸체일 수 있다. 각각의 점적기(306)는 생산시 드립 테이프의 벽에 미리 형성되거나 잘려진 개구(104)에 위치될 하나의 배출구를 가질 수 있다. 얇은 벽으로 된 드립 테이프(102) 내 물은 점적기 측면 또는 둘레에서 여과기를 통과하여 점적기(306)로 들어올 수 있다. 여과 영역은 점적기의 측면 또는 둘레에 있어, 상기 점적기(306)는 점적기(306)의 크기 또는 두께에 비해 큰 영역의 여과를 제공할 수 있다. 예를 들면, 바람직한 실시예에서 점적기(306)는 약 3.5mm의 두께 및 적어도 약 12mm2의 여과 영역을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 여과된 물은 그 다음 수압이 감소되는 미로(108)를 통과한다. 예를 들면, 수압은 드립 테이프 내 라인 압력(예, 12psi)에서 실질적으로 더 낮은 압력으로 감소될 수 있다. 감소된 압력에서 물은 그 다음 드립 테이프 벽에 용접 또는 접착된 점적기의 제 1 또는 외부면(111) 근처의 배출구 구멍(110)을 통해 흐를 수 있다.
일 실시예에서, 점적기(306)는 다이아프램(diaphragm)(112)을 사용하여 상기 점적기의 제 2 또는 내부면(114)에 또는 인접한 다이아프램(112)을 사용하여 압력을 조절한다. 드립 테이프 내 수압은 다이아프램에 작용하여 상기 도관 내에 수압 변화에 따라 상기 점적기의 유속을 조절한다.
점적기(306)는 두 개의 몸체 부재(122 및 124), 및 엘라스토머 다이아프램(elastomeric diaphragm)(112) 총 세 파트를 포함할 수 있다. 점적기의 제 1 또는 외부면(111)은 상기 드립 테이프 내벽에 용접되거나, 접합되거나 그렇지 않으면 접착되는 하나 이상의 벽 또는 표면을 가질 수 있다. 상기 점적기(306)는 드립 테이프의 내부쪽으로 안으로 돌출될 수 있는 제 2 또는 내부면(114)을 가질 수 있다. 제 1 또는 외부면 및 제 2 또는 내부면 간의 점적기(306)의 두께는 바람직하게는 약 5mm이하, 및 가장 바람직하게는 3.5mm 이하이다. 점적기(306)의 여과 영역은 점적기(306)의 전체 측면 또는 둘레이고, 점적기의 외부면(111) 및 내부면(114) 사이에 있다.
일 실시예에서, 여과 영역은 드립 테이프 내의 물이 점적기(306)으로 들어가도록 여과 입구 또는 통로를 제공하는 점적기(306)의 측면을 따라 복수의 슬롯(116)으로 구성될 수 있다. 점적기의 측벽을 따라 각 슬롯(116)은 입자 또는 파편이 상기 슬롯을 통과해 점적기(306) 내부로 들어가는 것을 막기에 충분히 작으면서 드립 라인으로부터 점적기(306) 내부로의 원하는 물의 유속을 조절할 수 있는 넓이를 가질 수 있다.
예를 들면, 일 실시예에서, 점적기(306)는 일반적으로 디스크형일 수 있고, 각 슬롯(116)은 상기 점적기의 실린더형 측벽(106)을 통해 상기 점적기(306)의 주변 또는 외부 표면으로부터 내부로 방사상으로 확장될 수 있다. 점적기(306)는 24개의 방사형 슬롯을 가질 수 있고, 각 슬롯은 약 0.5mm미만의 너비, 및 가장 바람직하게는 약 0.3mm 미만의 너비를 가질 수 있다. 점적기 측벽의 방사상 두께는 약 0.5mm 내지 약 1.0mm일 수 있다. 점적기의 반경은 약 3.5mm 내지 약 6.5mm 일 수 있고, 상기 점적기의 외부 둘레는 약 10mm 내지 약 30mm일 수 있다.
일 실시예에서, 점적기(306)의 제 2 또는 내부면(114)은 개구(118)를 가질 수 있다. 다이아프램(112)은 몸체 부재(112 및 124)들 사이에 위치한 탄성 블래더(bladder)일 수 잇고, 상기 다이아프램은 점적기(306)에 장착되는 드립 테이프 또는 다른 수도관 내 한 측면상에서 수압에 직접 노출된다. 예를 들면, 상기 다이아프램은 약 0.5mm 내지 약 0.75mm의 두께를 가질 수 있고, 표면(132)상에 제 2 몸체 부재(124)에 형성된 압력 조절 챔버(144) 및 미로(labyrinth)(108)를 모두 덮기에 충분한 크기의 표면을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다이아프램은 개구(118)를 통해 들어와 직접 다이아프램에 작용하는 드립 테이프 내의 라인 압력에 노출될 수 있으며, 이는 다른 면 상의 다이아프램에 수압이 감소함에 따라 상기 다이아프램을 구부러지게 한다. 드립 테이프 내 수압이 증가하면, 점적기(306)로부터 배출 속도를 감소시키면서 다이아프램은 배출구(110) 쪽으로 점적기의 제 2 또는 내부면으로부터 멀리 방사형으로 구부러질 수 있다.
일 실시예에서, 다이아프램에 작용하는 물은 개구(118)를 통과하는 반면에 여과기를 통과하지 못한다. 대신에, 상기 여과기는 점적기의 실린더형 측벽(106)에 슬롯(116)의 어레이일 수 있으며, 점적기의 감압 영역, 또는 미로(108)로 들어가는 물 전용일 수 있다.
일 실시예에서, 다이아프램(112)은 제 1 몸체 부재(122) 및 제 2 몸체 부재(124) 사이에 다이아프램의 바깥 부분을 끼움으로써 제 위치에 고정될 수 있다. 상기 제 1 및 제2 몸체 부재는 스냅 또는 압착식으로 함께 결합될 수 있다. 예를 들면, 제 2 부재는 제 1부재로 삽입될 수 있고, 점적기의 측벽(106)으로부터 안쪽으로 확장되는 숄더(126)에 의해 제 위치에 고정될 수 있다. 제 2 부재의 외부 림 또는 둘레(128)의 넓이가 숄더(126)의 넓이보다 약간 클 수 있기 때문에 내부로 향하는 숄더는 제 위치에 제 2 부재를 제자리에 고정시킬 수 있다. 다이아프램(112)는 체 1 부재의 표면(130) 및 하나 이상의 벽(132) 사이에 고정될 수 있고, 외부 림 또는 둘레는 조립이 용이하도록 테이핑될 수 있다. 또한, 개구(118)의 방사형 외부에 있는 다이아프램 부분은 제 1 및 제2 몸체 부재 사이에 밀착 또는 밀봉됨으로써 축방항으로 압착될 수 있다.
일 실시예에서, 점적기의 측면에 여과 영역을 통해 점적기(306)으로 들어온 물은 상기 여과 영역 안쪽의 다수의 유동 채널(136)에 저장될 수 있다. 예를 들면, 다수의 유동 채널은 점적기의 측벽(106)상의 여과 영역안에 방사형으로 된 통로일 수 있고, 드립 테이프 벽, 표면(138), 및 출구 풀(exit pool)(146)에 외접하는 벽(140)으로 둘러싸일 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서, 관개 파이프(304)는 관개 파이프를 따라 점적기 내 압력 손실을 보상하도록 배치된다. 작동시, 물 공급 시스템(302)는 물을 파이프(304)로 전달하고, 선택적으로 및 바람직하게는 파이프(304)의 최고 레벨로 전달한다.
발명자들은, 이는 일반적으로 높은 유속을 야기하고, 또한 모든 점적기(306)에서 일반적으로 균일한 유속을 유지함을 확인하였다.
본 발명의 일부 실시예에서, 제어 시스템(366)은 물 공급 시스템(302)이 물을 파이프(304)에 최대 약 90 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 90 cm H2O), 또는 최대 약 80 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 80 cm H2O), 또는 최대 약 70 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 70 cm H2O), 또는 최대 약 60 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 60 cm H2O), 또는 최대 약 50 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 50 cm H2O), 및 추가로 도는 최대 최대 약 40 cm H2O(예, 약 5 cm H2O 내지 약 40 cm H2O)의 압력으로 전달한다. 예를 들면, 공급 시스템(302)가 펌프이고/이거나 제어가능한 밸브를 포함하는 경우, 제어 시스템(366)은 펌프 또는 밸브를 조절하여 바람직한 압력으로 전달할 수 있다. 또한, 물 공급 시스템(302)는 제어 시스템 없이 상기 언급한 압력으로 물을 전달하도록 구성될 수 있다(예, 물 공급 시스템(302) 내의 배출구 직경 및/또는 압력의 현명한 선택에 의해).
점적 관개 시스템은 투자 비용 및 고압(에너지)에서의 전력 소비 및 효율적으로 작동하기 위한 여과 시스템을 포함한다. 표면 관개 시스템은 표면 관개를 이용하여 효율적으로 및 균일하게 관개하기 위해 일반적으로 물 배출구에서 매우 높은 배출량을 적용하여 물이 필드(field) 끝까지 도달하도록 한다. 본 발명의 발명자들은 급 경사면에 의한 수량의 감소는 유출수, 침식 및 토양 퇴화를 유발할 수 있음을 발견하였다.
점적 관개 시스템은 감소된 유출량(runoff) 및 침출(leaching) 때문에 표면 관개보다 필드에서 더 높은 물 균일성을 제공한다. 그러나 본 발명의 발명자들은 고압의 요구는 높은 에너지 비용 및 여과기, 펌프, 압력 조절기, 및 고압을 견딜 수 있는 관개 파이프의 재료에 높은 투자 비용이 요구됨을 알게 되었다. 0.05 내지 0.1 bar의 압력에서 작동하고 대규모 상업 분야에 적용될 수 없는 점적 관개 시스템이 본 발명의 발명자들에 의해 실현되었다. 관개 분야에서의 배출 변화에 대한 기준은 일반적으로 10 % 이하이다.
발명자들은 다양한 경사로 기울어질 수 있는 관개 파이프를 포함하는 관개 시스템이 기울어진 관개 파이프의 길이에 따라 물 배출량이 약 20%이하, 또는 18% 이하, 또는 16% 이하 도는 15%이하, 또는 13%이하, 또는 12%이하, 또는 10%이하로 선택될 수 있다.
명세서에 사용된 바와 같이, "물 배출량"은 시간당 점적기에서 나오는 물의 부피를 의미한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 관개 파이프(304)는 점차적으로 다양한 경사로 기울어지고, 본 발명의 일부 실시예에서 관개 파이프(304)는 비 연속적으로 변하는 경사로 기울어진다.
도 4는 본 발명의 다양한 경사가 도입된 관개 시스템(300)의 개략도이다. 관개 시스템(300)은 물 공급 시스템(302), 하나이상의 경사진 관개 파이프(304) 및 복수의 점적기(306)(도 3a 및 3b 참고)를 포함할 수 있다. 도 4의 대표도에서, 이에 제한되지 않지만, 관개 시스템(300)은 물이 시스템(302)으로부터 배출되는 분배 도관(305)를 포함한다. 도관(305)은 관개 파이프(304)가 적절한 커넥터와 연결되도록 하는 구멍(314)을 가진다. 관개 파이프(304)는 선택적으로 및 바람직하게는 일반적으로 홍수에 대비해 사용되는 고랑들 사이에 배치되고 관개 파이프(304)를 따라 손실되는 흐름을 보상하기 위한 경사(330)에 배열된다. 경사(330)는 관개 파이프(304)에 따라 (점차적으로 또는 비 연속적으로) 변할 수 있다.
예를 들면, 관개 파이프(304)는 관개 파이프(304)의 시작점에서 더 높은 경사(절대값으로)로 및 하나 이상의 아래 위치하는 파이프(304)에서 더 낮은 경사(절대값으로)로 점차적으로 변화하는 경사로 기울어질 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서 관개 파이프(304)는 관개 파이프(304)의 길이에 따라 물 배출량이 약 20%이하, 또는 18% 이하, 도는 16% 이하 도는 15%이하, 또는 13%이하, 또는 12%이하, 또는 10%이하로 선택되는 점차적으로 변하는 경사로 기울어진다.
다양한 경사는 선택적으로 및 바람직하게는 파이프(304) 내 적어도 한쌍의 점적기, 더 바람직하게는 파이프(304) 내 적어도 두 쌍의 점적기, 더 바람직하게는 파이프(304) 내 적어도 세 쌍의 점적기, 더 바람직하게는 파이프(304) 내 여러 쌍의 점적기에 대하여 선택되며, 한 쌍의 점적기들 중 하나의 위치에서 경사 S1 및 상기 한 쌍의 점적기들 중 다른 하나의 위치에서 경사 S2 의 비율은 파이프(304)의 가장 낮은 지점(예, 도관(305)로부터 파이프(304)의 가장 먼 지점)으로부터의 점적기들의 거리간의 비율의 n 승과 동일하거나 거의 동일하다. 수학적으로, 이것은 S1/S2∝[(L-ℓ1)/(L-ℓ2)] n 로 표현될 수 있으며, 상기 L 은 파이프(304)의 길이이고, ℓ1은 파이프(304)의 가장 높은 지점과 한 쌍의 점적기 중 하나간의 거리이고, ℓ2는 파이프(304)의 가장 높은 지점과 한 쌍의 다른 점적기간의 거리이다. 지수 n의 값은 바람직하게는 약 1.5 내지 약 4.5이고, 예를 들면, 약 2 또는 약 3이다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 점적기(306)의 개략도인 도 5a-c를 참조한다. 점적기(306)는 선택적으로 및 바람직하게는 물 유입구(312)와 같은 기능을 하는 복수의 구멍을 포함한다. 그러나, 이것은 일부 응용에 있어서, 점적기의 말단은 유입구 역할을 할 수 있기 때문에 그러한 경우에 반드시 필요하다. 점적기(306)는 도 3a, 도 3b 및 도 4에 참조로 도시된 관개 시스템과 같은 관개 시스템에 유용할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 점적기(306)는 하나 이상의 관개 파이프(04)에 부착되거나 위치할 수 있다. 점적기(306)는 파이프를 제조하는 과정에서 관개 파이프(304)로 통합될 수 있다.
도 5a의 대표도에서, 점적기(306)는 예를 들면 중공 튜브 형태의 외부 중공 요소(301)로부터 조립되며; 물이 점적기(306)으로 유입되는 하나 이상의 물 유입구(312), 그리고 점적기(306)로부터 물이 배출되는 하나 이상의 물 배출구(314)를 갖는다. 점적기(306)는 또한 외부 중공 요소(301)의 직경보다 더 작은 직경을 갖는 내부 요소(303)를 포함하며, 상기 내부 요소(303)가 외부 중공 요소(301) 안으로 삽입될 때, 수로(310)가 그것들의 사이 공간에 형성된다. 수로(310)는 점적기(306)의 일 단부(321)로부터 점적기(306)의 다른 단부(331)로 확장될 수 있다. 단부(331)은 선택적으로 및 바람직하게는 닫혀있다. 본 발명의 다양한 실시예에서, 수로(310)는 수로(310) 안에 직선상으로 연결되는 적어도 하나의 유입구-배출구 쌍이 이루어지도록 형성된다. 이것은 물의 적어도 일부가 하나 이상의 유입구(들)(312)로부터 하나 이상의 배출구(들)(314)까지의 직선을 따라 흐르도록 하며, 예를 들면, 지그재그 또는 미로 경로를 가진 점적기들과는 다르다.
여기서 "유입구-배출구 쌍"은 유입구(들)(312) 중 하나 및 배출구(들)(314) 중 하나를 포함하는 한 쌍이다.
물 유입구(312)는 약 0.05mm 내지 약 1cm의 직경 및 약 을 갖는 약 0.01 mm 내지 약 1 cm의 입구 간 간격을 갖는 복수의 작은 구멍의 형태 일 수있다. 물 배출구(314)는 바람직하게는 점적기로부터 토양 또는 땅으로 원하는 배출 속도로 물이 배출되도록 점적기로부터 물을 배출하도록 구성된다. 물 배출구(314)의 구멍 직경은 일반적으로 약 0.5mm 내지 약 2mm 이다. 점적기(306)의 물 배출구(314)는 선택적으로 및 바람직하게는 (도 3b에 나타낸) 경사진 관개 파이프(336)에 위치한 구멍과 연통될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 점적기(306)는 압력-배출 의존성을 특징으로 하며 배출구(314)에서의 배출 속도 Q(단위 시간당 물의 부피) 및 유입구(312)에서의 유입 압력 P간의 선형 관계를 포함한다. 이 관계는 수학적으로 Q=a1P+a0로 표현될 수 있으며, 상기 a1은 유입 압력 상수이며 a0는 오프셋 파라미터(offset parameter)이다. a1의 일반적인 값은 시간당 cm H2O당 약 7 입방 센티미터 내지 약 40 입방 센티미터 또는 약 7 입방 센티미터 내지 약 20 입방 센티미터 또는 약 9 입방 센티미터 내지 약 12 입방 센티미터이다. a0의 일반적인 값은 시간당 약 0 내지 약 50 입방 센티미터 또는 약 10 내지 약 40 입방 센티미터 또는 약 20 내지 약 30 입방 센티미터이다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 도 5b는 점적기(306)의 종단면도를 도시하고, 본 발명의 일부 실시예에 따라, 도 5c는 외부 중공 요소(301)(오른쪽) 및 내부 요소(303)(왼쪽)의 분해된 측면도를 도시한다.
점적기(306)는 닫혀질 수 있는 제 1 단부(331)를 갖는 외부 중공 요소(301)을 포함할 수 있다. 헤드(328)를 갖는 내부 요소(318)는 외부 중공 요소(301)로 삽입될 수 있다. 내부 요소(303)의 헤드(328)는 바람직하게는 이들 요소들이 함께 조립된 후 외부 중공 요소(30)의 한 단부(321)는 닫힌다. 외부 중공 요소(301)는 한 단부(317)에 복수의 물 유입구(312) 및 다른 단부(319)에 하나 이상의 물 배출구(314)를 가질 수 있다.
도 5a를 참조하면, 내부 직경 dint는 일반적으로 내부 요소(303)의 외부 벽(318)상에 가장 먼 두 개의 대항점 사이로 정의된다. 외부 직경 dext는 일반적으로 외부 중공 요소(301)의 내부 벽(322) 상에 가장 먼 두 개의 대항점 사이로 정의된다. 내부 요소(303)가 외부 중공 요소(301)로 도입될 때, 너비 W의 수로(310)가 생성된다. 상기 너비 W는 선택적으로 및 바람직하게는 충분히 좁은 수로(310)를 제공하고 점적기(306) 내의 흐름을 감소시키기 위해 작은 수력학적 직경(hydraulic diameter, D H )을 제공하도록 설정된다.
상기 수력학적 직경(D H )은 유동 영역 A 및 도관의 젖은 둘레 P 사이의 비율에 4배로 정의되고, 다음의 등식 I로 정의된다:
Figure pct00001
상기 등식 I에서, A는 점적기(306) 내 수로(310)의 단면적일 수 있고 P는 횡단면의 젖은 둘레일 수 있는데, 이 경우 D H 는 수로(310)의 수력학적 직경으로 지칭된다.
예를 들면, 수로(310)가 원형일 때, 상기 등식에 따른 수력학적 직경은 수로를 형성하는 원의 직경으로 감소된다.
현재 실시예에 적합한 일반적인 수로(310)의 수력학적 직경은 약 50 μm 내지 약 500 μm이다. 도 6을 참조하여 추가로 아래 논의되는 것과 같이, 수로(310) 내의 막힘이 감소되거나 억제되면 수력학적 직경의 다른 값들도 또한 고려된다.
수로(310)가 고리형을 가질 때, 수력학적 직경은 수로의 너비 W로 정의되는데, 이는 다음의 등식 II에 따라, 외부 중공 요소(301)의 내부 직경 d501 과 내부 요소(303)의 외부 직경 d508의 차로 계산될 수 있다:
DH = W = d301-d303 (EQ. II)
수력학적 직경이 감소함에 따라 채널에서 물의 유속이 감소하는 것을 알 수 있다.
본 발명의 발명자들은 본 발명의 바람직한 실시예에 좁은 수력학적 직경의 점적기를 이용함으로써, 특히 낮은 압력에서 점적기(306)로부터 나올 때 낮은 배출 속도를 제공할 수 있음을 발견하였다. 작은 수력학적 직경은 좁은 수로(310)의 충분히 넓은 상대 표면적을 제공함으로써, 및/또는 수로(310) 내 흐르는 물의 에너지를 감소시킴으로써, 예를 들면 점적기(306)의 좁은 수로(310)의 물 흐름에 대한 마찰을 증가시킴으로써 달성될 수 있다. 수로(310)의 넓은 상대 표면적은 예를 들면, 형상 경로를 만듦으로써 달성될 수 있다. 예를 들면, 상기 경로는 다각형 형상일 수 있다(예, 삼각형, 사각형 등). 수로(310)의 넓은 상대 표면적은 대안으로 또는 추가적으로 유입구(312) 및 배출구(314) 사이의 충분히 긴 경로를 제공함으로써 달성될 수 있다.
점적기 입구에 입자 축적은 물의 유출을 막거나 감소시킬 수 있어, 물 배출량이 감소하거나 배출이 되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이 수로를 가짐으로써 이점은 본 발명의 일부 실시예에 따른 점적기(306)의 사시도를 도시하는 도 6을 참조하면 잘 이해될 수 있다. 도시된 실시예에서 고리모양을 갖는 수로(310) 내 입자 또는 공기방울과 같은 장애물(350)이 도시되어 있다. 장애물(350)은 외부 중공 요소(301)의 내부 벽(322)및 점적기(306)의 내부 요소(303)의 외부 벽(318)과 접촉하여 부분적으로 또는 심지어 완전히 수로(310) 영역을 막을 수 있다. 그러나, 수로(310)는 1 방향만 있는 것이 아니라 점적기(306) 내부의 장애물 주위에 우회하는 경로 331, 332 및 333를 두어 수로(310) 내 다른 대체 경로가 있다. 게다가, 점적기로 들어가는 입자의 양은 좁은 입구를 가진 점적기(306)을 제공함으로써 감소될 수 있다. 물 유입구(304)는 약 50㎛ 내지 약 500㎛의 크기일 수 있다. 따라서 수로(310)는 장애물(350)에 의해 완전히 막히지 않는다.
본 발명의 일부 실시예에서 다수 모세관 물 유입구(312)가 있다. 일반적으로, 반드시는 아니지만, 예를 들면, 1 내지 100개의 모세관 유입구가 도입된다. 다수의 모세관 물 유입구를 가지는 것의 이점은 상기 모세관 물 유입구가 점적기(306)의 여과기로써, 점적기 막힘의 위험을 감소시키는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 따라, 수력학적 직경 DH는 약 0.01 내지 약 1mm이다. 본 발명의 일부 실시예에 따라 외부 중공 요소(301)은 약 0.5mm 내지 약 5mm의 내부 직경을 가진다.
현재 실시예에 적합한 점적기의 단면적은 약 3mm2 내지 약 300 mm2일 수 있고, 수로(310)의 너비에 의존한다. 상기 점적기(306)을 통해 흐루는 물의 유속은 일반적으로 약 0.1 m H2O 내지 약 2 m H2O의 수력학적 압력에서 약 100 ml/h 내지 약 10,000 ml/h이다. 예를 들면, 약 3cm길이 및 링 너비가 약 100 ㎛ 의 점적기는 1.5 m H2O 압력에서 약 1400 ml/h의 유속을 생성할 수 있다.
외부(301) 및 내부(303) 요소들의 외부 면은 약 10% 허용오차(tolerance )까지 서로 평행할 수 있다. 물 유입구(312)간의 거리는 약 0.5 내지 약 2mm일 수 있다. 물 유입구(312) 및 물 배출구(314)간의 거리는 약 1 내지 약 6cm일 수 있다.
추가로 이해할 수 있는 바와 같이, 현재 실시예의 점적기를 도입함으로써, 그리고 그것을 낮은 압력에서 작동시킴으로써 도 1에 나타낸 종류의 펌프(12)의 필요성을 제거할 수 있고, 그 결과로, 현재 실시예의 관개 파이프(304)는 더 적고 값싼 원료로 제조될 수 있다.
또한, 발명자들은 현재 실시예의 점적기가 물이 내부로 흐르도록 하여 입자가 씻겨 내려가게 함을 발견하였다. 비록 입자들이 현재 실시예의 점적기 내부를 부분적으로 막더라도 세척수를 점적기에 제공하여 입자를 씻겨냄으로써 부분적인 막힘이 제거될 수 있다. 그 결과, 현재 실시예의 점적기는 자연적이고, 내장된, 자가 세척 기능을 갖는다.
도 7a 및 7b를 참조하면, 전술한 관개 시스템의 실시예 중 하나에서 복수의 점적기(306)는 도 7a 및 도 7b에 각각 도시된 바와 같이, 관개 파이프(304)의 위치에 대하여 수평으로 또는 수직으로 배치될 수 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 점적기(306) 내부의 부분 수로의 단면도이다.
도 5a 내지 5c에 도시된 바와 같이, 수로(310)는 내부 요소(303)에 외부 중공 요소(301)을 조립하여 생성된다. 내부 요소(303)는 수로(310)를 부분 링 형태로 이용함으로써, 즉, 적어도 수로의 링 부분을 일부 이용함으로써 다른 단면을 가질 수 있다. 점적기(306)의 임의의 구성요소는 성형된 플라스틱을 포함할 수 있다. 내부 요소(303)은 외부 중공 요소(301)로 삽입될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서 하나 이상의 덮개가 외부 중공 요소(301)의 하나 이상의 측면들에 놓임으로써 하나 이상의 단부를 폐쇄할 수 있다.
도 9a 내지 9l은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 점적기(306)의 단면도를 나타내는 개략도이다. 도 9a 및 9b는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9a) 및 A---A 선을 자른 단면도(도 9b)를 도시하며, 점적기(306)는 측면에 사선 구멍 및 드레스 헤드(dressed head) 아래 출구 구멍들을 포함한다(왼쪽 측면은 도면에 나타내지 않음). 도 9c 및 도 9d는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9c) 및 B---B 선을 자른 단면도(도 9d)를 도시하며, 점적기(306)는 여과기(313)을 가진 타원형의 물 유입구(아래 도 10a을 참고)를 포함한다. 도 9e 및 도 9f는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9e) 및 C---C 선을 자른 단면도(도 9f)를 도시하며, 점적기(306)는 여과기(313)가 없는 타원형의 물 유입구(아래 도 10b를 참고)를 포함한다. 도 9g 및 도 9h는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9g) 및 D---D 선을 자른 단면도(도 9h)를 도시하며, 점적기(306)의 단부 및 출구 구멍간의 거리가 더 짧은 것을 제외하면 도9a 및 도 9b와 유사하다. 도 9i 및 도 9j는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9i) 및 E---E 선을 자른 단면도(도 9j)를 도시하며, 점적기(306)가 덮개 아래 사선 구멍을 포함하는 것을 제외하면 도9c 및 도 9d와 유사하다. 도 9k 및 도 9l는 실시예에서 점적기(306)의 측면도(도 9k) 및 F---F 선을 자른 단면도(도 9l)를 도시하며, 외형이 마찰을 감소시키기 위해 끝이 뾰족한 것을 제외하면 도9c 및 도 9d와 유사하다.
도 9a-l에 도시된 점적기의 사시도는 도 17a-f에 도시되고, 여기서 도 17a는 도 9a 및 9b에 대응하고, 도 17c는 도 9c 및 9d에 대응하고, 도 17f는 도 9e 및 9f에 대응하고, 도 17b는 도 9g 및 9h에 대응하고, 도 17e는 도 9i 및 9j에 대응하고, 그리고 도 17d는 도 9k 및 9l에 대응한다. 외부 중공 요소(301) 상의 덮개는 도 17a-f에 342로 도시된다.
외부 중공 요소(301) 및 내부 요소(303)의 길이는 약 20 내지 약 50mm일 수 있다. 외부 중공 요소(301)의 직경은 약 1 내지 약 10mm일 수 있고, 내부 요소(303)의 직경은 약0.5 내지 약 9.7mm일 수 있다. 유입구(312) 및 배출구(314)의 크기는 좁은 공간(310)보다 넓은 약 0.5 내지 약 500 마이크론(micron)일 수 있고 좁은 공간(310)의 너비는 약 50 내지 약 400 마이크론일 수 있다.
명세서에 기술된 상기 점적기 및 그들의 구성이 원통형을 가지지만, 본 명세서에 기술된 외부 중공 요소 및 내부 요소는 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 육각형, 팔각형 등 임의의 모양 또는 형태일 수 있는 다른 형상으로 제조될 수 있음을 이해해야 할 것이다.
선택적으로 또는 추가적으로, 현재 실시예에 따른 점적기는 타원형의 물 유입구 , 또는 복수의 그러한 형태의 유입구를 가질 수 있다.
선택적으로 또는 추가적으로, 현재 실시예에 따른 점적기는 사각형, 직사각형, 삼각형 및 원형과 같은 임의의 기하학적 형상을 가진 물 유입구를 가질 수 있다.
도 10a를 참조하면, 본 발명의 일부 실시예에 따른 타원형의 물 유입구(3121)를 가진 조립된 점적기(306)의 사시도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 물 유입구는 점적기에 수직으로 위치한다.
도 10b를 참조하면, 타원형의 물 유입구(3121) 를 가지고 본 발명의 일부 실시예에 따라 여과기를 포함하는 조립된 점적기(306)의 사시도를 나타낸다. 상기 타원형 물 유입구(3121)(또는 복수의 그러한 유입구들)는 다양한 가능한 형태(격자, 횡단면 또는 긴 중공)의 여과기(340)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 물 유입구(3121)는 점적기에 수직으로 위치한다.
도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이 수직 타원형 유입구(3121)에 추가로, 점적기(306)에 수직이 아닌 추가 유입구들이 있고, 일반적으로 물의 흐름 방향이 점적기 내 물의 흐름에 대하여 둔각 θ일 때, 물이 들어온다. θ의 일반적인 값은 약 110° 내지 약 155°, 또는 약 120° 내지 약 145°, 또는 약 130° 또는 약 145°, 예를 들면, 약 135°를 포함하며, 이에 제한되지 않는다. 도 10c 및 10d는 타원형 물 유입구(3121) 및 본 발명의 일부 실시예에 따른 외부 중공 요소(301)의 외부 표면에 법선에 대하여 비스듬하게 배향된 추가 물 유입구(3122)를 갖는 조립된 점적기의 단면도(도 10c) 및 사시도(도 10d)를 도시한다.
유입구들은 물이 점적기로 들어가고 입자들이 물 입구 영역에 축적되는 것을 방지하는 난류를 생성하는 수준에 도달한다. 상기 점적기 물 입구 영역은 만약 입자들이 점적기(306)로 들어가는 경우, 입자가 축적될 수 있고 점적기의 부분적으로 또는 완전한 막힘을 야기할 수 있는 영역이며, 아니면 입자가 축적되지 않고 점적기의 3차원 형상 및 평활도(smoothness)의 결과로 배출구를 통해 나올 수 있는 영역이다. 상기 물 유입구(3122)는 외부 중공 요소(301)의 외부 표면에 법선에 대하여 비스듬하게 배향될 수 있고, 점적기 유입구로 들어가는 물의 난류의 생성할 수 있다.
도 10e 및 10f는 본 발명의 실시예에서 내부 요소가 한쪽 측면에만 고정되는 조립된 점적기의 사시도(도 10e) 및 단면도(도 10f)를 나타내는 개략도이다.
전술한 바와 같이, 본 발명자들은 점적 관개 시스템은 0.5 내지 4bar의 압력에서 작동하고 0.1bar 이하의 작동 압력을 사용하는 상업 분야에서는 적용될 수 없음을 알게 되었다. 발명자들은 파이프의 길이에 따라 물 배출이 20% 이하, 또는 18% 이하, 또는 16%이하, 또는 15% 이하, 또는 13%이하, 또는 12%이하 또는 10% 이하로 변하도록 선택될 수 있는 경사로 기울어진 관개 파이프를 가지는 관개 시스템을 고안하였다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 표 1에 기술된 것과 같이, 미터당 4개의 점적기, 약 150m의 파이프 길이 및 25mm의 직경을 가지고, 약 20, 30, 50, 100, 및 150cm 의 유입구 헤드에 대한 경사의 함수로써 높은 배출량을 가진 점적기 및 적은 배출량을 가진 점적기 사이의 백분율의 차이를 도시한 그래프이다.
경사 및 유입구 헤드의 함수로써 파이프에 따른 점적기 배출량 변화 계수
경사 (%) 유입구 헤드(Inlet head)(cm)
20 30 40 50
0 6.15 6.01 6.77 14.79
0.05 3.95 2.75 3.53 13.20
0.1 10.22 7.16 4.72 11.81
0.2 19.84 15.49 9.87 9.75
0.5 34.56 29.27 21.51 9.55
0.75 39.93 35.04 27.65 12.32
1 43.47 39.12 32.24 15.51
1.5 48.41 44.84 38.85 21.62
마지막 점적기의 압력을 추정값으로 설정하여 점적기 배출량을 계산하였다. 다음 점적기에 대한 헤드 손실(head loss)을 계산하였고 입구는 점적기 유입구에서 압력을 결정하는 경사 때문에 헤드가 변한다. 두 점적기의 배출량을 파이프의 시작점까지 합했다. 마이크로소프트 엑셀의 "목표 검색(goal seek)" 기능을 상기 표 1에 따라 타겟 유입구 헤드를 설정하기 위해 마지막 점적기에서 압력을 변경하는데 이용하였다. 최대 배출 차이 10%인 본 발명의 관개 시스템을 효율적으로 작동시키기 위한 경사를 평가하기 위해 필드 경사를 변경하였다.
파이프 경사는 (경사에 의존하는)말단부에서 더 높은 압력을 야기할 수 있고, 그리고 이에 따라 더 높은 점적기 배출량을 야기할 수 있다. 파이프 말단쪽으로 증가된 배출량은 파이프를 따라 더 낮은 배출 변동성 및 배출량에서 허용가능한 균일성을 야기할 수 있다.
플러싱(Flushing)
모든 파이프들은(보여지지 않지만) 말단에 밸브에 연결될 수 있는 "커넥터" 튜브에 의해 말단에 연결될 수 있다. 상기 밸브는 관개 동안에 시스템을 청소하기 위해 주기적으로, 5-20분 주기로 열릴 수 있다. 밸브를 여는 것은 먼지가 축적된 점적기를 청소할 수 있도록 점적기 내에 더 빠른 유속을 생성할 수 있다. 이러한 공정은 일반적으로 유속이 느린 낮은 압력 시스템(2m까지)에서 매우 필요한 작업일 수 있다. 이 밸브는 수동적으로 또는 타이머로 또는 임의의 관개 제어 방법 중 하나를 통해 제어될 수 있다. 플러싱 동안 파이프 내 유속은 파이프 길이(L), 직경(D) 및 평활도(C), 유입구 헤드(Hf) 및 필드의 경사에 의존하고 하기 등식 III가 같은 Hazen-Williams 등식을 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pct00002
(EQ. III)
도 12a는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 플러싱 전 후 4개의 다른 점적기들의 상대 배출량을 나타내는 그래프이다.
도 12b는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 약 150m의 길이 및 약 25m의 직경을 갖는 파이프 도관에 대한 경사 및 유입 압력의 함수로써, 플러싱 동안 파이프 도관 내 물 배출량을 나타내는 그래프이다.
도 12a에 나타낸 바와 같이, 파이프의 플러싱은 막힌 점적기의 배출량을 원래 값으로 증가시켰다.
파이프 플러싱은 높은 배출량을 생성할 수 있고 물을 버릴 수 있다. 그러나, 관개 끝/시작에서 짧은 시간 동안의 파이프 플러싱은 점적기의 막힘을 유지하는 반면에 버려지는 물의 양을 최소화할 수 있다. 파이프를 통한 물 배출량은 도 12b에 도시되고, 예시적으로 약 50cm의 유입구 헤드 및 약 0.1%의 경사에서 10분 동안 파이프 플러싱을 하면 80리터의 물이 버려질 수 있고, 이는 표면 관개와 비교하여 상대적으로 매우 적은 양이다.
본 발명에 따른 관개 시스템은 홍수 관개용으로 사용될 수 있는 기존의 농업 용수 공급 시스템에 연결되도록 디자인될 수 있다.
필드 경사는 파이프 압력에 직접 영향을 주는 설계 변수로써 사용될 수 있고, 이에 따라 점적기의 길이에 따른 배출량에 영향을 줄 수 있다. 파이프를 따라 경사는 파이프 길이, 점적기의 밀도(튜브 길이당 수), 및 유입구 헤드에 의존하여 변할 수 있다. 파이프 내 물이 흐를 때, 마찰 때문에 수로에 따라 압력이 떨어질 수 있고, 그러므로 점적 흐름도 변할 수 있다.
도 13a 내지 도 13c는 본 발명의 일부 실시예에 따라 수행된 실험에서 얻어진 바와 같이, 0°의 경사(도 13a), 다양한 경사(도 13b), 및 균일한 유속을 유지하도록 선택되는 경사(도 13c)에 대한 도관 길이의 함수로써 유입 압력의 그래프이다.
도 13a에 나타낸 바와 같이, 경사가 없는(0°) 200m 파이프에서 압력은 파이프 시작점에서 0.5m에서 말단에서 0.16m로 감소하였다. 이러한 압력 차이는 유속에서 67%의 차이가 남을 나타낸다. 점적기를 따라 흐름에서 헤드 손실은 상술한 바와 같이 Darcy-Weisbach 등식에 의해 계산될 수 있다.
홍수에 의해 일반적으로 관개되는 필드들은 약 0.05% 내지 약 1%의 작은 경사를 가질 수 있다. 그러므로, 약 10-14m의 높은 작동 압력을 갖는 전통적인 관개 시스템에서, 높이 차이는 작동 압력에 비해 무시할만하기 때문에 상기 경사는 충분한 효과가 없다.
작동 압력이 거의 0에 가까울 수 있는 본 발명의 시스템에 따라면, 파이프 길이에 따른 작은 높이 차이는 파이프 압력 및 점적기의 유속에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 상기 경사(330), S(l),는 압력 손실을 보상하기 위해 파이프를 따라 변할 수 있다.
파이프(304)를 따라 임의의 지점(l)에서 경사는 수학적으로 경사함수 S(l) 로 표현될 수 있다. 상기 경사 함수는 토양에 다양한 경사를 형성하기 위해 삽 도구의 제어기(a controller of a shoveling tool), 레이저 가이드된 땅 평탄화 시스템(laser guided land-leveling system)에 입력될 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 점적기(306)을 갖는 경사진 관개 파이프(304)가 다양한 경사를 따라 일반적으로 배치될 수 있다.
본 실시예에 적절한 대표적인 경사 함수는 다음과 같다:
Figure pct00003
(EQ. IV)
상기 K는 무차원 상수이다. 일반적으로, K는 약 0.1 내지 약 0.5 또는 약 0.1 내지 약 0.3이며, L은 관개 파이프(304)의 길이이며, fd는 마찰 요소이며, q는 길이 당 관개 파이프(304)의 유속이며, g는 중력 가속도이며, DH는 관개 파이프(304)의 수력학적 직경이며, 그리고 l은 관개 파이프의 가장 높은 레벨으로부터의 거리이다.
본 실시예에 적절한 다른 대표적이 경사 함수는 다음과 같다:
Figure pct00004
(EQ. V)
상기 c는 파이프 재료의 평활도 계수(smoothness coefficient )이며, G, α, β, γ 및 δ 및 ε는 상수 파라미터이다. G의 일반적인 값은 약 9 내지 11이며, α, β 및 γ 중 하나의 일반적인 값은 약 1.2 내지 약 2.2 이며, 그리고 δ의 일반적인 값은 약 4 내지 약 5.5이다. 본 발명의 일부 실시예에서, α, β 및 γ 중 적어도 2 이상, 바람직하게는 모두 동일한 값이다.
압력 손실은 파이프의 시작점에서 더 크고 파이프를 따라 점차적으로 감소하므로, 파이프의 시작점에서 가파른 경사가 있을 수 있고 파이프 길이에 따라 보다 완만할 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에서 경사 S는 점적기(306)들 간의 거리에 기초하여 또한 선택될 수 있다. 각 점적기는 파이프를 통해 흐르는 물의 부피를 감소시킬 수 있기 때문에, 상기 유속도 점적기들간의 거리에 영향을 받을 수 있다.
파이프의 시작점에서, 물은 최대 유속으로 흐르고, 물이 거리 x후 첫 점적기에 도달하면, 상기 유속은 점적기 내 유속 및 기타 등등에 따라 점차적으로 감소한다. 파이프의 마지막 지점에서(마지막 점적기까지) 파이프 내 유속은 마지막 점적기의 유속과 동일하다.
도 13b 및 도 13c에서, 경사는 파이프를 따른 점적 흐름이 일반적으로 균일하도록 결정될 수 있다. 도 13b는 균일한 흐름이 도 13c에 나타낸 경사에 의해 달성될 수 있음을 보여준다.
본원에 사용된 용어 "약" 또는 "대략"은 ±10%를 의미한다.
본원에 사용된 "예시적인"이라는 단어는 "예시, 실례 또는 예증으로서의 역할을 한다"는 의미로 사용된다. "예시적인"것으로 기술된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요가 없고 및/또는 다른 실시예로부터의 특징의 조합을 배제하는 것으로 해석되지 않는다.
용어 "선택적으로"는 "일부 실시예에서는 제공되며 다른 실시예에서는 제공되지 않는다"는 의미로 사용된다. 본 발명의 임의의 특정 실시예는 그러한 특징이 상충되지 않는 한 복수의 "선택적인" 특징을 포함할 수 있다.
용어 "포함하는", "포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는", "갖는" 및 이들의 접합체는 "포함하지만 이에 한정되지는 않는다"를 의미한다.
"구성된"이라는 용어는 "포함하고 이에 제한된"을 의미합니다.
용도 "필수적으로 구성된"은 추가 성분들, 단계들 및/또는 부분들이 청구된 조성물, 방법 또는 구조의 본질적이고 새로운 특성을 변경하지 않는 경우에만, 조성물, 방법 또는 구조는 추가 성분들, 단계들 및/또는 부분들을 포함할 수 있다.
본원에서 사용된 단수 형태 "한(a)", "하나의(an)"및 "상기(the)"는 문맥상 명확하게 다르게 지시하지 않는 한 복수 인용 문헌을 포함한다. 예를 들어, "화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물"이라는 용어는 복수의 화합물 (이들의 혼합물을 포함)을 포함할 수 있다.
본 출원 전반에 걸쳐, 본 발명의 다양한 실시예가 범위 형식으로 제공될 수 있다. 범위 형식에서의 설명은 편의상 및 간략화를 위한 것이며 본 발명의 범위에 대한 융통성 없는 제한으로 해석되어서는 안됨을 이해해야 한다. 따라서, 범위의 설명은 가능한 모든 하위 범위 및 그 범위 내의 개별 수치를 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들어, 1 내지 6과 같은 범위의 설명은 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등 의 숫자뿐만 아니라 해당 범위 내의 개별 숫자, 예를 들면 1, 2, 3, 4, 5 및 6과 같은 하위 범위를 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 폭에 관계없이 적용된다.
본원에서 수치 범위가 표시되면, 상기 표시된 범위 내에서 임의의 인용된 수치 (분수 또는 정수)를 포함하는 의미이다. 문장 "제 1 표시 숫자 및 제 2 표시 숫자 사이의 범위" 및 문장 "제 1 지시 숫자 내지 제 2 지시 숫자의 범위"는 본 명세서에서 상호 교환적으로 사용되며 제 1 및 제 2 표시 숫자 및 그 사이의 모든 소수 및 정수 숫자를 포함하는 것을 의미한다.
명확한 설명을 위해, 별도의 실시예들에서 설명된 본 발명의 특정 특징들은 또한 하나의 실시예에서 조합하여 제공될 수 있다. 반대로, 간략화를 위해, 하나의 실시예에 기술된 본 발명의 다양한 특징은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 보조 조합 또는 본 발명의 임의의 다른 기술된 실시예에 적합하게 제공될 수 있다. 다양한 실시예들에 기술된 특정 특징들은 실시예가 이들 요소 없이 작동하지 않는 한, 그러한 실시예들의 본질적인 특징으로 간주되어서는 안된다.
본 발명이 특정 실시예와 관련하여 기술되었지만, 많은 대안, 변경 및 변형은 당업자에게 자명하다는 것은 명백하다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 사상 및 넓은 범위 내에 있는 그러한 모든 대안, 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 여기에 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로서 전체적으로 통합된다. 또한, 본 출원에서 임의의 참조 문헌의 인용 또는 식별이 그러한 참조가 본 발명의 선행 기술로서 이용 가능함을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 섹션 표제가 사용되는 한, 반드시 제한적인 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (32)

  1. 복수의 점적기(dripper)가 구비된 경사진 관개 파이프에 물을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 공급하는 단계는 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서의 압력이 최대 90 cm H2O가 되도록 하는 것인, 관개(irrigation) 방법.
  2. 복수의 점적기가 구비된 경사진 관개 파이프에 물을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 관개 파이프는 다양한 경사로 기울어지고 상기 공급하는 단계는 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 미리 결정된 압력을 제공하도록 선택되고, 상기 미리 결정된 압력 및 상기 다양한 경사는 상기 경사진 관개 파이프의 길이에 따른 배출 속도가 20% 이하로 변하도록 선택되는, 관개 방법.
  3. 삽 도구를 조작하여 토양에 다양한 경사를 형성시키는 단계; 및
    일반적으로 상기 다양한 경사에 따라 복수의 점적기를 갖는 경사진 관개 파이프를 배치하는 단계를 포함하고,
    상기 다양한 경사에서 변화는 상기 관개 파이프에 미리 결정된 압력에서 물이 공급될 때 상기 경사진 관개 파이프의 길이에 따른 물 배출이 20% 이하로 변하도록 선택되는, 관개 파이프를 배치하는 방법.
  4. 제 2항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수압은 상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 약 5 cm H2O 내지 약 90 cm H2O인, 방법.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 물을 공급하는 단계는 물 분배 도관에 의한 것인, 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 점적기 중 적어도 하나는 상기 점적기의 배출구에서의 배출속도 및 상기 점적기의 유입구에서의 유입구 압력간의 선형 관계를 포함하는 압력-배출 의존성을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 선형 관계는 상기 유입구 압력의 계수로써 cm H2O 당 시간당 약 7 입방 센티미터 내지 cm H2O 당 시간당 약 40 입방 센티미터인 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 계수는 cm H2O 당 시간당 약 7 입방 센티미터 내지 cm H2O 당 시간당 약 20 입방 센티미터인, 방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 계수는 cm H2O 당 시간당 약 9 입방 센티미터 내지 cm H2O 당 시간당 약 12 입방 센티미터인, 방법.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 선형 관계는 시간당 약 0 내지 50 입방 센티미터인 오프셋 파라미터(offset parameter)를 특징으로 하는, 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 오프셋 파라미터는 시간당 약 10 내지 40 입방 센티미터인, 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 오프셋 파라미터는 시간당 약 20 내지 30 입방 센티미터인, 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 경사진 관개 파이프의 미터 길이당 상기 점적기의 수는 약 1 내지 약 5인, 방법.
  14. 제 1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파이프에서 적어도 한 쌍의 점적기에 대해, 상기 한 쌍의 제 1 점적기의 위치에서 상기 경사값과 한 쌍의 제 2 점적기의 위치에서 상기 경사값 사이의 비율은 동일하거나 상기 한 쌍의 제 1 및 제 2 점적기로부터의 상기 파이프의 최하 지점의 거리 사이의 비율의 n 승과 대략 동일하며, 상기 n은 약 1.5 내지 약 4.5인, 방법.
  15. 물을 배출하도록 구성된 복수의 점적기를 갖는 경사진 관개 파이프; 및
    상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 최대 약 90 cm H2O 압력으로 상기 경사진 관개 파이프로 물을 운반하도록 구성된 물 공급 시스템을 포함하는, 관개 시스템.
  16. 물을 배출하도록 구성된 복수의 점적기를 갖는 경사진 관개 파이프; 및
    상기 경사진 관개 파이프의 최고 레벨에서 상기 경사진 관개 파이프로 물을 운반하도록 구성된 물 공급 시스템을 포함하고,
    상기 관개 파이프는 상기 경사진 관개 파이프의 길이에 따라 수압이 20% 이하로 변하도록 선택되는 다양한 경사로 기울어진 것인, 관개 시스템.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 물 분배 도관을 더 포함하는, 관개 시스템.
  18. 제 15항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 공급 시스템은 물 저장소, 물 탱크 및 펌프 중 적어도 하나를 포함하는, 관개 시스템.
  19. 물을 흡입하도록 구성된 적어도 하나의 물 유입구 및 상기 점적기로부터 물을 배출하도록 구성된 적어도 하나의 물 배출구를 갖는 외부 중공 요소(external hollow element); 및
    그 사이의 공간에 수로를 형성하는 상기 외부 중공 요소 내부에 위치한 내부 요소를 포함하는, 물 관개 점적기.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 수로의 길이는 약 0.5 cm 내지 약10 cm 인, 물 관개 점적기.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 수로의 길이는 약 2cm 내지 약5cm 인, 물 관개 점적기.
  22. 제 19항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부 요소의 직경은 약 0.25mm 내지 약5mm 인, 물 관개 점적기.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 내부 요소의 직경은 약 0.75mm 내지 약2.5mm 인, 물 관개 점적기.
  24. 제 19항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수로의 수경 직경은 약 0.01mm 내지 약 5mm 인, 물 관개 점적기.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 수로의 수경 직경은 약 0.01mm 내지 약 1mm 인, 물 관개 점적기.
  26. 제 19항 내지 제 25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제곱 센티미터당 약 1 내지 약 10의 밀도로 복수의 물 유입구가 있는, 물 관개 점적기.
  27. 제 19항 내지 제 26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 일부 수로는 상기 내부 요소를 둘러싸는 것인, 물 관개 점적기.
  28. 제 19항 내지 제 27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 물 유입구는 일반적으로 타원형인, 물 관개 점적기.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 물 유입구는 일반적으로 상기 외부 중공 요소의 외부 표면에 수직인 것인, 물 관개 점적기.
  30. 제 28항 또는 제 29항에 있어서, 상기 적어도 하나의 물 유입구에 물 여과기를 포함하는, 물 관개 점적기.
  31. 제 28항 내지 제 30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 중공 요소의 외부 표면에 법선에 대해 비스듬히 배향되는 적어도 하나의 추가 물 유입구를 포함하는, 물 관개 점적기.
  32. 물 공급원; 및
    물을 배출하고 상기 물 공급원과 연결되도록 구성된 복수의 점적기를 갖는 관개 파이프를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 점적기는 제 19항 내지 제 31항 중 어느 한 항의 점적기인, 관개 시스템.
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