(57)【要約】      （修正有）【課題】家庭園芸における鉢植、プランター等のコンテナー栽培において、ペットボトル、空瓶等の入手容易な廃棄物を、水タンクとして多数使用し、これら全てを有効に活用する構想の、小型、簡易、自動、超長期、無人散水器に関するものである。【解決手段】機密に閉じられたケース１７内の天井部分を複数の階段状に形成し、それぞれの階段踏面に開口するようにケース上面から細孔を貫通し、ケース下面には散水管１３を設置して、このケース上面側の細孔開口部に多数の水タンクの配水パイプを接続することにより、散水を開始して、最初のタンクが空になると、次のタンクに順次自動的に切り替えて、最後の１個まで使用できる、散水器である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気密に閉じられたケース内空間の天井部分から、転倒した形の階段状踏み段を複数個作成し、その踏み段面に開口するよう、ケース外上面部から細管を鑽孔貫通し、これをノズルとして、多数の水タンクの配水管集合機能、および動作制御機能を持たせ、かつ、ケース下部外面からケース内空間に通じる散水管で、空中或いは土中に散水する方式の、空タンクを無人識別し、自動的に新タンクに順次切り替える機能を有する園芸用散水器。
【請求項２】
気密に閉じられたケース内空間の天井部分から、転倒した形で階段状に段差を設けた複数個の踏み段を形成し、その踏み段面に開口するよう、互いに径の異なる細管を鑽孔し、各水タンクの散水に時間差を持たせた［請求項１］の散水器。
【請求項３】
円筒形或いは正多角筒形の気密ケース内天井部から、転倒した形の螺旋階段状に、段差を設けた踏み段を複数個形成し、その踏み段面に開口するよう、ケース外上面部から細管を鑽孔貫通し、これをノズルとして、多数の水タンクの配水管集合機能、および動作制御機能を持たせると同時に、ケース上面外部から中心軸に平行に、端面を傘形に形成した丸棒状ロッドを貫通させ、ケース内下面部の上記ロッドの傘形先端と対向する位置に、散水孔を開口することによってしぼり弁を形成し、上記ロッドを出入して散水量を調節できる構造の、［請求項１］の散水器。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
【０００１】本発明は、主として家庭園芸における植木鉢、プランター等の容器栽培に適した無人散水器に関するものである。
［従来の技術］
【０００２】容器栽培の園芸植物への水遣りは、その培養土の絶対量のお少なさから、過不足を生じやすく、トラブルの原因となることが多かった        家庭園芸においては、特に長期不  、水タンク２内在の場合が切実な問題であって、この間の給水を如何に行うかが育成の鍵となる        しかし、現在、市場にはこれらの用途に適した商品が見られないため、園芸愛好家グループで、信頼性のある商品の出現が待望されて来た。
［発明が解決しようとする課題］
【０００３】本発明で期待される特性を具体的に示すと、次の通りである。      ペットボトル程度の小型水タンクを多数準備し、これを順次１個づつ使用して、１個が空になったら、この空状態を自動的に感知し、新しい水タンクに直ちに自動的に切り替わる動作を全て無人で行うことができる。    これは直列方式と言えるものであって、タンク１個毎の単独切り替え方式である。        従って、使用するタンクの順番をプログラムすることができる。特定のタンクに液肥を入れておけば、施肥計画までも無人で実施できる。        又、日照の程度によって、その散水量を自動的に調節できる。        使用可能なタンクの個数には、特に制限がない。        電気あるいは機械エネルギーを全く使用せず、原理的に水の重力エネルギーのみによって動作する。        本発明は以上の諸特性を全て具備した、画期的散水器の開発に関するものである。
［課題を解決するための手段］
【０００４】［図１］は本発明の基本原理を示す説明図である。      水槽１の上方に倒立させた水タンク２は、配水パイプ４で水槽１内の貯水１０に導かれ、配水パイプ４に接続されたノズル５の先端３で、水面８に接している。
水タンク２、せん１０、配水パイプ４、及びノズル５は、何れも外気に対し気密に保持されている。      コック９は閉ざされており、散水孔７からの散水はない。        この状態でノズル５の先端３が、貯水１０中に没して
いると仮定する。      水面８に加えられている大気圧をＰ、水タンク２内の空気圧をＱとし、更に、水タンク２、配水パイプ４、ノズル５で形成される等価水柱重量をＷとすれば、    Ｑ  ＝  Ｐ  −  Ｗ    であり、タンク内空気圧Ｑが負圧となることによって、水の吸い上げ力が発生し、等価水柱重量Ｗと重力的平衡状態となって、
系は安定するから、水は流出しない。      ここで、この系の極限状態を考えてみると、水銀を用いたトリチェリーの真空実験では、大気中１気圧の条件下で、ガラス管上部が真空になる時の水銀柱の高さは、  ０．７６  メートル  であり、これを水柱に換算すると、水銀の比重は１３．６であるから、０．７６ｘ１３．６＝１０．３４メートルになる。従って、水タンク２の水面Ｌｔと、水槽１の水面Ｌとの落差Ｈが約１０メートルを超えると、水タンク２内の空気圧Ｑは真空に達するから、上述の平衡状態は成立しなくなり、タンク２内の水９は全て流出してしまう。        しかし、園芸植物の水遣りに、１０メートルもの落差が必要なケースは、考え難いので、この問題は考慮の対象外としても良い。次にノズル５の先端３が水面上に露出した場合を考える。
コック９を開いて散水すると、水槽１の水位Ｌが下がり、ノズル５の先端３が、水面８の表面張力及び水との濡れ性による付着力から脱して、大気中に露出した瞬間、ノズル５先端３から空気が吸引され、配水パイプ４の中を気泡となってタンク２内に上昇して行き、同時にこの気泡と置換するように、ノズル５から注水が開始される。
この理由は、前述の等価水柱重量Ｗと平衡するように、負圧となっていたタンク２内の気圧Ｑが、空気を吸い上げて増圧した結果、新しい状態の平衡が保たれるように、水が流出したものと考えられる。        もし、ノズル５からの注水量が、散水ノズル７の散水量より多ければ、当然、水位Ｌは上昇し、水面８がノズル５の先端３に接触して、空気が水で遮断された瞬間、前述の平衡状態に入り、ノズル５からの注水は即時停止される。
即ち、水面８とノズル先端３の位置関係は、両者が接触した位置で定常的に安定停止する上述の挙動は、水タンク２に少しでも水が残っている限り継続される。        実験によれば、これらの動作は極めて速く、かつ敏感である。        特にノズル先端の内径を、注射針程度に細くすると、その先端３と水面８との変動差は、およそ  １ミリメートル  程度に保つ事も可能である。    以上結論を要約すれば、次の通りである。
（イ）水面水位Ｌは水面８に、ノズル先端３が接触した位置で、定常的に安定する。
（ロ）ノズル先端３が水中に没している場合、タンク２から水の流出はない。
（ハ）上記（イ）、（ロ）項は、タンク２が空にならない限り成立する。
（ニ）定常的に見て、水面８がノズル先端３から離れている場合は、タンク２が空になった証拠である。
（ホ）配水パイプ４の配水経路は、屈曲していても動作に影響ない。
（ヘ）水タンク２の地上高が約１０メートルを越えると、上記各項は成立しなくなる。
以上は、水タンクが１個の場合の基本動作原理である。      次に、多数の水タンクを組み合わせた場合の、動作原理について［図２］で説明する。      ［図２］は、各タンクからの配水パイプ及び注水ノズルを、一括して水槽１に集合し、コック９で水量を調節しつつ、散水ノズル７から散水する方式を示すものである。    ここで、本発明の重要なポイントは、各タンクの注水ノズルの先端に、図示Ｄｂ、Ｄｃの如く、段差を設けることである。    ここでは、３ａ、３ｂ、３ｃ  の順に位置が下がるように配置した。  しかし、原理的にはノズルの数に制限はない。
この状態で散水を続けると、最も上方に位置するノズル５ａの、先端３ａに接触した位置に、水面８が安定し、水面水位はＬａとなる。        他のノズル先端３ｂ、３ｃは、段差Ｄｂ、Ｄｃだけ深く水中に歿しているので、水は何れのノズルからも注水できない。タンク２ａの水が尽きると、Ｌａの水位は低下し、次の順位のタンク２ｂのノズル先端３ｂまで散水が進むと、今度は、ノズル先端３ｂの位置で定まる水位レベルＬｂで、水面８は安定し、この状態はタンク２ｂが空になるまで継続される。      この時、タンク２ｃのノズル先端３ｃは、段差Ｄｃで未だ水中に在るから、ノズル５ｃからの注水はない。    更に散水が継続されると、タンク２ｂは空になって水位は低下し、上述と同様の動作で、水位はＬｃに落ち着く。      タンク２ｃの水が尽きると、貯水槽１の水が無くなるまで散水が続く。      以上の動作の繰り返しによって、無人で自動的に、空きタンクを識別し、更に無人で自動的に、新しい水タンクと順次個別に切り替え、予定された順番の、多数の水タンクを最後の１個まで、支障なく使用できることになる。    この操作に電気及び機械エネルギーは、一切使用していない点が本発明の大きな特徴である。      次に、［図２］を気密構造化した系について説明する。    ［図３］は
密閉水槽に於けるシステムの動作原理を示したものである。        ここで、［図２］と［図３］を比較すると、両者の明瞭な相違は、それそれの水面８に大気圧Ｐが、常時作用しているか否かである。  ［図３］の場合は否であるから、タンクから流出する水と、釣合うだけの空気は、散水管１３から吸引する以外に、方法がないことになる。
ここで、タンク２ａ内の水面地上高をＨａ、タンク２ｂ内の水面地上高をＨｂとし、タンク２ａの等価水柱重量
をＷａ、タンク２ｂの等価水柱重量をＷｂとすると、散水管１３から吸引された空気は、タンク２ａ、２ｂ内の気圧Ｅ，Ｆの大小によって、どちらのタンクに吸収されるかが、異なってくる。    このケースでは  Ｈａ＜ＨｂでＥ＞Ｆであるから、空気はタンク２ｂに吸収され、気圧Ｆが増圧するので、この増圧による吸引力の変化分と平衡するだけの水量が、タンク２ｂから流出する。      従って、［図３］の方式では、ノズル先端に段差を設けた意味が無くなり、どのタンクが使用されるかは、それぞれのタンクの、地上高で決定されてしまう。    但し、この動作は、［図２］で説明した方式ほど厳密なものではなく、配管の太さや、流体抵抗の影響を受けやすく、単純ではない。      何れにしても、［図３］では、水槽１が恰も一つの大きな、タンクの集合体として動作しているように見えるから、ここでは、各タンクは並列的に合成されているものと、考えるのが妥当であろう。      この方式は多数のタンクを使用する場合、不可欠であり、タンク組み合わせ上有用である。ここで問題となるのは、［図３］に於けるノズル５ｃの処置であるが、ここでは、ノズル５ｃを利用して、［図２］の直列方式と［図３］の並列方式の、選択上の切り替え操作を行っているのである。    即ち、ノズル５ｃを開放すれば、水面８には大気圧ｐが作用するから、［図２］の直列方式となり、閉鎖すれば、［図３］の並列方式となる。    このように多数のノズルの中、任意の１個を、制御パイプ用に利用できることも、本発明の特徴である。      又、［図３］の如く、ノズル５ｃに黒色感熱タンク１２を接続したものは、同様に、新機軸な方式であって、日光の放射熱を受けて、自動的に散水量を増加させる構想である。    感熱タンク１２の内圧Ｇは、散水管１３下部の等価水柱重量Ｗｋの作用によって、負圧となっているが、黒色タンクは放射熱の影響で、温度が上昇され易く、内圧Ｇが贈圧され、膨張した空気が、水槽１内に大量に放出される結果、タンク２ａ，２ｂ内の負圧  Ｅ、Ｆ  に吸引される空気量が増加し、これと置換する水量が増大する。      この場合、タンク２ｃ内に、揮発性物質を入れておくと、更に効果的である。    これらの方式も前述［図２］と同様に、電気及び機械エネルギーを全く使用していない点、本発明の大きな特徴である。以上の各方式を組み合わせることによって、タンクの使用可能個数に制限がなくなる。これ等については、実施例で後述する。
［作用］
【０００５】前述、［０００３］に示された技術的諸課題は、以上のようにして、全て解決された。    本発明の対象は、特に散水器本体に関するものであるが、従来こようなタイプの無人散水器は、市場に見られなかったので、家庭園芸愛好家待望の器具と言えるであろう。      何よりも、電池やモーターを使用せず、無人で、プログラム通りに、確実に、作動する信頼性と簡便性は、特筆に価するものである。      この散水器本体に組み合わせる水タンクは、ペットボトル、或いは空き瓶の類の、廃物利用品であり、安価で入手容易である。高価な園芸植物を無人で託す点を考慮すれば、その経済的効果も極めて大きいものと言えよう。
〔実施例〕
【０００６】〔実施例１〕
［図４］は［実施例１］を示す構造説明図である。      これは、前述［図３］の動作原理を適用し、［図３］の水槽１、及び各ノズルを総合的に集合させ、散水器本体として製品化したものである。      これを［図４］で、散水器１５として、園芸植物の近傍の空中から、或いは散水管１３を土中に差し込んで土中から、散水する。
本器の構成上最も重要なポイントは、［図３］の動作原理、即ち、「各ノズル先端に段差を設けること」の実現のために、
、天地が転倒した形の階段を設け、その階段状段差面毎に開口するよう、各ノズル先端を配列する。      このような構想で成型すると、［図４］の如きコンパクトな製品に仕上がる。      ［図３］で述べたように、任意の１個のノズル、、を用いて、開放式（直列機能）と、密閉式（並列機能）とに、切り替えるこができる。      ［図５］はこの具体的使用例を示したもので、２ａ、２ｂ、２ｃの３個のタンクを備え、配水パイプ４ｄを制御用に使用している。      制御パイプを開放すれば、散水器１５は直列機能となり、２ａ、２ｂ、２ｃの順に自動的に切り替わる動作を行う。      閉鎖すれば、並列機能となって、上記３個のタンクは、等価的に１個の大きなタンクのように合成されて動作する。      また、感熱タンクを接続すれば、日照時間によって散水量を自動調節することができる。
［実施例２］
［図６］は［実施例２］に関する構造説明図である。      この構成は［実施例１］と同一であるが、［実施例２］ではノズル５ａ、５ｂ、５ｃの内径寸法に寸法差を持たせ、各タンクの持続時間に幅を持たせてある。      このようにすると、園芸植物の生育条件に合わせて、最適な水遣り作業を実施できる。
［実施例３］
［図７］は［実施例３］に関する構造説明図である。    これは［実施例１］のもと動作原理は同一であるが、構成を更にコンパクト化し、散水量を精密に調整できる絞り弁を設けたものである。      外観は［図４］ものが直方体であったのに対し、これは円筒状を成していて、その軸心に絞り弁を配した構成であり、空間専有率が少なく、使用し易い。同心円状に配置された５ａ−５ｆの６個のノズルは、天地が転倒した形の螺旋階段状に、段差を設けた踏み段の面上に１個づつ開口されている。      又、上面中心部から下方に貫通している、ロッド１８下端に形成された、傘形面中心軸に対向する位置に、散水管１３の中心軸を配して、絞り弁を形成し、ロッド１８を出入して散水量の調節を行うこができる。
［実施例４］
［図８］は［実施例４］に係る配置系統図である。      ［実施例４］は、多数の水タンクを使用する場合の、具体的構成方法を示したものである。      ここでは散水器１５Ａを親器と仮想し、散水ノズル７Ａから植物に散水するものとする。      親器１５Ａの多数のノズルは、配水パイプで子器の散水ノズルに配管し、子器の各ノズルは孫器の散水ノズルに接続すると言う積み上げ方式で、水タンクの使用可能個数を、無制限に増加することができる。      しかし、この接続法には注意点があるので、以下それ等について説明する。      親器散水器１５Ａのノズル５Ａには、子器と仮想した散水器１５Ｂに配水パイプ４Ａで、配管されており、同様にノズル５Ｂは子器散水器１５Ｂに、ノズル５Ｃは肥料タンク２ｊに配管されている。      ノズル５Ｄは大気中に開放されているから、［図３］で述べた直列方式が選択される。
［図８］に於けるタンクの切り替え順位は、散水器１５ｂのノズル５ｄが大気に対し閉鎖しているため、散水器１５が並列動作する結果、タンク２ａ、２ｂ、２ｃは等価的に１個の大きなタンクと見なされ、順不同で最後の１個が空になった時点で、次の散水器１５ｃに自動的に切り替わる。      このノズル５ｄは閉鎖されているから、散水器１５ｃは上記と同様に並列動作を行い、２ａ、２ｂ、２ｃのタンクが順不同で消費され尽した時点で、最後に残ったタンク２ｊに自動的に引き継ぐ。      以上のように水タンクを多数使用するシステムでは、親器散水器のみ直列動作させ、子器散水器以降は並列動作させることが望ましい。      もし、直列動作させるため、子器散水器のノズル１個を開放してしまうと、直列動作させるために、すでに１個のノズルが開放されている親器散水器から、溢水してしまう恐れがあるからである。
又、並列動作をしている子器散水器のタンクに、明確な使用順位を得たい場合、、各タンクの地上高に、恣意的に、充分な高度差を設けてやれば、直列動作と同様な効果を得ることができる。      但し、これには実験的確認が必要である。
子器散水器１５ｂのノズル５ｄには、感熱タンク１２が取り付けられており、日照時間の長短によって、配水パイプ４Ａの水量が増減するが、コック９Ａとコック９Ｂの流量バランスに注意しないと、開放されているノズル５Ｄから、溢水してしまうこがあるので、充分な調整が必要である。
［発明の効果］
【０００７】以上述べたように、本発明では散水器本体をコンパクトに形成し、任意のノズル１個を、制御パイプとして動作させる画期的方式の開発によって、直列方式、並列方式、及び感熱方式の３種の動作を、自在に切り替えられる、極めて簡便な機能を得た事により、多数の水タンクを備えたシステムでも、充分な効果を発揮できた。      ［０００３］で要求された多くの課題についても以上の手段によって例外なく解決された。      電池やモーターを使用せず、水の重力エネルギーを使用するのみで、プログラムされた水タンクの散水計画を、順次、無人で、自動的に、かつ容易に行える事ができた。
これ等を考慮すれば、本発明品は、簡便で高信頼性に富み、経済効果も期待できるものと判断されよう。
特に、ペットボトル等の廃棄物を活用できる点を考慮すれば、家庭園芸用製品として、今後利用できる販路を充分に備えたものと判断されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】：本発明の基本原理を示す、原理説明図。
【図２】：本発明の動作原理を示す、動作原理説明図。
【図３】：［図２］を変形した系の、動作原理説明図。
【図４】：［請求項１］に係る発明品の、構造図。
【図５】：発明品の使用例を示す、動作説明図。
【図６】：［請求項２］に係り，［図４］の改良品の、構造図。
【図７】：［請求項３］に係り、［図１］の改良品の、構造図。
【図８】：［図４］に係り、多数の水タンクを扱う場合の、配置システム説明図。
【符号の説明】
１：水槽    ２：タンク    ３：ノズル先端    ４：配水パイプ    ５：ノズル    ６：タンク水    ７：散水ノズル
８：水面    ９：コック    １０：貯水    １１：栓    １２：感熱タンク    １３：散水管    １４空気パイプ
１５：散水器    １６：ノブ    １７：ケース    １８：絞り弁    １９：散水孔    Ｐ：大気圧    Ｑ：タンク内気圧
Ｌ：水位    Ｈ：地上高    Ｄ：ノズル先端震度差  Ｗ：等価水柱重量    Ｅ：タンク内気圧    Ｆ：タンク内気圧
Ｇ：感熱タンク内気圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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