JPH11113431A - 水田水位調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力消費量の少ない水田水位調整装置を提供す
る。 【解決手段】流入管１１に通じる入口室と、排水管１２
に通じる出口室との間を仕切り、入口室から出口室に至
る溢水高さを変えるための溢水板を内蔵した水門部１０
と、該水門部１０の上面に直立した管状の支柱５０と、
該支柱５０の上部に設けられ、受信部，制御部，バッテ
リ，モータ，駆動機構部とを内蔵した制御箱３０とを備
え、溢水板の変位を検出するポテンショメータの読み
と、設定水位とが一致するようにモータを制御し、両者
が一致するとモータ，制御器の電源を切にするように構
成することにより解決できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水田の水位を調整
するための装置に係り、特に経年変化が少なく、かつ消
費電力の少ない水田水位調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水田の給水口及び排水口に配置した電動
弁と、水田の水位を検出するセンサーとを組み合わせ
て、水田の水位を所望の設定値に自動的に制御すること
は、例えば特開平6−87856号公報によって提案されてい
る。この公知の装置では水田水位の設定値が与えられる
と、センサにより検出した実際の水位と設定値とを比較
して、給水側或いは排水側の電動弁を開閉して水田水位
を予め設定した設定値に一致するように制御するもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この公知の装置は、灌
漑作業の省力化という点では十分なものであるが、一般
に水田の水位を変更する際には、多量の用水を灌漑もし
くは排水しなければならない。１ヘクタールの水田で水
位を１０ｃｍ変更するためには、１０００トンの用水を
排出もしくは給水しなければならない。

【０００４】このような多量な用水を給排水するには、
長い時間を要し、その間水位を検出するセンサー及び制
御装置を作動状態にしておかなければならない。また、
この種の水位調整装置では、外部から電源線を引くこと
ができないため、バッテリー等の独立した電源で駆動さ
れるように構成されており、従来の水位をフィードバッ
ク制御する方法では電源への負担が大きくなり大容量の
バッテリーを必要としていた。

【０００５】本発明の目的は、電力消費量の少ない水田
水位調整装置を提供することにある

【０００６】。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、水田内に連通する入口室と、排水溝に連
通する出口室と、前記入口室と前記出口室との間を仕切
り、前記入口室から前記出口室に至る溢水高さが調整可
能である溢水手段と、該溢水手段に機械的に連結し前記
溢水高さを変更する駆動手段と、前記溢水手段に連動し
て前記溢水高さを信号として検出する位置検出手段と、
前記検出した溢水高さが外部から送信された水位設定値
に相当する溢水高さに達するように前記駆動手段を作動
させる制御装置とを有することを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、溢水手段は、水田内に連
通する入口室と排水溝に連通する出口室との間を仕切
り、入口室から出口室に至る溢水高さを調整する。駆動
手段は、溢水手段に機械的に連結し溢水高さを変更す
る。位置検出手段は、溢水手段に連動して溢水高さを信
号として検出する。制御装置は、検出した溢水高さが外
部から送信された水位設定値に相当する溢水高さに達す
るように駆動手段を作動させる。

【０００８】これにより、水位設定の短時間のみ、駆動
手段、制御装置を電源に接続し動作させるようにしてお
けば良く、水田水位調整装置の電力消費量を少なくする
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明を実施し
た水田水位調整装置の正面図及び側面図である。水田水
位調整装置は、下部の水門部１０と、水門部１０の上面
に直立した支柱５０と、支柱５０に支持された制御箱３
０と、制御箱３０の上方に設けられた太陽電池７０とか
ら構成されている。

【００１０】水門部１０は、図３に示すように、水平断
面がほぼ正方形の直方体をなす枠体１５と、この枠体１
５内に配置された水位調整室１６と、この水位調整室室
１６と連通し水田側に向いた面に設けられた流入管１１
と、その反対側の面に設けられた排水管１２とを有す
る。

【００１１】水位調整室１６は、入口室１６ａ及び出口
室１６ｂよりなり、入口室１６ａと出口室１６ｂは、溢
水手段すなわち上下にスライドする溢水板１３により区
画されている。溢水板１３には、図４に示すように、上
部に溢水口１４が設けられ、溢水板１３が上下に変位す
ることにより、入口室１６ａの水位が変化する。図２に
示すように、入口室１６ａの水位を確認するため水位ゲ
ージ１７が設けられている。

【００１２】図３は、水門部１０の一部を断面して上側
から示す平面図であり、水位調整室１６は、枠体１５か
ら内側に向って伸びたステー１８によって枠体１５に固
着されている。水位調整室１６の中央部には、細長い矩
形をなし、溢水板１３を取り囲むガイド室１９が形成さ
れ、このガイド室１９は、図２に示すように、水門部１
０の底面の枠体１５よりも更に下方に伸び、溢水板１３
が一番下方に変位するときのスペースを確保する。

【００１３】溢水板１３の両側端及び、下方の三辺は、
ゴム等の弾性体からなる断面Ｕ字形のパッキング２０で
左右から挟みつけて、水密を保つ構造としている。下方
のパッキング２０の支え２１は、図５に示すように、溢
水板１３が下方に変位できるように、中央に間隙を保っ
て配設される。溢水板１３としては、長期に亘り、発錆
が少なく、スライム等の付着を防止するため、不銹鋼
製、あるいは、それにふっ素系樹脂（商品名テフロン）
をコーテングすることが好ましい。

【００１４】しかし、水田水には、泥や、他の異物も多
く含まれるので、溢水板１３とパッキング２０との摺動
部にそれらの異物が侵入しない配慮が必要となる。この
対策として、パッキング２０を断面Ｕ字形とし、Ｕ字形
の先端の端面で溢水板１３に付着した異物をかき落す構
造としている。

【００１５】しかし、大量の異物が侵入して摺動部に異
物が堆積するとかき落しの効果が少なくなるので、パッ
キング２０の内側にナイロンのブラシ２３を溢水板１３
に対し、ほぼ４５度の角度で接するようにして、溢水板
１３とパッキング２０との摺動部に異物が堆積するのを
防止する。ブラシ２３に代えて、プラスチック板、ゴム
等でも同様の効果がある。

【００１６】水門部１０の上面板２５には、その中央に
鋼管から成る支柱５０が溶接により設けられ、支柱内を
通して、操作ロッド５１が配設されている。操作ロッド
５１の下端は、溢水板１３に連結される。

【００１７】図６〜図８は、制御箱３０の詳細構造を示
すものである。図６及び図７において、支柱５０の上端
に溶着されたフランジ５３に支え５４がボルト５６によ
って固定され、支え５４に制御箱３０が載置されてい
る。支え５４には、制御箱３０内に伸びたステー３１
ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが設けられ、これらステー
に操作ロッド５１を駆動するための機構が取り付けられ
る。

【００１８】操作ロッド５１は、支え５４の下面と、ス
テー３１ｂ，３１ｃの上端とに取り付けられたガイド３
２ａ，３２ｂによりガイドされる。ガイド３２ａ，３２
ｂは、自己潤滑性のある金属（例えば商品名オイレスメ
タル）を用いる。

【００１９】ステー３１ａには、駆動手段すなわち減速
装置３４を一体に備えたモータ３３が取り付けられ、そ
の出力軸３６は、一対のカップリング３７ａ，３７ｂを
介してピニオン軸３８に接続される。カップリング３７
ｂとピニオン軸３８とは、角軸摺動嵌合となっており、
カップリングばね３９を圧縮して、カップリング３７ｂ
を左方に変位させると、カップリング３７ｂはカップリ
ング３７ａとの結合が解かれるようになっている。常時
は、カップリングばね３９により、カップリング３７ａ
と３７ｂとは、結合状態を保っている。

【００２０】ピニオン軸３８は、ステー３１ｂ，３１ｃ
により回軸可能に支えられており、両ステーの間でピニ
オン４０を固着している。

【００２１】ピニオン４０は、操作ロッド５１に接続さ
れたラック５１ａにかみ合っており、ピニオン４０が、
正逆転することにより、操作ロッド５１を上下に変位さ
せる。

【００２２】ピニオン軸３８の他端は、カップリング４
１を介して、位置検出手段であるポテンショメータ４３
に連結される。ポテンショメータ４３は、ピニオン４０
の回転角度を信号として制御器４５に取り込む。ポテン
ショメータ４３の信号は、操作ロッド５１の変位を表わ
しており、溢水板１３の溢水高さを示すものである。

【００２３】上方のガイド３２ｂの上方に、ラック５１
ａと平行に伸びたスイッチ支え４６が設けられ、その上
下端近くにリミットスイッチ４７ａ，４７ｂが設けら
れ、中央近くにスイッチボード４８が設けられる。

【００２４】リミットスイッチ４７ａ，47ｂは、モータ
３３が何らかの原因で暴走した際に、ラック５１ａの先
端が両リミットスイッチの範囲外に出ると強制的にモー
タ３３の電源を遮断するためのものである。

【００２５】スイッチボード４８には、手動で電源を
入,切するスイッチと、受信器６０を介さずに駆動モー
タ３３を局所運転するための入,切スイッチとが設けら
れる。

【００２６】電源を入,切するスイッチは、例えば、冬
期のように、水田水位調整装置を使用しないときの電源
開放のために用いられ、モータ３３を手動運転するため
の入,切スイッチは、装置の駆動機構の調整のために用
いられる。

【００２７】制御装置は、受信器６０及び制御器４５で
構成され、受信器６０は、水田水位調整装置の水位設定
を行なうときに、図示されていない送信機からの無線の
入力信号を受信して制御器４５にその信号を伝えたり、
設定された溢水高さにまで溢水板１３が動作したとき
に、その溢水高さを示すポテンショメータ４３からの信
号を送信機側に発信して溢水板１３の高さ位置を知らせ
る。

【００２８】受信器６０のアンテナ６１は、制御箱の下
方に伸び、アンテナの外周は、塩化ビニール等のパイプ
６２で保護されている。

【００２９】７１は、バッテリであって、制御箱３０の
上方に設けた太陽光電池７０の電力を蓄え、受信器６
０，制御器４５，モータ３３の電源となる。

【００３０】制御箱３０の前面には、扉４９が設けら
れ、扉４９で塞がれる開口の周囲には、水密のためのガ
スケット６４が設けられ、更にロッド５１が下方に伸び
た個所には、シールのためのベローズ６５が設けられ、
扉４９を閉じた状態では、制御箱３０の水密が保たれ
る。

【００３１】バッテリ７１は、図７に示すように、制御
箱３０の背面にボルト締した板６６から前方に伸びたア
ーム６７上に収納され、扉４９を開いて前方に引き出し
易い支持方式を採用している。

【００３２】制御箱３０上には、図１及び図２に示すよ
うに、太陽電池７０が配設され、発電された電力は、バ
ッテリ７１に蓄えられている。

【００３３】制御器４５，受信器６０，モータ３３及び
バッテリ７１間は、電源線，信号線で相互に接続されて
いるが、その線の図示は省略している。

【００３４】次に、この水田水位調整装置の動作につい
て説明する。水田水位調整装置は、図９に示すように、
水田５の排水溝７と水田５との間の畦畔８に、流入管１
１の下部が水田の田面と同じかやや低くなるように据え
付けられる。

【００３５】そして、この水田水位調整装置は、無線に
よって、操作され、図示しない送信器から、水田水位設
定の信号が送られると、その信号を受信器６０で受信
し、制御器４５に設定水位の信号を送る。

【００３６】制御器４５内では、ポテンショメータ４３
から得られた溢水板１３の現在位置信号値と、設定水位
信号値とを比較し、溢水板１３を動かすべき方向すなわ
ちモータ３３の回転方向を決定し、モータ３３を駆動さ
せる。

【００３７】モータ３３の回転は、減速機３４を介して
出力軸３６に伝えられカップリング３７ａ，３７ｂ，ピ
ニオン軸３８を介してピニオン４０を回転する。ピニオ
ン４０の回転により、ラック５１ａは、上方、もしく
は、下方へ移動し、ラック５１ａと接続している操作ロ
ッド５１の移動によって、溢水板１３も移動し、溢水口
１４の高さが変化する。

【００３８】ピニオン４０の回転は、ポテンショメータ
４３にも伝えられ、回転角度に応じて、その出力信号が
変化するので、制御器４５は、設定水位信号値と、ポテ
ンショメータ４３からの信号値が一致すると、モータ３
３への通電を停止し、溢水板１３をその位置に保持す
る。

【００３９】水位設定の際、水田水位調整装置の動作に
要する時間は長くても数分で完了する。一旦水位設定が
終われば次の水位設定までの間、例えば一昼夜は本装置
を動作させないので、その間、制御器４５、モータ３３
等の電源は切になっており、受信器６０のみが待機状態
となって、次の水位設定に対応できるようになってい
る。

【００４０】溢水板１３の位置が変れば、溢水口１４の
高さが変るので、水田水位もこれに応じて変化する。

【００４１】図示されていない発信器から水位設定信号
が発せられる度に、上記の動作を行い常に溢水口１４の
水位が設定水位になるように追従する。

【００４２】モータ３３の電源が開放されているとき、
溢水板１３に、水流等による外力が作用しても、途中に
減速比の大きな（例えば１／１８００）減速機３４があ
るため、その位置を保持する。

【００４３】水田の水位管理は、田植後から稲の成育時
期までの長期間に亘って行われるため、水田水に浸って
いる溢水板１３には、水ごけ，汚などが付着し、摺動部
に異常が生ずる恐れがあるが、Ｕ字形パッキング２０と
溢水板１３との摺動部に、これらの異物が侵入しないよ
うに、パッキング２０の前方に、ナイロンブラシ２３を
設けている。

【００４４】このため、長期にわたり、動作が安定して
おり、モータ３３に過大な負荷をかける恐れは少なくな
った。

【００４５】また、溢水板１３に駆動力を与える操作ロ
ッド５１は、パイプ状の支柱５０内を通して水門部１０
内に導かれているため、可動機構部が外部に露出してい
る部分はなく、つる草，雑草が可動部にからまる恐れも
なくなる。

【００４６】更に、ラック５１ａは、ガイド３２ａ，３
２ｂによって案内され、２つのガイドの間の位置で、ピ
ニオン４０と噛み合っているため長期にわたって、ピニ
オンとラックの噛合状況は良好に保てる。

【００４７】支柱５０は、水門部１０の上方の所定高さ
に制御箱３０を保つためのものであり、洪水などによ
り、水田が水没したとき、あるいは積雪によって制御箱
３０の機器が故障するのを防止する。

【００４８】支柱５０と操作ロッド５１とを数種類長さ
の異なるものを準備しておけば、他の部品は、共通で、
高さの異なる装置を提供できる。

【００４９】国内の水田では、支柱は、１ｍから２ｍ程
度のものを用意しておけば、洪水，雪害に十分対応でき
る。

【００５０】次に、モータ３３もしくは、モータ３３の
制御系に異常が生じ、手動で溢水高さを設定する場合に
は、制御箱３０の扉４９を開いてカップリング３７ｂを
図示の左側に押して３７ａと３７ｂとを切り離して、両
者の間に図１０に示す手動ハンドル８０を挿入すればピ
ニオン軸３８は出力軸３６との結合を断たれ、一方カッ
プリング３７ｂと一体の突起が手動ハンドル８０の孔８
０ａに入るので、手動ハンドル８０を回すことにより、
ピニオン４０を容易に手動で回転させることができる。

【００５１】したがって、万一、電気系統に故障が生じ
ても、手動にて溢水水位を所望のレベルに設定すること
ができる。

【００５２】

【発明の効果】本発明の水田水位調整装置は、溢水高さ
が調整可能である溢水板をモータで駆動し、この溢水板
の位置を検出するポテンショメータの読みと設定水位と
が一致するまでモータを制御するようにしたので、水位
設定の短時間のみモータ、制御器を電源に接続し動作さ
せるようしておけば良く、その結果、バッテリーの容量
を低減することができ、もって太陽電池の容量を小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した水田水位調整装置の正面図。

【図２】図１の水田水位調整装置の側面図。

【図３】図１の装置の水門部を一部破断して示す平面
図。

【図４】図３の水門部を一部断面して示す正面図。

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図。

【図６】図１の装置の制御箱を一部断面して示す正面
図。

【図７】図６の制御箱の一部断面側面図。

【図８】図６の制御箱の一部断面平面図。

【図９】図１の装置の設置状況を示す側面図。

【図１０】手動ハンドルの断面図。

【符号の説明】

１０…水門部、１１…流入管、１２…排水管、１３…溢
水板、１６…水位調整室、１６ａ…入口室、１６ｂ…出
口室、２０…パッキング、２３…ブラシ、３０…制御
箱、３３…モータ、３４…減速機、４０…ピニオン、４
３…ポテンショメータ、４５…制御器、５０…支柱、５
１…操作ロッド、５１ａ…ラック、６０…受信器、７０
…太陽電池、７１…バッテリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水田内に連通する入口室と、排水溝に連通
   する出口室と、前記入口室と前記出口室との間を仕切
   り、前記入口室から前記出口室に至る溢水高さが調整可
   能である溢水手段と、該溢水手段に機械的に連結し前記
   溢水高さを変更する駆動手段と、前記溢水手段に連動し
   て前記溢水高さを信号として検出する位置検出手段と、
   前記検出した溢水高さが外部から送信された水位設定値
   に相当する溢水高さに達するように前記駆動手段を作動
   させる制御装置とを有することを特徴とする水田水位調
   整装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記制御装置は無線の
   受信器を有し、前記水位設定値は、無線信号によって前
   記受信器に送信されることを特徴とする水田水位調整装
   置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記位置検出手段は、
   前記駆動手段の出力軸に連結されたポテンショメータで
   あることを特徴とする水田水位調整装置。
4. 【請求項４】請求項３において、前記駆動手段は、前記
   溢水手段に連結されたラックと、該ラックに噛み合いモ
   ータで駆動されるピニオンとを有し、前記ポテンシャル
   メータはピニオン軸に連結されていることを特徴とする
   水田水位調整装置。