(57)【要約】【課題】揚水の為のエネルギーが不要で配置の自由度が高く充分な高さまで揚水することができる揚水装置を提供する。【解決手段】本発明の揚水装置１は、長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管を含む揚水管１０と、この微小管の貫通孔の内径より目が小さいフィルタ２０と、を備え、フィルタ２０の目を通過した液体を揚水管１０の第１端に供給し、その液体を貫通孔における毛細管現象により揚水管１０の第１端から第２端へ導く。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管を含む揚水管と、この微小管の貫通孔の内径より目が小さいフィルタと、を備え、
前記フィルタの目を通過した液体を前記揚水管の第１端に供給し、その液体を前記貫通孔における毛細管現象により前記揚水管の前記第１端から第２端へ導く、
ことを特徴とする揚水装置。
【請求項２】
前記微小管の前記貫通孔の内径が０.１μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の揚水装置。
【請求項３】
前記微小管が複数の前記貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の揚水装置。
【請求項４】
前記揚水管が複数本の前記微小管を束ねて構成されることを特徴とする請求項１に記載の揚水装置。
【請求項５】
前記揚水管の前記第２端において、前記貫通孔に毛状体が挿入されており、前記貫通孔内の液体を前記毛状体により前記貫通孔の外に取り出すことを特徴とする請求項１に記載の揚水装置。
【請求項６】
前記毛状体の直径および間隔は前記貫通孔の直径より短く、前記毛状体の長さは前記貫通孔の直径より長いことを特徴とする請求項５に記載の揚水装置。
【請求項７】
前記毛状体はナノインプリント技術により作製されることを特徴とする請求項５に記載の揚水装置。
【請求項８】
長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管を含む揚水管であって、前記貫通孔の内径が０.１μｍ以上１００μｍ以下であり、前記微小管が複数の前記貫通孔を有し、前記揚水管が複数本の前記微小管を束ねて構成されることを特徴とする揚水管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、揚水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
揚水装置は、液体を或る位置から他の位置まで導くものであって、例えば貯水槽に容れられた水を鉢植えの植物の根本まで導くものである。揚水装置として、特許文献１〜３に開示された発明のものが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された発明は、液体を容れる貯留部と栽培容器との間に給排チューブを設け、ポンプを動力源として用いて、貯留部から給排チューブを経て栽培容器まで液体を導くものである。特許文献２に記載された発明は、動力源を必要とせず、砂を充填した孔あき管における毛細管現象を利用して、貯水槽から植生部まで水を導くものである。特許文献３に記載された発明は、所定径の気孔が連通し且つ一次元配向したセラミック多孔体からなる揚水材を用いて水を導くものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４-０２４０２９号公報
【特許文献２】特開平１１-１８１７７５号公報
【特許文献３】特開２００８-３０１７４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された揚水装置は、貯留部から給排チューブを経て栽培容器まで液体を導くために、動力源を必要とし、エネルギーを必要とする。これに対して、特許文献２，３それぞれに記載された揚水装置は、動力源を必要としない。
【０００６】
しかし、特許文献２に記載された揚水装置は、砂を充填した孔あき管における毛細管現象を利用するものであるが、砂の大きさ，孔あき管の孔の径，孔の向き及び孔の繋がり方などが制御されていないので、毛細管現象により重力に打ち勝って揚水できる高さが制限される。また、特許文献３に記載された揚水装置は、セラミック多孔体からなる揚水材が用途や配置条件に応じて所定の形状を有する必要があることから、配置の自由度が低い。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、揚水の為のエネルギーが不要で配置の自由度が高く充分な高さまで揚水することができる揚水装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の揚水装置は、長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管を含む揚水管と、この微小管の貫通孔の内径より目が小さいフィルタと、を備え、フィルタの目を通過した液体を揚水管の第１端に供給し、その液体を貫通孔における毛細管現象により揚水管の第１端から第２端へ導くことを特徴とする。
【０００９】
本発明の揚水装置では、微小管の貫通孔の内径が０.１μｍ以上１００μｍ以下であるのが好適であり、微小管が複数の貫通孔を有するのが好適であり、或いは、揚水管が複数本の微小管を束ねて構成されるのが好適である。
【００１０】
本発明の揚水装置は、揚水管の第２端において、貫通孔に毛状体が挿入されており、貫通孔内の液体を毛状体により貫通孔の外に取り出すのが好適である。毛状体の直径および間隔は貫通孔の直径より短く、毛状体の長さは貫通孔の直径より長いのが好適である。また、毛状体はナノインプリント技術により作製されるのが好適である。
【００１１】
また、本発明の揚水管は、長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管を含む揚水管であって、貫通孔の内径が０.１μｍ以上１００μｍ以下であり、微小管が複数の貫通孔を有し、揚水管が複数本の微小管を束ねて構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の揚水装置は、揚水の為のエネルギーが不要で、配置の自由度が高く、充分な高さまで揚水することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の揚水装置１の構成を示す図である。
【図２】揚水装置１に含まれる揚水管１０の断面図である。
【図３】揚水管１０に含まれる微小管１１の断面図である。
【図４】微小管１１を作製するための微小管母材５０の断面図である。
【図５】貫通孔１４の内径と揚水高さとの関係を示すグラフである。
【図６】第２実施形態の揚水装置２の構成を示す図である。
【図７】第３実施形態の揚水装置に含まれる繊維材シート４０および毛状体４１の構成を示す図である。
【図８】第３実施形態の揚水装置に含まれる微小管１１，繊維材シート４０および毛状体４１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
（第１実施形態）
【００１６】
図１は、第１実施形態の揚水装置１の構成を示す図である。同図には、揚水管１０およびフィルタ２０を備える揚水装置１の他に、貯水槽３０および繊維材シート４０も示されている。図２は、揚水装置１に含まれる揚水管１０の断面図である。また、図３は、揚水管１０に含まれる微小管１１の断面図である。
【００１７】
揚水管１０は、長手方向全長に亘って内径が略均一である貫通孔を有する微小管１１を含む。フィルタ２０は、この微小管１１の貫通孔の内径より目が小さい。このフィルタ２０は、揚水管１０の第１端の端面を覆うように固定されて設けられている。揚水管１０の第１端は貯水槽３０内の水３１に沈められる。揚水管１０の第２端における貫通孔の開口は繊維材シート４０と接触している。そして、この揚水装置１は、フィルタ２０の目を通過した水３１を揚水管１０の第１端に供給し、その水を貫通孔における毛細管現象により揚水管１０の第１端から第２端へ導き、更に、揚水管１０の第２端と接触している繊維材シート４０へ水を導く。
【００１８】
揚水管１０は、図２に断面図が示されるように、複数本（同図では１０９本）の微小管１１を束ねて構成され、これらの外周が外被１２で覆われている。揚水管１０に含まれる各微小管１１は、図３に断面図が示されるように、長手方向に亘って外径が略均一であるガラス部１３に複数本（同図では９１本）の貫通孔１４が長手方向に設けられていて、このガラス部１３の外周が被覆部１５で覆われている。各貫通孔１４は、長手方向全長に亘って内径が略均一である。各貫通孔１４の内径は０.１μｍ以上１００μｍ以下であるのが好適である。
【００１９】
例えば、各貫通孔１４の内径は８μｍ程度であり、ガラス部１３の外径は１２５μｍ程度であり、被覆部１５の外径は１７０μｍ程度であり、外被１２の外径は２ｍｍ程度である。フィルタ２０のメッシュの目の粗さは、各貫通孔１４の内径の２分の１以下であるのが好ましく、この場合には４μｍ以下であるのが好ましい。
【００２０】
図４は、微小管１１を作製するための微小管母材５０の断面図である。微小管母材５０は、各々同一形状を有する複数本（同図では９１本）のガラスパイプ５１が束ねられ、これらのガラスパイプ５１が内径の大きいガラスパイプ５２内に挿入されて構成される。この微小管母材５０を加熱して一体化するとともに線引を行い、また、この線引の工程で紫外線硬化樹脂等により適切な被覆部１５で覆うことで、図３に示されるような微小管１１を製造することができる。
【００２１】
図５は、貫通孔１４の内径と揚水高さとの関係を示すグラフである。この図に示されるように、毛細管現象により揚水管１０が揚水できる高さは、貫通孔１４の内径等に依存する。貫通孔１４の内径が８μｍであるとき、３ｍ程度の高さまで揚水することが可能である。したがって、繊維材シート４０が取り付けられた揚水管１０の第２端が貯水槽３０内の水３１の水面より３ｍ程度高くても、給水が可能となる。
【００２２】
この結果、揚水管１０の第２端に水が達すると、第２端において貫通孔１４の開口に接触した繊維材シート４０による毛細管現象により、繊維材シート４０全体に水が拡がっていく。この繊維材シート４０を給水が必要な植物等が入れられた植木鉢・プランター等に設置することにより、貯水槽３０の水が涸れない限りは、動力減を使用すること無く自動給水が可能となる。
【００２３】
（第２実施形態）
【００２４】
図６は、第２実施形態の揚水装置２の構成を示す図である。同図には、揚水管１０１〜１０５およびフィルタ２０１〜２０３を備える揚水装置２の他に、貯水槽３０および繊維材シート４０も示されている。揚水管１０１〜１０５それぞれは、第１実施形態における揚水管１０と同様の構成を有する。
【００２５】
フィルタ２０１〜２０３それぞれは、貯水槽３０へ水３１を供給する経路上に順に設けられている。フィルタ２０１〜２０３それぞれの目の粗さは、供給する水３１に含まれる異物の想定される大きさに応じて決定される。第１段のフィルタ２０１の目より第２段のフィルタ２０２の目が小さく、第２段のフィルタ２０２の目より第３段のフィルタ２０３の目が小さい。第３段のフィルタ２０３の目は、揚水管１０１〜１０５それぞれの貫通孔の内径より小さい。
【００２６】
このように水の供給経路に沿って順にフィルタ２０１〜２０３の目が小さくなっていると、効率的な異物除去（すなわち、貫通孔内に異物が入ることの防止）の点で好適であり、また、フィルタ２０１〜２０３のメンテナンスの点で好適である。本実施形態では、揚水管１０１〜１０５それぞれの第１端の端面を覆うように固定されて設けられるフィルタは不要である。
【００２７】
（第３実施形態）
【００２８】
第１実施形態および第２実施形態それぞれでは、微小管１１の貫通孔１４の開口から水を取り出すために揚水管１０の第２端に繊維状シート４０が設けられていて、揚水管１０の第２端に水が達すると、繊維材シート４０による毛細管現象により繊維材シート４０全体に水が拡がっていく。
【００２９】
第３実施形態では、揚水管１０の第２端において貫通孔１４の開口から外へ水を効率よく取り出すために、繊維材シート４０に毛状体４１が設けらる。図７は、第３実施形態の揚水装置に含まれる繊維材シート４０および毛状体４１の構成を示す図である。図８は、第３実施形態の揚水装置に含まれる微小管１１，繊維材シート４０および毛状体４１の構成を示す図である。第３実施形態における他の構成要素は、第１実施形態の場合と同様である。
【００３０】
繊維材シート４０の一方の主面上に多数の毛状体４１が設けられている。毛状体４１はナノインプリント技術により作製され得る。各毛状体４１の直径および間隔は貫通孔１４の直径より短く、各毛状体４１の長さは貫通孔１４の直径より長い。例えば、各貫通孔１４の内径が８μｍ程度であるとき、各毛状体４１の間隔は５μｍであり、各毛状体４１の長さは１０μｍである。また、各毛状体４１は柔軟性を有する。
【００３１】
揚水管１０の第２端において貫通孔１４に毛状体４１が挿入される。上記の寸法例の場合、各貫通孔１４に４本程度の毛状体４１が挿入されることとなる。なお、各毛状体４１が柔軟性を有することから、貫通孔１４に挿入されずに微小管１１端面のガラス部分に突き当たった毛状体４１は、曲がる（撓る）ことにより、他の毛状体４１が貫通孔１４内に挿入されることを妨げない。
【００３２】
貫通孔１４内を毛細管現象により揚水された水は、揚水管１０の第２端に達すると、今度は貫通孔１４内に挿入された毛状体４１の毛細管現象により毛状体４１の根元に達し貫通孔１４の外に出て、さらに、毛状体４１の根元部分に設けられた繊維材シート４０の毛細管現象により繊維材シート４０全体に拡がっていく。
【００３３】
貫通孔１４に直接に繊維材シート４０を接触させる第１実施形態の場合と比較して、貫通孔１４の大きさを考慮した毛状体４１を使用する第３実施形態では、より確実に貫通孔１４内の水を外部に取り出すことが可能となり、揚水の効率向上や設置の簡便化が可能となる。
【００３４】
（変形例）
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、微小管母材５０の材料としては、加熱・線引により縮径・長尺化が可能な材料が好適であり、ガラス以外にプラッチック等を活用することも可能である。
【００３６】
微小管母材５０の製造方法として、所望の位置に所望の形状・大きさの貫通孔を軸方向に実現できればよく、パイプの積み上げの他に、ロッド材に穴あけ加工により貫通孔を形成することも可能である。
【００３７】
微小管１１の貫通孔１４の大きさについては、図５に示された直径と揚水高さとの関係等も考慮して決定すればよく、第１実施形態で示した値に限定されない。また、貫通孔の数についても所望の揚水量等を元に決定すればよい。
【００３８】
微小管１１の被覆部１５は、微小管１１の保護・取扱い性の観点から要否・使用材料を決定すればよい。被覆部１５が必要な場合においても、第１実施形態に記載した紫外線硬化樹脂に限定されない。また、このことは外被１２についても同様である。
【００３９】
揚水管１０の第２端には、微小管１１の貫通孔１４の開口から水を取り出すための機能が必要であり、第１実施形態では繊維材料からなるシート４０の毛細管現象を利用したが、同様に毛細管現象を利用する場合には、微小多孔質、あるいは、砂などの粉体を利用することも可能である。
【００４０】
また、用途として第１実施形態では植物への給水を挙げたが、この他に、気化熱による冷却等、水が必要とされる様々な用途に利用可能である。さらに、“揚水”、“貯水”等の用語を使用したが、液体としては水に限定されない。
【符号の説明】
【００４１】
１，２…揚水装置、１０…揚水管、１１…微小管、１２…外被、１３…ガラス部、１４…貫通孔、１５…被覆部、２０…フィルタ、３０…貯水槽、４０…繊維材シート、４１…毛状体、５０…微小管母材、５１…ガラスパイプ、５２…ガラスパイプ。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
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