專利名稱：灌溉閥的制作方法
技術領域：
本發明的背景1.本發明的領域本發明涉及一種用于液體的閥，尤其是涉及一種用于給植物澆水的灌溉閥。
2.相關技術的描述大多自動澆水裝置通常形成為系統，所述系統中包括電濕度傳感器和開-閉閥，如日本專利25073787中所述，因此需要更高的制造成本和電能。已經提出了不需要電能的供水裝置，如日本未審專利公開(Kokai)H11-239424中所述，其中使用蓄氣罐中的氣體壓力，或者使用毛細管作用。但是，對于大面積的灌溉上述兩種都是不可能的，而且長時間的用于自動澆水也是不可能的。
因此，本發明的目的是解決包含在現有技術的系統中的問題，例如需要電能、高成本、難以小型化、不可能進行大規模的面積的灌溉，并很難長時間自動供水。另外，由于要對位置變化的排水區及大面積農田或公園的各種植物的澆水進行控制，使現有技術的灌溉系統非常復雜且規模很大。
因此，本發明的一個目的是提供灌溉閥，其不用電能而工作，降低了裝置的制造成本，適用于大規模面積的灌溉，而且能長時間地自動供水。本發明的另一個目的是提供灌溉閥，通過所述閥的簡單的管道系統實現對位置變化的排水區域或對準到大的農田或公園的各種植物的澆水進行控制。另外，本發明能在如混凝土壁面等難以耕種的地方上栽培植物。
本發明的最終目的是通過實現前述目的通過防止環境惡化及除去在土壤、農作物和植物上過度灌溉的有害效果而避免食物短缺，其中防止環境惡化是全球的目標。
本發明的簡要描述根據本發明的灌溉閥由一個容器形成，其至少一部分是可透水的，而且一個可吸水物體被裝在該容器中，其中由可吸水物體的體積膨張所產生的壓力被直接或間接用來自動打開或關閉供水管。
眾所周知例如蛋白質和纖維素的可吸水天然物質或如可吸水聚合物的人工合成可吸水物質通過吸水可以使其體積增大到干燥狀態時的十倍或更多倍。當水供給到一個其中密封有由這樣一種可吸水材料形成的可吸水體的可透水容器時，該容器中的壓力增加。當水通過如蒸發或滲透作用排到容器外部時，壓力降低。
通過壓縮一部分彈性供水管或致動氣缸中的活塞而在容器中產生的前述壓力可以打開和關閉一個閥。因此可以實現如權利要求1中所述的灌溉閥，其中直接使用由可吸水物體的體積膨脹產生的壓力。
另外，閥可以由一個薄壁管制成，其從一個主供水管分出，導入一個特殊的傳感器氣缸和設置在薄壁管中部的前述直接閥。通過壓縮一部分彈性供水管或致動氣缸中的活塞而在容器中產生的前述壓力使用主供水管道的液壓可以打開和關閉設置在主供水管道中的閥。因此可以實現如權利要求2所述的灌溉閥，其中間接使用由可吸水物體的體積膨脹產生的壓力。
本發明的詳細描述下面將參照附圖對本發明的各實施例進行描述。
參照
圖1(a)，本發明的第一實施例如此構造，即將一個可吸水物體103插在一個彈性管101和一個完全覆蓋彈性管101的可透水罩102之間。使用管箍104將彈性管101的兩端以及可透水罩102的兩端與管聯接端口105緊密相連并固定到其上。為了防止可吸水物體103泄露在可透水罩102的外部，應該適當地選擇用于可吸水物體103的材料。應該用粘結劑等將可透水罩102固定到管聯接端口105以防止在可透水罩102中造成任何泄露點。
根據該第一實施例，彈性管101及可透水罩102總的來說由一種材料制成。但是，它們可以以這種條件構造以便外面的水可以被供給可吸水物體103，而且至少內部管道的一個端口可以被所述外部水的供給所產生的壓力壓縮。例如，可以只將內部管的圓柱體一個端口制成彈性的，而且只將外罩的圓柱體的一個端口用可透水材料制成。另外，可以在彈性管101中設置一個管狀平盤，以便于彈性管101的壓縮。
下面，參照圖2(a)，本發明第二實施例的特征在于一個活塞205設置在一個氣缸201內部，該氣缸與一個閥體208螺紋配合，該閥體具有一個入水口210、一個出水口211和一個閥孔213。在這種情況中，一個可吸水物體203被裝在位于襯墊A204和可透水罩202之間的空間中，其中襯墊連接到活塞205的頂部，罩202連接到氣缸201的一個上部孔。盡管被一個襯墊B 207支承的該活塞205可以在氣缸201中平滑地上下移動，但是當可吸水物體203未膨脹時，該活塞205被一個彈簧206壓到上部位置。襯墊C 209也連接到活塞205的底部，因此當活塞205位于氣缸201的底部時，襯墊C 209能完全封閉氣缸201的閥孔213。
根據該第二實施例，氣缸201的上部孔的內徑做得比其下部孔的內徑大。盡管對于氣缸201以這種方式構造不是絕對必需的，但這種結構使得可以用較大的力向下推活塞205。至于用更大的力向下推活塞205的另一種方法，采用下面的一種方法也是有效的，在該方法中可吸水物體203所產生的壓力通過如杠桿的一個力放大裝置被傳遞給活塞205。
參照圖3(a)，本發明第三實施例的特征在于類似于前述第一或第二實施例，水被從設置在水入口處的一個分支口316引入一個閥301，其中供水管的液壓保持恒定。管道被設置在閥301的一個出水口和一個傳感器氣缸302之間，因此當閥301打開時水被引入傳感器氣缸302。一個傳感器活塞303插入傳感器氣缸302中，而且傳感器氣缸302設置在一位置處，在該位置處傳感器活塞303能向上推杠桿306的力點308。傳感器氣缸302設有一個小孔305，傳感器氣缸302中的液壓可以從該孔減小。設置一個彈簧A 304以便當在傳感器氣缸302中沒有液壓存在時，杠桿306的力點308被彈簧A 304向下推。
另外，一個氣缸閥體317和導入氣缸閥體317的活塞以這樣一種方式設置以便活塞310的頂端能與杠桿306的作用點309接觸。活塞310被一個襯墊A312支承以在氣缸閥體317內部上下移動。另外，活塞310由壓縮彈簧B 311壓向杠桿306的作用點309。一個襯墊B 313設置在活塞310的下端以便當活塞310被杠桿306完全向下推時氣缸閥體317的閥孔被襯墊B 313完全封閉。
對于作為構造閥的必要元件的可吸水物體的材料，可以使用各種材料。例如可以使用一種天然材料，如從植物根部提取的mannan、海洋植物的纖維等，或者一種合成材料，例如包括淀粉的各種塑料材料，一種羧甲基纖維素，聚丙烯酸，聚乙烯醇等。當考慮膨脹系數或者吸水時產生的壓力時可以適當地選擇這些材料。
對于可透水罩，可以使用各種材料。可以使用例如天然皮革、天然纖維、盤狀木炭，或者由聚乙烯醇制成的合成皮革或纖維。可透水材料可以被覆蓋以一個不繡鋼網或一個塑料網以便加強其物理結構。也可以使用包含可透水材料和高強度材料的合成材料。
只要能確保密封性能和線性移動，就可以對用于前述實施例中的氣缸和活塞結構進行改變。例如，結構可以被改進為一種風箱式結構。另外，可以將前述使用杠桿的結構改進為一種液壓系統。
根據這三個實施例的結構也可以用于作控制如油或有機溶劑的普通液體的一種閥。在這種情況下，在構造這些閥時，應該選擇具有能阻礙要控制的特殊液體的材料。這些閥操作的解釋首先，將參照
圖1(a)和1(b)對根據本發明前述第一實施例的閥的操作進行解釋說明。在外部水沒有供給閥且因此可吸水物體103是干燥的條件下，可吸水物體103的體積小，從而容許水106如
圖1(a)所示在彈性管101內部流動。當水從系統外部被供給到可吸水物體103時，如
圖1(b)所示，彈性管107被可吸水物體108的膨脹所產生的壓力壓縮，從而阻止了水106的流動。
其次，當中止水從系統外部的供給時，水逐漸從此膨脹的可吸水物體108流失，從而容許閥從
圖1(b)所示的狀態回到
圖1(a)所示的狀態。可吸水物體103的量變或型變能控制前述轉變的速度。
下面，將參照圖2(a)和2(b)對根據本發明前述第三實施例的閥的操作進行解釋說明。在外部水沒有供給閥且因此可吸水物體203是干燥的條件下，可吸水物體203的體積小。因此，活塞205被彈簧206的作用向上推，從而容許水212如圖2(a)所示通過閥孔213流動。當水從系統外部被供給可吸水物體203時，如圖2(b)所示，活塞205被可吸水物體214的膨脹所產生的壓力壓縮，從而關閉閥孔213且因此阻止水212的流動。
其次，當中止水從系統外部的供給時，水逐漸從此膨脹的可吸水物體214流失，從而容許閥從圖2(b)所示的狀態回到圖2(a)所示的狀態。可吸水物體203的量變或型變或者通過抵靠閥體208擰氣缸201的螺釘可以控制前述轉變的速度。
下面，將參照圖3(a)和3(b)對根據本發明前述第三實施例的閥的操作進行解釋說明。在水富足地存在于系統外部的條件下，如圖3(a)所示，閥301被關閉而且水不被供給傳感器氣缸302且因此傳感器活塞303保持被降低。同時，杠桿的力點308、杠桿的作用點309和活塞310全被向下推以便關閉閥孔319，從而防止水315的流動。
當水不在存在于系統外部時，如圖3(b)所示，閥301變成一種開啟狀態，從而將水噴入傳感器氣缸302且因此向上推傳感器活塞303。同時，杠桿的力點308、杠桿的作用點309和活塞310全被向上推以便打開閥孔319，從而防止水315的流動。
當外部水變得足夠時，閥301關閉。接著傳感器氣缸302中的水從小孔305排出以泄掉液壓。因此閥從圖3(b)所示的狀態回到圖3(a)所示的狀態。
第三實施例的操作特點是從關閉狀態(圖3(a))到開啟狀態(圖3(b))的轉變，或者從開啟狀態(圖3(b))到關閉狀態(圖3(a))的轉變出現的快，因此可以使半開狀態的時間最小。當閥處于開啟狀態時當需要使每單位時間的供水量保持恒定時，該特點是有利的，這和用噴灑裝置進行的灌溉情況相同。示例下面參照附圖對本發明的特殊例子進行詳細描述。
圖4表示一個例子，其中使用代表本發明的閥將水自動地供給花盆。土壤A405和土壤B 406被分別放置到花盆A 403和花盆B 404中，以分別栽培植物A 412和B 413。在這種情況中，根據本發明的閥A 401和B 402，各連接到輸水管407的一段上，被安裝在這些土壤內部。閥A 401和B 402具有適合于各植物的不同特征，并被分別連接到供水管A 408和供水管B 409。然后，輸水管407中的液壓力總是保持恒定。例如，如果一種干燥的環境適于植物A 412，那么用少量水可關閉的閥可用到閥A 401。另一方面，如果，例如一種潮濕的環境適于植物B 413，那么除非用大量水才可關閉的閥可用到閥B 402。根據上述，僅當土壤A 405變得相當干時，水410才被自動地從供水管408供給植物A 412。另一方面，只要土壤B 406稍變得干一些，水411就會被自動地從供水管409供給植物B 413。當土壤A 405或土壤B406中水的含量最佳時，分別通過閥A 401或閥B 402自動地停止澆水。
盡管前述例中僅示出了兩個花盆，但本發明的閥同樣可以用于更多數量的花盆，對于各花盆分別優化地自動澆水。
圖5表示另一個例子，其中使用代表本發明的閥將水自動地供給大面積的農地。當一種作物被種植在可耕地A 501，而另一種作物被種植在可耕地B 502時，大量的閥A 505和閥B 506被連接到一列輸水管504上，各閥具有適合于各作物的特征。這些閥A 505和B 506被埋置在可耕地A 501和可耕地B 502中，而且噴灑裝置503被連接到這些閥A 505和B 506中的各個上。然后，輸水管504中的液壓被長期保持合適。
根據上述，不同種類的澆水可以被自動供給可耕地A 501和可耕地B 502，同時相同可耕地內的含水量被均勻化。盡管是在假定普通領域的情況下來描述此例，但此結構也能被用于在富稻區域或池塘中保持水位恒定。在這種情況中，在各區域或池塘中，在適當的水位處可以將本發明的閥設置在各富稻區域或池塘中。
圖6表示另一例子，其中使用代表本發明的閥自動地將水供給一個公園。適合于一個花床601和草坪602的大量閥A 604和B 605連接到一列輸水管603，并被埋置在花床601和草坪602下方。在這種情況中，這些閥的出口是打開的。然后，輸水管603中的液壓被長期保持在適宜的溫度。
根據上述，適合于各位置的供水可以被自動地進行，即使是在大的公園中。而且，由于供水設施可以被完全埋置在地下，所以將不會破壞公園的美麗外表。另外，根據本發明的閥也可以被用于覆蓋有草的棒球場、足球場、網球場、高爾夫球場等，在其中可以進行各種運動。
本發明的效果本發明的第一效果是節約了灌溉水。給植物的供水通常是過度的以便避免植物的水短缺。但是，當使用本發明的閥時，可以使供給植物的水量最佳，從而可以澆水灌溉水的量。
本發明的第二效果是促進了作物或植物的生長。盡管大面積的農地看起來是均勻的，但其排水區域依賴于農地中的位置而變化。因此，當使用本發明的閥時，被供給農地的水量可以使各位置的濕度最佳，從而可以促進作物或植物的生長。
本發明的第三效果是灌溉工作中勞動力的減少。即，一旦安裝了本發明的閥，就可以長期進行無人灌溉，只要系統中的液壓比較低限度的大。而且，不需要任何其它能量例如電能來操作閥。因此，即使在不能確保穩定的電能供給的地區或郊區中，也可以進行穩定的自動灌溉。
本發明的第四效果是可以在原來認為難以耕種的地方進行種植。使用本發明的閥可以使一個垂直的混凝墻壁保持潮濕的狀態。因此，植物可以生長在潮濕的壁面上，因此實現了在建筑物或橋外表面上的植物栽培。
權利要求
1.一種灌溉閥由下述元件形成一個容器，其至少一部分是可透水的；一個被裝在該容器中的可吸水物體；其特征在于由可吸水物體的體積膨脹所產生的壓力被直接或間接用來自動打開或關閉供水管。
2.一種灌溉閥由下述元件形成一個薄壁管，其從一個主供水管分出；其特征在于通過權利要求1中所述的灌溉閥自動地實現所述薄壁管的打開和關閉；而且通過從所述主供水管中分出的所述薄壁管中的液壓可以實現所述主供水管的打開和關閉。
全文摘要
本發明披露了一種不用電能而工作的灌溉閥,其降低了裝置的制造成本,適用于大規模面積的灌溉,而且能長時間地自動供水。該灌溉閥的管道系統簡單,能對位置變化的排水區及大面積農田或公園的各種植物的澆水進行控制。從而該灌溉閥能防止土壤、農作物和植物過度灌溉的有害效果,因此防止環境惡化并避免食物短缺,而防止環境惡化是全球的目標。本發明的灌溉閥由一個容器形成,其至少一部分是可透水的,而且一個可吸水物體被裝在該容器中,其中由可吸水物體的體積膨脹所產生的壓力被直接或間接用來自動打開或關閉供水管。
文檔編號A01G27/00GK1386405SQ0210566
公開日2002年12月25日 申請日期2002年3月7日 優先權日2001年3月7日
發明者谷川明男 申請人:谷川明男