(57)【要約】      （修正有）【課題】園芸や農業の散水において、無人で電力を用いず太陽があたっている間だけ散水を行うことのできる自動散水管を安価に提供する。【解決手段】弁部本体１に外部パイプ２がねじ込まれ、その先端で調整ねじ７を介して心棒支持金具３に長い心棒４が連結されている。弁部本体１の中にある弁座には、長い心棒４の先端に取り付けられたＯリング９がばね８の力により押し付けられている。ばねは弁部本体にねじ込まれるばね保持具６により力を加えられる。調整ねじ７を右に回すと心棒支持金具３がパイプ２から引き抜かれる向きに動き、Ｏリングが弁座から離れる。調整ねじ７を左に回すと心棒４はばね８の力で弁座に押し付けられる向きに移動して止水弁が閉まる。太陽熱によるパイプの膨張は調整ねじ７を右に回す動作と同じで弁が開くことになる。心棒４とばね保持具６との間には水流が確保できる隙間があり、開いた弁からの水流は外側パイプに入り込み、パイプの要所要所に開けられた散水孔１１から散水される。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
線膨張率が大きい素材の中空パイプとその中心軸を共有する線膨張率のより小さい素材の心棒の太陽熱による線膨張の差で開くようにした、給水口をなす円管の端面を弁座とし、心棒に固定された金具で保持したＯリングで構成される止水弁からなる自動散水管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、園芸や農業の分野で自動的に散水する器具に関するものであり、太陽熱により線膨張率の異なる素材の組合わせから得られる膨張変位の差を止水弁の開閉に利用するものである。
【背景技術】
【０００２】
園芸や農業分野での給水には、植木鉢またはプランターの中にペットボトルを逆さに立てて給水する簡易なものから、給水管を張り巡らしその先端にスプリンクラーを設置し、温湿度、時間などを設定できるマイコンで水流制御を行う複雑なものまで多種多様の製品が開発され、市販されている。しかしながら、海外旅行など1週間程度家を空けるような場合、ペットボトルを逆さに立てて給水する簡易なものでは用が立たず、マイコン制御を利用するシステムを導入するには高価すぎるという問題がある。2016年に本申請者が出願した「熱膨張による自動開閉水栓」は、電力を使用せず、無人で、かつ安価に実現できる散水器の実現に適合している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】太陽熱を利用して止水弁を開閉して実現した散水器は見当たらない。
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】本申請者が2016年に出願した「熱膨張による自動開閉水栓」（特願2016-161315）
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、本申請者の申請した特許の内容、すなわち線膨張率の異なる素材を用いて止水弁を自動的に開閉するというアイデアを実現する一つの実施例とみなすことができる。すなわち、園芸や農業の分野で散水器は広く利用され、プランター1個の場合には1本の散水管があればよいが、1軒の家の裏庭で使用する場合、広さに応じて多数の散水管が必要となる。このため、散水管そのものの価格は安価でなければならない。ところが特願2016-161315で例示された自動開閉水栓をそのまま実施しようとすると、多数の部品、特に高精度の機械加工仕上げを必要とするＯリングの数の多さのために、経済的に安価に製造することが難しい。本発明の課題は、園芸や農業の分野で利用される自動散水器を、無人で電力を使用せず太陽の動きに応じて稼働させることができるようにし、安価に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
線膨張率の大きい素材でできたパイプの中央に線膨張率の小さい素材の棒を配置し、パイプの片方の端で中心の棒を接続固定し、反対側の端に給水口の弁座を固定し、この端側で中心棒の端に弁を取り付ける。弁はばねで弁座に押し付けられる向きに力を受けるようにしておく。こうすると、はじめ弁が閉まっている状態から、太陽熱でパイプが膨張すると中心棒の膨張に勝って弁が開かれる。太陽があたっていない場合に弁が閉まるようにする設定は、弁と反対側にあるパイプと中心棒の接続に雌ねじとおねじとを使うことで行う。
この自動散水管の稼働について定量的な検討を加えておく。パイプ長を25ｃｍとし、パイプにABS樹脂（線膨張率100ppm/°C)を使用し、心棒に真鍮棒（線膨張率20ppm/°C）を用いるとすると、1°Cの温度上昇でパイプの伸びと真鍮棒の伸びの差は20μmとなる。ばねによる伸びを無視すると、弁の変位は10°Cあたり0.2mmに達し、ここで使用するＯリングの弁を開閉するには十分な大きさである。夏の朝の気温が25°Ｃである晴れの日中に、太陽が昇って黒色のパイプに陽があたるとパイプの温度は優に40°Cを超える。この場合、朝の弁の位置から0.3mm開くことになる。水流量は水圧にもよる上、パイプに開けられた散水孔の大きさにもよるので、使用目的に適合するように水流量を調節することができる。
具体的には、図１に示すように、弁部本体１に外部パイプ２がねじ込まれてつながれ、その先端で調整ねじ７を介して心棒支持金具３に長い心棒4が連結されている。弁部本体１の中にある弁座には、長い心棒４の先端に取り付けられたＯリング９がばね８の力により押し付けられている。ばねは弁部本体にねじ込まれるばね保持具６により力を加えられる。調整ねじ７を右に回すと心棒支持金具３がパイプ２から引き抜かれる向きに動き、Ｏリングが弁座から離れる。これが止水弁の開きである。調整ねじ７を左に回すと心棒４はばね８の力で弁座に押し付けられる向きに移動して止水弁が閉まる。太陽熱によるパイプの膨張は調整ねじ７を右に回す動作と同じで弁が開くことになる。心棒4とばね保持具６との間には水流が確保できるほどの隙間があり、開いた弁からの水流は外側パイプに入り込み、パイプの要所要所に開けられた散水孔１１から散水される。
この構造をとることにより、特願（2016-161315）の図１で例示された自動開閉水栓のＯリング数５を1個だけに減らすことができる。弁部本体１と外側パイプ２との間にはＯリングはなく、また、弁部本体１とばね保持具６との間にもＯリングは使用しないでよい。同様に外側パイプの先端部分も気密に保つ必要はなくＯリングは必要でない。
【考案の効果】
【０００７】
本自動散水管は電力を使用せず無人で太陽の陽があたっている間だけ散水を行うことができ、構造が簡単であるため故障の心配が少なく維持のための費用も皆無であり、安価に製作できる。また、散水弁が開いてパイプ内に水流があるとパイプが冷やされ、太陽熱による伸びを減じる働きがあり、特に給水の水温が低い場合には弁が閉じられるようになる。この場合、散水を間欠的に繰り返すこととなり節水につながる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】給水管は弁部本体１に接続される。弁部本体１には外側パイプ２がねじ込まれ、その先端に調整ねじ７を介して心棒４に連結した心棒支持金具３がねじ込まれている。心棒支持金具３は回転止めのための小ねじ１０により回転せずに軸方向にスライドする。心棒４の先端にはＯリング保持具５が固定されてＯリング９がつけられ、Ｏリング保持具５と一体となった心棒４はばね保持具６により弁部本体１の内部に保持された圧縮ばね８により、弁座に押し付けられている。止水状態にするには調整ねじ７を左向きに回して緩めれば、ばね８の力により心棒支持金具３、Ｏリング保持具５と一体となった心棒４がＯリング９を弁座に押し付ける。この図１では止水状態を示している。弁部本体１とＯリング保持具５との間には水流のための隙間があり、心棒4とばね保持具６との間にも水流のための隙間がある。従って、弁座からＯリングが離れれば給水口から入った水は、外側パイプ２に流れ込み散水孔１１から散水される。
【考案を実施するための形態】
【０００９】
本発明の自動散水管はホースで家庭の上水道に接続して園芸のための散水器として利用できる。バルコニーなどに設置するプランター等には本自動散水管を水平に設置して利用する。水源は上水道を利用できない場合には水を貯めたポリタンクなどを高所においてホースで水を引き込んで使用する。散水が始まる温度設定を高くしておくと1日当たりの使用水量が少なくなる。
実際の温度設定に当たっては、調整ねじ７がパイプには固定されておらず、弁が閉まった状態になる調整ねじの位置よりさらに緩める向きに回すと調整ねじとパイプ先端との間に隙間ができ、この隙間がそれ以後温度上昇による熱膨張の余裕を与える温度を決めることになることを考慮する。調整ねじのピッチが0.75ミリであれば、調整ねじの半回転が約20°Cに相当することになる。散水量を小さくするには自動散水管を日陰になる時間があるように設置することにより可能となる。
【実施例】
【００１０】
実施例として、図1に具体的な数値を入れる。弁部本体は真鍮製で、給水口に適合するホース内径は8ミリ、給水口の内径が4ミリである。Ｏリングは内径3.8ミリで太さ1ミリであり、1気圧の水圧で閉じた弁は約60ｇ重の力を受ける。ばねは約7ミリ縮められて約１ｋｇ重の力でＯリングを弁座に押し付けている。外側パイプは外径12ミリ、内径8ミリのABS樹脂、長さ25ｃｍ、心棒４は直径4ミリの真鍮製の棒であり、真鍮製の調整ねじは細目のM8でピッチ0.75ミリである。周囲温度１０°Ｃの上昇で本自動散水管が一様に10°C上昇したとすると、ばねによる変形を無視すれば、弁は約0.2ミリ空くことになる。真鍮製のばね保持具６の内径は4.4ミリであり心棒４の直径４ミリとの間には隙間があり、これが流路となる。外側パイプには5ｃｍごとに直径1.5ミリの穴が4個設けられており、ここから散水を行う。
本自動散水管は、先端に直径約15ミリの輪を作った長さ30ｃｍの針金2本を地面に差し込み、輪をくぐらせる格好で水平に保持して使用する。給水の冷却による止水の抑制は、本自動散水管を給水口を下側にして垂直に立てて設置することで可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１１】
多種多様の散水器具が開発され利用されている現状で、本自動散水管が応用される場面は、太陽の陽があたり始めてから陽がかげるまで散水を行う必要がある場合である。季節のはじめに一回だけ初期設定をしておけば、電力なしでかつ無人で散水を行ってくれ、雨や曇りでは散水は行わない自動散水器具である。その構造は簡単で堅牢であり、維持経費がほぼ不要である。しかしながら、初期設定の必要性や設定の頻度などについて、熱膨張を応用する本自動散水器の原理を理解しておく必要があるため、広く一般の消費者が本自動散水器を手渡されてすぐに利用できるわけではない。
【符号の説明】
【００１２】
１  弁部本体
２  外側パイプ
３  心棒支持金具
４  心棒
５  Ｏリング保持具
６  ばね保持具
７  調整ねじ
８  ばね
９  Ｏリング
１０  止めねじ
１１  散水孔
【図１】
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