JPH10248414A

JPH10248414A - 水田用水位コントローラ

Info

Publication number: JPH10248414A
Application number: JP9057798A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Yamada; 忠彦山田; Kihei Nakajima; 喜平中島
Original assignee: FUKURIYOU KIKI HANBAI KK; Kawamata Seiki Co Ltd
Current assignee: FUKURIYOU KIKI HANBAI KK; Kawamata Seiki Co Ltd
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】従来、水田への灌水・止水の装置において測定
水位を変更するには、水田の水位に従って上下するフロ
ートの位置を上下移動させていた。また、補助弁を設け
たり、油圧または水圧にて開閉させる装置では、その機
構が複雑になるため故障し易くその信頼性に難があった
ばかりでなく高価であった。【解決手段】電動モータ25と、該モータにより駆動され
る水田への灌水路の開閉手段と、少なくとも２点以上の
水田水位を検出可能な構成の水位検出手段30と、該水位
検出手段からの情報に基づき１日を少なくとも２以上に
分割した時間帯毎に前記開閉手段を制御する制御手段31
とする。開閉手段において、灌水路を可撓性のホース7
で構成した場合には、モータ駆動によるおもり21で該ホ
ース7を押し潰すことにより灌水路を閉塞し、灌水路を
剛性のパイプで構成した場合には、該灌水パイプに接続
されたモータ駆動による止水弁により灌水路を閉塞す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、農事用、特に水田等
の水位を自動的に調整する水位コントローラに関する。

【０００２】

【発明の背景】稲作水田の水管理において、日本の北部
地方などの寒冷地、特にやませ等で冷害の多い地方にあ
っては、水の保温効果を利用した根床温度の確保は必要
不可欠であり、水位レベルを高くしたいわゆる深水にす
ることで、無効分けつの抑制が図られ、また稲の茎を太
くする等の効果が得られる。さらに、雑草の繁殖を抑
え、その分除草剤の投入量を減らすこともでき、より安
全でいわゆる環境にやさしい米作りが可能となる。

【０００３】一般に、水田への水の流入（「灌水」）の
調整は、人の手作業に依って行われていた。かかる調整
は、給水栓または水田側の水路に設けられた堰を開放し
て常時水を供給しながら、水田の他方側に排水溝を設け
てあふれた水を流し出す方式が採られていた。

【０００４】しかし、水田の水温をできるだけ下げずに
水を管理をする立場から言えば、常に水を流しておくこ
の方式では、せっかく昼間に暖まった水をそのまま流し
出してしまうことになり、稲の育成にとっては必ずしも
良好なものとはいえなかった。また、栄養分の高い肥料
が排水と共に流れ出てしまって施肥効果が減ぜられるば
かりでなく、流失した肥料が富栄養化現象等を招いて環
境汚染の要因ともなっていた。

【０００５】そのため、上記問題点と近年の人手不足、
農作業の負担軽減化の趨勢から、機械化された水田水位
の自動制御装置が望まれていた。

【０００６】

【従来の技術】従来かかる目的の装置としては、（図示
は省略するが、）水田の水位に従って上下するフロート
を設けておき、この上下動に従って開閉される補助弁に
より油圧または水圧供給手段を作動させて、主弁を開閉
させて水位を一定に保つ装置があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方式で
は、測定する水位がある一定点に限られ、その測定水位
を変更するには、その都度人手によりフロートの位置を
上下移動させる必要があった。また、補助弁を設けた
り、油圧または水圧にて開閉させる装置では、その機構
が複雑になるため故障し易くその信頼性に難があったば
かりでなく、高価になり水田毎に設置する場合には、農
家の負担が過大になってしまう欠点も有していた。

【０００８】ところで、上述したように、水田の水管理
にあたっては、水田の水温をできるだけ下げずに維持を
することが望まれており、そのために、昼は止水して水
位レベルを低く保ち、夜は灌水して水位レベルを高く保
つことがよく用いられている。これを人手を介さずに自
動的に行う装置は従来見あたらなかった。

【０００９】

【目的】そこで、本願発明は、上記課題に着目してなさ
れたもので、水田への灌水・止水を自動的に制御して稲
の生育に最良の水管理を行うと共に、比較的簡易な構造
でかつ安価に製造することができる水田用水位コントロ
ーラの提供を目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本願発明は以下のように構成している。本願の水田
用水位コントローラは、電動のモータと、該モータによ
り駆動される水田への灌水路の開閉手段と、少なくとも
２点以上の水田水位を検出可能な構成の水位検出手段
と、該水位検出手段からの情報に基づき１日２４時間を
少なくとも２以上に分割した時間帯毎に前記開閉手段を
制御する制御手段と、から構成することを特徴する。

【００１１】開閉手段において、灌水路を可撓性のホー
スで構成した場合には、モータ駆動による挟持手段で該
ホースを押し潰すことにより灌水路を閉塞し、また、灌
水路を剛性のパイプで構成した場合には、該灌水パイプ
に接続されたモータ駆動による止水弁により灌水路を閉
塞する。

【００１２】また、水位検出手段において、水田水と連
通して形成された水田水位面を有する密閉空間内の空気
圧を検出して、水田水位を判定する圧力センサを用いて
もよい。

【００１３】制御手段においては、一日２４時間を、昼
間を主とした時間帯と夜間を主とした時間帯とに２分割
し、昼を主とした時間帯は低レベル水位に、および夜を
主とした時間帯は高レベル水位に維持するようにする。

【００１４】さらに、この制御手段を、所定の間欠した
時間毎に制御するようにすれば、消費電力の節減にな
る。

【００１５】

【作用】上記の構成により、水田水位を水位検出手段で
検出し、この検出した情報を基に、予め設定した時間帯
に応じて、開閉手段を制御して灌水または止水を行い、
所定の水位レベルを維持する制御を行う。

【００１６】

【発明の実施形態】次ぎに、本願発明にかかる実施形態
の一例について、図面に基づき詳細に説明する。図１は
本実施例の全体を示す一部切欠き斜視図である。図２は
水田への設置状態を示す全体斜視図である。図３は作動
状態を示す断面図であって、（Ａ）は灌水状態、（Ｂ）
は止水状態を示す断面図である。図４は要部を拡大して
示す一部切欠き斜視図である。

【００１７】本実施例の水田水位コントローラ１は、主
に、全体の機器類を保持する筐体１０と、灌水路を閉塞
または開放する開閉手段２と、水田水位を検出するため
の水位検出手段３と、および制御手段４とから構成され
ている。

【００１８】筐体１０は、対向する面板で脚部１１を構
成し、その上部に掛け渡し保持した収納ケース１２とで
門型に構成している。該収納ケース１２は上方開放の箱
状をなし、その内部には、乾電池またはバッテリーから
なる電源１３と、該電源１３で駆動さる電動モータ２５
と、該モータ２５を制御する制御手段４と、および水位
検出手段３を構成する圧力センサ３１とを収納してい
る。そして、その上方開放を開閉可能な蓋体１４で閉じ
ている。

【００１９】開閉手段２は、筐体１０の下部に掛け渡す
ように配置固定されたおもり受け２０と、上下に移動し
て下限でこのおもり受け２０に当接する円柱形のおもり
２１とから構成している。このおもり２１は、一端部が
筐体１０の脚部１１間に回動自在にして軸支させた一対
の腕体２２の他端部側に掛け渡すようにして保持し、こ
の軸支点２２ｃを回動軸として揺動自在となるように構
成すると共に、一対の腕体２２の他端部に掛け渡された
架設棒２３に繋がれた牽引ひも２４の引き揚げにより弧
を描いて上下作動するように構成している（図３参
照。）。

【００２０】該牽引ひも２４の上端側は、モータ２５に
より牽引される。すなわち、モータ２５を前記収納ケー
ス１２内に配置し、同じく収納されている電源１３によ
り駆動する。該電源１３は、外部から供給するようにし
ても良いが、当該コントローラ１が水田内に設置される
もので通常配電は困難であるため、乾電池やバッテリま
たは可能であれば太陽電池などを用いるのが好ましい。

【００２１】また該モータ２５には、出力軸の先端に取
り付たプーリ２６に前記牽引ひも２４の上端側を巻回し
ている。このモータ２５の駆動によるプーリ２６の回転
によって、牽引ひも２４を巻き込んで前記おもり２１を
引き揚げ（矢印ａ）、逆に巻き解いておもり２１を自重
により下降させている（矢印ｂ）。該おもり２１の上限
・下限は、プーリ２６と関わるようにリミットスイッチ
（図示省略。）を２組設け、おもり２１の上限、および
下限の位置で作動して、モータ２５を停止する。なお、
モータ２５は一般的にはギアモータを用い、低電力でも
高トルクが得られるものを使用する。

【００２２】水位検出手段３は、エアトラップ用パイプ
（以下「パイプ」）３０と圧力センサ３１とから構成し
ている。パイプ３０は、上端閉塞で下端開放の円筒状を
なし、例えば、塩化ビニルパイプ等の樹脂管で形成す
る。その閉塞された上端部には、内部の空間と連通する
ようにしてフレキシブルな通気ホース（例えば、ビニー
ルホース）３２を接続し、他端側を圧力センサ３１に接
続して、パイプ３０内の空気圧を圧力センサ３１へ導い
ている。パイプ３０は開放端側を水中に没入させること
により、パイプ３０内の上部に水田の水位レベルと同じ
レベルの水位面（「水田水位面」）３３を有する密閉空
間３４が形成され、水位レベルの変化に従ってこの密閉
空間３４内の空気圧が変化する。この空気圧を、通気ホ
ース３２を介して圧力センサ３１へ導いている。圧力セ
ンサ３１は、空気圧の変化に応じてＬＣ回路のインダク
タンス値が変化し、発振周波数が変化することを利用す
る。

【００２３】該パイプ３０の配置は、筐体１０の脚部１
１の外側面に取り付けても良いが、好ましくは、本コン
トローラ１から所定距離（通気ホース３２の長さ範
囲。）だけ離した水田内の位置に、立設させた支杭１５
で保持するようにして行う。また、パイプ３０の側面に
は、低レベル水位目盛３５と高レベル水位目盛３６を記
印しており、これに基づいて、昼間と夜間の水位レベル
がそれぞれ希望値となるようにパイプ３０の位置を上下
調整する（図４参照。）。この値は稲の生育状態により
変化させる必要があり、季節毎に人間の手で適宜に行
う。

【００２４】制御手段４は、マイクロコンピュータ
（「マイコン」）を中心とした制御部４２からなり、主
として２４時間タイマー、共振周波数の観測器、および
モータの駆動制御回路を構成要素としている。該制御手
段４の具体的構成例とその作用は後述する。

【００２５】

【実施例の作用】次ぎに、上記のように構成した実施例
の作用について説明する。先ず、図２に示すように、本
コントローラ１を、脚部１１に取り付けられたアンカー
杭１６を水田５内の所定位置（例えば側溝水路６の近
傍）に突き刺すようにして設置する。可撓性を有する灌
水ホース７は、一端側を水田脇の側溝水路６の側面に取
水可能に接続し、他端側をおもり２１とおもり受け２０
との間を通してから水田５内へ開口させる。

【００２６】図３に示すように、おもり２１が上がって
いるときは灌水ホース７に力が加わらないから水が自由
に水田５側へ流れる（（Ａ）矢印ｃ）。おもり２１が下
がった状態では、おもり２１により灌水ホース７が押し
潰されて灌水路が閉塞され、止水状態となる（Ｂ）。

【００２７】モータ２５を駆動させるための制御手段４
の中枢となるのが、圧力センサ３１とマイコンによる制
御部４２である。圧力センサ３１からは前述のように水
位レベルに応じて発振周波数が変わる電気信号が得られ
る。なお、この圧力センサ３１に連通されたパイプ３０
は、季節毎により決まる低レベル水位目盛３５である第
一のレベルと、高レベル水位目盛３６である第二のレベ
ルをあらかじめ設定し、これに合わせて水田内に設置し
ておく（図４参照。）。

【００２８】制御部４２では２４時間タイマーにより現
在の時刻を認知し、この時刻に基づいて先ず、昼間を主
とした時間帯（「昼時間帯」）と夜間を主とした時間帯
（「夜時間帯」）とに２分割する。例えば昼時間帯は４
時から２０時まで、夜時間帯は２０時から４時までとす
る。昼時間帯は水位が低レベル水位目盛３５以下となら
ないようにおもりを上下動させて灌水・止水の制御を行
う。一方、夜時間帯は、水位が高レベル水位目盛３６以
下とならないように同様の制御を行う。

【００２９】すなわち、水位レベルが設定した目盛３
５、又は３６より下がっていれば、モータ２５でプーリ
２６を回転させておもり２１を持ち上げ（矢印ａ）、灌
水ホース７の挟持を解放する。逆に水位レベルが高いと
きはプーリ２６を逆に回転させておもり２１を下降させ
（矢印ｂ）、灌水ホース７を押し潰して止水する（図３
参照）。なお、おもり２１の下降は、おもり自体の重さ
による。プーリ２６は、おもり２１の上限位置または下
限位置でリミットスイッチ（図示省略。）と関わるよう
にされており、このリミットスイッチの感知によりモー
タ駆動が停止する。なお、水位レベルが所定内の場合に
はモータ２５は駆動させない。

【００３０】上記した制御およびモータ駆動は、２４時
間連続して行おうとした場合、常時発振周波数を観測し
たりモータ駆動を行わなければならない。水田には一般
的には商用電源がないので、本コントローラ１は乾電池
あるいはバッテリーにて駆動するのでできるだけ消費電
力を少なくする方がよい。そこで、灌水ホース７で水を
供給して水田は一般に広いので急速に水位が変化するこ
とはないことから、数十分に１回あるいは１時間に１回
程度に間欠して動作させれば充分である。したがって、
本発明では動作させていない他の時間はマイコンのタイ
マーのみを作動させておき、他の部分への電源供給を遮
断しておくことが好ましい。

【００３１】

【制御手段の構成とその作用】次ぎに、制御手段４の構
成とその作用について図面に基づいて説明する。図５
は、制御手段の構成例を示すブロック図である。図にお
いて、４０は電源スイッチ、４１は電源安定化回路、４
２はマイコンを中心とした制御部、４３はモータドライ
ブ回路、４４と４５はリレー、４６と４７はリミットス
イッチ、及び４８は切替スイッチである。他の要素で前
掲図で示したものと同一要素には同一番号を付してい
る。

【００３２】電源スイッチ４０を投入することにより制
御部４２の電源が作動してマイコン内の２４時間タイマ
ーが働き出す。所定時間毎にリレー４４、４５を投入して圧力センサ
３１に電源を供給する。電源投入後、発振周波数が安定
したところでその発振周波数をタイマーにより所定時間
の間計測する。圧力と発振周波数の関係は例えば図６に
示すような特性を持っており、水位の変化を空気圧の変
化に置き換えることにより、基本的には水位の変化を連
続的に知ることができる。

【００３３】この制御部４２で水位レベルを検出し、
水位レベルが所定の値より外れている場合には、おもり
を作動させるモータドライブ回路４３に正逆転どちらか
の信号を送る。モータ２５がモータドライブ回路４３に
より駆動され上限、あるいは下限に達するとリミットス
イッチ４６または４７が作動する。この信号を制御部４
２が検知してモータ駆動を停止させる。

【００３４】その後、リレー４４、４５を作動させて
電源供給を遮断して、マイコン内のタイマー機能のみの
を動作させておく。本制御は、消費電力の節減から上記
制御を間欠的に行うようにしている。すなわち、タイマ
ー機能を用いて予め設定した時間毎にリレー４４、４５
を作動させ、上記からの動作を繰り返し行わせてい
る。

【００３５】切替スイッチ４８は強制的に止水する場合
のスイッチで、通常は自動的に動作するように設定して
おくが、稲の発育状態により中干しや落水の必要があ
り、そのときに強制止水に切り替えることにより、強制
的におもりを下降させて灌水路を閉塞するものである。

【００３６】

【他の実施例】上記実施例では、開閉手段２として、お
もり２１の上下により灌水ホース７を挟持して押し潰す
ことにより灌水路を閉塞する構成としているが、これに
限定するもではく、既存の管路水流の給水・止水を行う
弁装置を種々選択して用いることも可能である。

【００３７】例えば、灌水路を剛性のあるパイプ９で構
成した場合には、図７に概略的に示すにような止水弁８
を用いてもよい。すなわち、管路内面に流路と垂直な回
転軸８０を持った円盤状の弁体８１を、モータ２５に取
り付けたピニオンギア８２とこれと噛合するギア８３と
からなる減速機構を介して回転させることより、灌水・
止水を調節するようにしてもよい（矢印ｄ）。このと
き、モータ２５の駆動制御は上記制御手段４に則って行
われる。なお図中、前掲図と同一番号のものは同一要素
に対応する。

【００３８】

【発明の効果】本願発明は上記のように構成されている
ため、以下に列挙する効果を奏する。水田への灌水・止水を自動的に行うことができるた
め、農作業の労力軽減を図れると共に、水を溢れさせた
り、また逆に干上がらせたりすることがなく、バラツキ
のない水田の水管理を行うことができる。さらに、時間
帯を２以上に種々分割して制御することにより、その時
間帯に応じた最適の水田水位を維持することができる。

【００３９】請求項２の構成では、簡易な構造で実
現することができ、故障が少なく信頼性があるばかりで
なく、安価に製造することができる効果を有する。請求項３の構成では、従来既に給水栓が設置されて
いる場所にも用いることができ、汎用性を向上させ、及
び適用範囲を広める。

【００４０】請求項４の構成では、従来のフロー式
等と比べ、構造が簡単であるばかりでなく、ごみ詰まり
による不具合等もなく、長年の使用でも確実な作動が確
保でき、信頼性を向上させることができる。

【００４１】請求項５の構成では、昼間と夜間の時
間帯に応じた的確な水田水位レベルを制御することがで
き、その結果、稲作に好適な条件を実現でき、特にやま
せ等の冷害の恐れのある寒冷地稲作においては、より顕
著な効果が期待できる。

【００４２】請求項６の構成では、電力消費量を節
減でき、電源として乾電池を用いた場合でも稲作シーズ
ンの約５ヶ月間は交換無しに充分に動作を継続させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の全体を示す一部切欠き斜視図であ
る。

【図２】本実施例の水田への設置状態を示す全体斜視
図である。

【図３】本実施例の作動状態を示す断面図であって、
（Ａ）は灌水状態、（Ｂ）は止水状態を示す断面図であ
る。

【図４】本実施例の設置状態の要部を拡大して示す一
部切欠き斜視図である。

【図５】本実施例の制御手段の構成例を示すブロック
図である。

【図６】圧力センサの特性図である。

【図７】本実施例の開閉手段の実施例の概略を示す一
部切欠き斜視図である。

【符号の説明】

１水田水位コントローラ１０筐体１３電源１５支杭１６アンカー杭２開閉手段２０おもり受け２１おもり２２腕体２３架設棒２４牽引ひも２５モータ３水位検出手段３０パイプ３１圧力センサ３２通気ホース４制御手段５水田６側溝水路７灌水ホース

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動のモータと、該モータにより駆動される水田への灌水路の開閉手段
と、少なくとも２点以上の水田水位を検出可能な構成の水位
検出手段と、該水位検出手段からの情報に基づき１日２４時間を少な
くとも２以上に分割した時間帯毎に前記開閉手段を制御
する制御手段と、からなることを特徴とする水田用水位
コントローラ。
【請求項２】開閉手段において、灌水路を可撓性のホースで構成した場合に、モータ駆動
による挟持手段で該ホースを押し潰すことにより灌水路
を閉塞することを特徴とした請求項１記載の水田用水位
コントローラ。
【請求項３】開閉手段において、灌水路を剛性のパイプで構成した場合に、該灌水パイプ
に接続されたモータ駆動による止水弁により灌水路を閉
塞することを特徴とした請求項１記載の水田用水位コン
トローラ。
【請求項４】水位検出手段において、水田水と連通して形成された水田水位面を有する密閉空
間内の空気圧を検出して、水田水位を測定することを特
徴とした請求項１、２、又は３記載の水田用水位コント
ローラ。
【請求項５】制御手段において、一日２４時間を、昼間を主とした時間帯と夜間を主とし
た時間帯とに２分割し、昼を主とした時間帯は低レベル
水位に、および夜を主とした時間帯は高レベル水位に維
持することを特徴とした請求項１、２、３、又は４記載
の水田用水位コントローラ。
【請求項６】制御手段において、所定の間欠した時間毎に制御することを特徴とした請求
項１、２、３、４又は５記載の水田用水位コントロー
ラ。