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灌漑用スプリンクラー（散水スプリンクラー、または単にスプリンクラーとも呼ばれる）は、農作物、芝生、景観、ゴルフコース、その他のエリアに水を散布するために使用される装置です。 [ 1 ]また、冷却や空気中の粉塵の制御にも使用されます。[ 2 ]スプリンクラー灌漑は、降雨を模倣した制御された方法で水を供給する方法です。水は、ポンプ、バルブ、パイプ、スプリンクラーなどで構成されるネットワークを通じて分配されます。[ 3 ]
高圧散水用の回転式スプリンクラーヘッドは、ボール駆動、ギア駆動、または衝撃駆動機構によって駆動されます。これらは、全周回転または部分回転するように設計できます。
レインガンは衝撃式スプリンクラーに似ていますが、一般的に2.8～9.0バール（280～900kPa 、40～130lbf /in² ）という非常に高い圧力と3～76L /s（50～1,200USガロン/分）の流量で動作し、ノズル径は通常10～50mm （0.5～1.9インチ）の範囲です。レインガンは灌漑に加えて、粉塵抑制や伐採などの産業用途にも使用されます。
灌漑用スプリンクラーの多くは、配管設備とともに地中に埋設されていますが、地上設置型や移動式スプリンクラーも一般的です。ほとんどの灌漑用スプリンクラーは電気式または油圧式で動作し、電磁弁を作動させることで一括してオン/オフできるゾーンにグループ化されています。
家庭用芝生散水器は、サイズ、価格、構造の複雑さにおいて非常に多様です。衝撃式散水器、首振り式散水器、点滴式散水器などがあり、地下式散水システムと可搬式の両方があります。常設型のシステムは、タイマーによるスケジュール設定やその他の自動化機能と連携して動作することがよくあります。芝刈り時の損傷を軽減するため、美観と実用性を考慮して、格納式ヘッドを備えたものも時折設置されます。
小型の携帯式スプリンクラーは、追加の散水が必要な場合や、常設の散水システムがない場合に、芝生に一時的に設置できます。これらは通常、屋外の水道栓に取り付けられ、短期間設置されます。その他のシステムは、専門業者によって地面に恒久的に設置され、住宅の配管システムに恒久的に接続されます。
Nomad社が開発した「設置して放置できるトラクター用スプリンクラー」と呼ばれるスプリンクラーは、1950年代にオーストラリアで使用されました。水圧により、スプリンクラーは芝生の上をゆっくりと移動しました。[ 4 ]
現代の散水灌漑システムの中には、広範囲に均一に散水するのではなく、地域の土壌や植物の状態に応じて空間的に散水量を調整する精密技術や現場固有の技術を採用しているものがあります。住宅や景観の環境で現場固有の灌漑を実現するために、Irrigreenが開発したものを含め、いくつかの市販の散水システムが開発されています。[ 5 ] [ 6 ]現代の住宅用散水システムでは、スマートコントローラー、雨センサー、土壌水分センサー、個別の散水ゾーンを使用して、天候、土壌水分、景観のニーズに基づいて灌漑を調整する場合があります。[ 7 ]
農家が最初にスプリンクラーを使用したのは、家庭用やゴルフコース用のスプリンクラーのようなものでした。これらのアドホックなシステムは、埋設パイプと固定スプリンクラーヘッドの役割は果たしていましたが、耕作の妨げになり、維持費も高額でした。 センターピボット灌漑は、コロラド州ストラスバーグに住んでいた農家のフランク・ザイバックによって1940年に発明されました[ 8 ] 。1950年代には、オレゴン州ポートランドに拠点を置くスタウト・ワイス灌漑システム社が、農場向けのローリングパイプ式灌漑システムを開発し、これが広大な畑を灌漑する農家にとって最も人気のあるタイプとなりました。このシステムでは、スプリンクラーヘッドが付いた大きなパイプに取り付けられた大きな車輪が畑をゆっくりと移動します[ 9 ] 。
地下スプリンクラーは、基本的な電子および油圧技術によって作動します。このバルブと、このバルブによって作動するすべてのスプリンクラーは、ゾーンと呼ばれます。作動すると、バルブの上部にあるソレノイドが磁化され、中央にある小さなステンレス鋼のプランジャーが持ち上がります。これにより、作動した（または持ち上がった）プランジャーによって、バルブの中央にあるゴム製ダイヤフラムの上部から水が放出されます。同じダイヤフラムの下部に蓄えられていた水は、圧力が上昇し、ダイヤフラムを持ち上げます。この加圧された水は、バルブの下流にある一連のパイプを通って排出されます。これらのパイプは通常、PVC（高圧の商業システム用）またはポリエチレンパイプ（一般的に低圧の住宅システム用）でできています。これらのパイプの末端には、地面と同じ高さ（通常）に、あらかじめ寸法が測られ、間隔を空けてスプリンクラーが設置されています。これらのスプリンクラーには、一定のパターンで1.5～2m （5～7フィート）の範囲に散水する固定式スプレーヘッド、 6～12m （20～40フィート）の範囲に断続的な水流を散水できる全回転式スプリンクラー、または花や低木などの繊細な植物にゆっくりと一定の滴下水を放出する小型の点滴灌漑装置があります。地元の材料の使用も推奨されています。[ 10 ]
2017年に、一般的な庭用ホースをスプレーノズルと組み合わせて使用すると、10 μm (0.39 mils)未満の液滴を含むエアロゾルが発生し、近くにいる人がそれを吸い込む可能性があることが報告されました。ホース内で使用されていない間に水が滞留すると、特に太陽で温められた場合、ホースの内面にバイオフィルムとしてレジオネラ菌と自由生活性アメーバ (FLA) の増殖と相互作用が起こる可能性があります。レジオネラ症またはポンティアック熱の臨床例は、レジオネラ菌を含む庭用ホースのエアロゾルの吸入に関連していることがわかりました。この報告では、人間の健康リスクを定量化するために、制御されたホース条件下で測定された微生物密度が提供されています。2 種類のホースで確認されたレジオネラ属菌の密度は、他の原因によるレジオネラ症の発生時に報告されたものと同様であることがわかりました。使用後にホースの水を抜くことでリスクを軽減することが提案されています。[ 11 ]
