(57)【要約】【課題】  山間部の農村に散在する水田のような小規模の水田における水位調整のために好適に使用される装置を提供する。【解決手段】  水源と水田とをつなぐ水路Ｃの断面形状に適合した形状を有して水路Ｃを遮断及び開放可能な堰板１がモータ２によって駆動され、水田の水位を検出する水位センサ３１，３２からの信号に従ってコントローラ４がモータ２を制御することで水田の水位が調整される。モータ２及びコントローラ４に電力を供給する電池ユニット５は太陽電池ユニットであり、モータ２及びコントローラ４とともに支柱７で支えられており、モータ２、コントローラ４及び電池ユニット５は支柱７に対して一体に着脱自在に取り付けられている。冬期の不使用時には、モータ２、コントローラ４及び電池ユニット５は支柱７から取り外される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源と水田とをつなぐ水路に設置される水田水位調整装置であって、
水路の断面形状に適合した形状を有し、水路を遮断及び開放可能な堰板と、
堰板を駆動して水路の遮断及び開放を行う駆動源と、
水田の水位を検出する水位センサと、
水位センサからの信号に従って駆動源を制御することにより水田の水位を調節するコントローラと、
駆動源及びコントローラに電力を供給する電池ユニットと、
地面に固定され、駆動源、コントローラ及び電池ユニットを支える支柱と
を備えており、
駆動源、コントローラ及び電池ユニットは、支柱に対して一体に着脱自在に取り付けられていることを特徴とする水田水位調整装置。
【請求項２】
前記電池ユニットは、太陽電池ユニットであり、前記駆動源及び前記コントローラ以外の対象物に電力を供給する汎用出力ポートを備えていることを特徴とする請求項１記載の水田水位調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、水田の水位を調整する水田水位調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水田の水位は、稲の生長段階や天候等に合わせて適宜に調整する必要がある。このため、川や用水路等の水源と水田とをつなぐ水路には、水位調整用の堰板が設けられている。多くの場合、堰板の開閉は手動であり、稲の生長段階や天候等を見ながら耕作者が開き具合を調整している。
このように水田の水位の状況を監視しながら堰板をその都度開閉することは面倒であるため、水位センサで水位を検出して自動的に堰板の開閉する水田水位調整装置の提案（特許出願又は実用新案登録出願）が、従来からされている。従来提案されている装置は、大がかりであって製品化した場合に高価なものになり易い。このため、集約型の大規模な水田地帯の取水口のような箇所では採用され得るが、小規模の水田では生産高に対する設備コストとして高価で、採用が難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−７３９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
とはいえ、山間部にある農村では、山あいに水田が散在している場合が多く、水田まで遠い場合が多い。このような場合、水位の監視のために各水田まで出かけ、水位を監視し、堰板を調整する作業は非常な労力を有する。高齢化が進む山間部の農村では、この問題は顕著である。
一方、水位の調整が自動的にできるとしても、早期の故障等により交換を余儀なくされるようであると、コストが問題となってしまい、導入が難しくなる。
本願の発明は、このような課題を解決するために為されたものであり、山間部の農村に散在する水田のような小規模の水田における水位調整のために好適に使用される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】
【０００５】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、水源と水田とをつなぐ水路に設置される水田水位調整装置であって、
水路の断面形状に適合した形状を有し、水路を遮断及び開放可能な堰板と、
堰板を駆動して水路の遮断及び開放を行う駆動源と、
水田の水位を検出する水位センサと、
水位センサからの信号に従って駆動源を制御することにより水田の水位を調節するコントローラと、
駆動源及びコントローラに電力を供給する電池ユニットと、
地面に固定され、駆動源、コントローラ及び電池ユニットを支える支柱と
を備えており、
駆動源、コントローラ及び電池ユニットは、支柱に対して一体に着脱自在に取り付けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記電池ユニットは、太陽電池ユニットであり、前記駆動源及び前記コントローラ以外の対象物に電力を供給する汎用出力ポートを備えているという構成を有する。
【発明の効果】
【０００６】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、支柱に対して駆動源、コントローラ及び電池ユニットが一体に着脱自在となっているので、冬期に豪雪となる場所で使用されたとしても故障を少なくすることができ、より長く使用することができる。豪雪地帯でなくとも、不使用の時期には取り外しておくことで、いたずら等が防止され、故障や誤動作を防止することができる。
また、請求項２記載の発明によれば、上記効果に加え、汎用出力ポートを利用して蓄電池の電力を利用することができる。例えば、晴れた日に屋外に置いて充電しておき、夜間等にＬＥＤを接続して何らかの作業の際の補助照明として利用することができる。このため、利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態の水田水位調整装置の斜視概略図である。
【図２】堰板１の保持構造について示した側断面概略図である。
【図３】モータボックス２０内の機構を示した概略図である。
【図４】実施形態の水田水位調整装置の制御系の構成を示した概略図である。
【図５】装置の着脱について示した概略図である。
【図６】大きさの調節が可能な堰板１の例を示す斜視概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、この出願発明を実施するための形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、実施形態の水田水位調整装置の斜視概略図である。図１に示す水田水位調整装置は、水源と水田とをつなぐ水路に設置される装置である。
実施形態の水田水位調整装置は、堰板１と、堰板１を駆動するモータを収めたモータボックス２０と、水田の水位を検出する水位センサ３１，３２と、水位センサ３１，３２からの信号に従って駆動源を制御するコントローラを収めた制御ボックス４０と、電池ユニット５とを備えている。この実施形態では、電池ユニット５は、太陽電池ユニットである。
【０００９】
まず、水田水位調整装置は、各部を保持するフレーム６と、フレーム６を支える支柱７とを備えている。支柱７は、水路Ｃの出口（水田への入り口）付近の地面に予め固定される。ある程度の深さで地面を掘り下げ、適宜、コンクリート基礎等を施工しながら、十分な強度で支柱７を地面に立てる。
フレーム６は、支柱７の上端に接続される垂直部６１と、垂直部６１との途中から水平に延びる水平部６２とから成っている。水平部６２は、垂直部６１に対して金具６３により連結され、斜めの支え梁６４により支持されている。図示は省略されているが、水平部６２は、伸縮自在となっていて長さが調節可能であり、また水平面内での垂直部６１に対する角度が変えられるようになっている。
【００１０】
垂直部６１の上端には、電池ユニット５が取り付けられている。即ち、電池ユニット５は、フレーム６の垂直部６１と支柱７とによって保持されている。
水平部６２の先端には、モータボックス２０が取り付けられている。モータボックス２０は、堰板１を駆動するモータ２を収納したボックスである。
【００１１】
図１に示すように、モータボックス２０から下方に駆動棒１１が延びており、その下側に堰板１が取り付けられている。即ち、堰板１は、フレーム６の水平部６２、モータボックス２０及び駆動棒１１により支持されている。駆動棒１１は、円筒状の駆動棒カバー１１０内で上下動するようになっている。フレーム６の水平部６２は、駆動棒カバー１１０を保持しており、駆動棒カバー１１０の上にモータボックス２０が搭載されている。
【００１２】
堰板１は、水路Ｃの断面形状に適合した形状を有し、水路Ｃを遮断及び開放可能なものである。図１に示すように、この例では水路ＣはＵ字溝となっている。したがって、堰板１は、Ｕ字状の板材である。この実施形態では堰板１は木製となっているが、ＦＲＰのような硬質プラスチックや耐蝕性の金属（アルミ、ステンレス等）で形成される場合もある。
【００１３】
図２は、堰板１の保持構造について示した側断面概略図である。堰板１の幅方向中央には、Ｌ字プレート１２が固定されている。堰板１は垂直な姿勢であり、Ｌ字プレート１２の垂直な部分が堰板１に固定されている。Ｌ字プレート１２の水平な部分には孔が形成されている。
【００１４】
駆動棒１１の下端には、カップリング１３が固定されている。カップリング１３は、下面に凹部を有する形状である。
カップリング１３の凹部には、ピンロッド１４の上端が差し込まれている。ピンロッド１４は垂直な姿勢と成っており、下端には鍔部１４１が取り付けられている。鍔部１４１とカップリング１３の下面との間において弾性力を作用させるよう二つのコイルスプリング１５１，１５２が設けられている。ピンロッド１４は、Ｌ字プレート１２の孔に挿通されている。Ｌ字プレート１２の孔の外側位置とカップリング１３との間に一つのコイルスプリング１５１が配設されており、Ｌ字プレート１２の孔の外側位置と鍔部１４１との間にもう一つのコイルスプリング１５２が配設されている。即ち、二つのコイルスプリング１５１，１５２を介してピンロッド１４がＬ字プレート１２を保持しており、Ｌ字プレート１２及びコイルスプリング１５１，１５２を介してピンロッド１４が堰板１を保持している。
【００１５】
図１及び図２に示すように、駆動棒１１の上端はモータボックス２０内に位置している。図３は、モータボックス２０内の機構を示した概略図である。
図３に示すように、モータボックス２０内は、モータ２とクランク機構とが設けられている。クランク機構は、モータ２の出力軸に連結された第一のクランク板２１と、駆動棒１１の上端に連結された第二のクランク板２２と、第一第二のクランク板２２を連結した連結部２３とで構成されている。駆動棒１１は、駆動棒カバー１１０内に設けられたスペーサ又はベアリングのような部材により上下動のみが許容されている。連結部２３はモータ２の出力軸から偏心しており、モータ２が回転すると、第一第二のクランク板２２，２３により駆動棒１１が上下に移動するようになっている。尚、駆動棒１１は、モータボックス２０の底面に設けられた孔２０１に挿通されている。
【００１６】
第一のクランク板２１の位置を検出するため、二つのリミットスイッチ２４，２５が設けられている。第一のリミットスイッチ２４は、第一のクランク板２１が上側位置にあるのを検出する位置に設けられており、第二のリミットスイッチ２５は、第一のクランク板２１が下側位置にあるのを検出する位置に設けられている。上側位置は、堰板１の開状態に対応しており、下側位置は、堰板１の閉状態に対応している。
【００１７】
次に、図１を参照して水位センサ３１，３２について説明する。
図１に示すように、水位センサ３１，３２は、アンカーピン３０によって取り付けられている。アンカーピン３０は、水位を調整する水田に十分な深さで打ち込まれる。この実施形態では、二個の水位センサ３１，３２が取り付けられており、下側の水位センサ３２は水位が限度以下になったのを検出する下水位センサである。上側の水位センサ３１は、水位が十分になったのを検出する上水位センサある。各水位センサ３１，３２は、位置が変わらないようアンカーピン３０に十分な強度で固定されている。例えば、アンカーピン３０に取り付け板を溶接し、取り付け板に対してネジ止めすることで各水位センサ３１，３２が取り付けられる。また、プラスチック製の取り付け部材で各水位センサ３１，３２をアンカーピン３０に取り付けても良く、各水位センサ３１，３２の上下位置を調節可能にしてアンカーピン３０に取り付けても良い。
【００１８】
各水位センサ３１，３２は、センサ回路を介して制御ボックス４０内のコントローラ４に接続されている。以下、コントローラ４を含む制御系の構成について、図４を参照して説明する。図４は、実施形態の水田水位調整装置の制御系の構成を示した概略図である。
図１に示す制御ボックス４０内には、コントローラ４と蓄電池４１とが収納されている。太陽電池ユニットである電池ユニット５は、コントローラ４を介して蓄電池４１に結線されており、発電させた電力は蓄電池４１に蓄えられるようになっている。
【００１９】
蓄電池４１は、コントローラ４、モータ２及びセンサ回路３３に接続されており、これらに電力を供給するようになっている。センサ回路３３は、各水位センサ３１，３２に必要な電力を供給し、また各水位センサ３１，３２の出力をコントローラ４に入力する回路である。
【００２０】
モータ２は、コントローラ４からの信号で動作を開始し、いずれかのリミットスイッチ２４，２５の信号で停止するものである。例えば、下水位センサ３２がオンになると、その旨の信号がコントローラ４に入力され、コントローラ４は、第一のリミットスイッチ２４がオンになるまで回転するようモータ２に駆動信号を送る。モータ２は、第一のリミットスイッチ２４がオンになると、回転を停止させる。第一のリミットスイッチ２４の位置は、堰板１の開位置に対応しているので、これにより堰板１が開かれる。
【００２１】
また、上水位センサ３１がオンになると、コントローラ４は、第二のリミットスイッチ２５がオンになるまで回転するようモータ２に制御信号を送る。モータ２は、第二のリミットスイッチ２５がオンになると、回転を停止させる。第二のリミットスイッチ２５の位置は、堰板１の閉位置に対応しているので、これにより堰板１が閉じられる。コントローラ４内には、このような動作がされるよう制御回路が設けられている。制御回路は簡単な論理素子で構成できるので、詳細な説明は省略する。尚、モータ２は、例えば定格電力０．１Ｗ〜１００Ｗ程度の直流モータである。
【００２２】
尚、図１では不図示であるが、制御ボックス４０の前面には、操作盤４２が取り付けられている。操作盤４２は手動スイッチを含んでおり、手動スイッチを押すと、第一のリミットスイッチ２４がオンであった場合には第二のリミットスイッチ２５がオンになるまでモータ２が回転し、第二のリミットスイッチ２５がオンであった場合には第一のリミットスイッチ２４がオンになるまでモータ２が回転するようになっている。
【００２３】
また、図４に示すように、制御ボックス４０には、汎用出力ポート４３が設けられている。汎用出力ポート４３は、上記以外の対象物に電力を供給するポートである。この例では、ＤＣ１２Ｖのポートとなっており、例えばＤＣ１２Ｖで点灯するＬＥＤを接続して使用することができる。
【００２４】
このような構成である実施形態の水田水位調整装置は、故障をより少なくするため、不使用時には容易に取り外すことができ、使用再開時には、容易に再設置できる構造を有している。以下、この点について図５を参照して説明する。図５は、装置の着脱について示した概略図である。
【００２５】
実施形態の水田水位調整装置は、例えば冬期に大量の積雪がある豪雪地帯の水田において好適に使用できる。豪雪地帯において実施形態の水田水位調整装置を使用する場合、常時設置したままにしておくと、冬期の豪雪によって故障し易くなる。即ち、冬期には、図１に示す装置全体が雪に埋もれてしまうことになり、融雪の水が制御ボックス４０やモータボックス２０内に進入し、故障の原因となり易い。また、雪の重みで電池ユニット５が破損したり、フレーム６が曲がってしまったりし易い。
【００２６】
この点を考慮し、実施形態の水田水位調整装置は、不使用時には取り外しできる構造を採用している。取り外し可能としつつも、使用再開時には容易に設置できることが必要であり、このため、実施形態の水田水位調整装置は、支柱７を地面に固定した状態とし、支柱７に対して着脱する構造を採用している。
【００２７】
具体的に説明すると、上述したフレーム６の構造において、垂直部６１の下端は、支柱７の上端に対して差し込まれることで連結されている。差し込まれた状態において、連結を強固にするためビス６５で留められている。したがって、ビス６５を取り外し、フレーム６ごと持ち上げると、図５に示すように、電池ユニット５、制御ボックス４０、モータボックス２０、駆動棒１１及び堰板１等を一体に取り外すことができる。再設置の場合には、堰板１が水路Ｃ内に位置する状態でフレーム６の垂直部６１を支柱７に差し込み、ビス６５で留めれば良い。
【００２８】
次に、上記構成に係る実施形態の水田水位調整装置の使用方法について説明する。
春になって田植えの時期になると、水田に水が張られるが、この時期に水田水位調整装置も設置される。上記のように、堰板１が水路Ｃ内に位置する状態で支柱７にフレーム６の垂直部６１を差し込み、装置をセットする。そして、二つの水位センサ３１，３２を取り付けたアンカーピン３０を水田中に所定の深さで差し込む。そして、各水位センサ３１，３２の配線を制御ボックス４０内のコントローラ４に接続する。
【００２９】
電池ユニット５による発電により蓄電池４１が充電され、所定の電圧が出力されるようになると、装置は動作可能となる。蓄電池４１の充電が完了した旨を示す不図示のランプが設けられており、このランプが点灯した状態で、制御ボックス４０の前面に設けられた自動ボタンを押し、水位センサ３１，３２による堰板１の自動制御を開始する。
【００３０】
田植えの際には水が十分な量で張られているが、降水が少なくて水位が下がると、下水位センサ３２がオンとなる。この結果、モータ２が回転し、第一のリミットスイッチ２４がオンになるまで回転し、第一のリミットスイッチ２４がオンになったら停止してその状態を保持する。これにより、堰板１が開となり、水路Ｃを通して水が水田に入る。水路Ｃからの水の流入が続いて水位が増し、上水位センサ３１がオンになると、モータ２は第二のリミットスイッチ２５がオンになるまで回転し、第二のリミットスイッチ２５がオンになったら停止してその状態を保持する。
【００３１】
このようにして二つの水位センサ３１，３２からの信号に応じてモータ２が回転し、堰板１の自動開閉が行われる。これにより、水田の水位は、上水位センサ３１の高さと下水位センサ３２と高さの間に維持される。
そして、稲が生長して水抜きの時期になったら、装置は不要となるので、取り外しを行う。即ち、各水位センサ３１，３２の結線を外し、水田から引き抜くとともに、ビス６５をゆるめてフレーム６の垂直部６１を支柱７から引き抜いて、電池ユニット５や制御ボックス４０等を一体に取り外す。そして、次に使用するまで倉庫等に保管する。
【００３２】
水田水位調整装置として不使用の期間には、汎用出力ポート４３を利用して蓄電池４１の電力を利用することができる。この実施形態では、電池ユニット５は太陽電池ユニットであるので、例えば晴れた日に屋外に置いて充電しておき、夜間等にＬＥＤを接続して何らかの作業の際の補助照明として利用することができる。
【００３３】
このように、実施形態の水田水位調整装置は、支柱７に対して電池ユニット５、制御ボックス４０及びモータボックス２０、駆動棒１１及び堰板１等が一体に着脱自在となっているので、冬期に豪雪となる場所で使用されたとしても故障を少なくすることができ、より長く使用することができる。豪雪地帯でなくとも、不使用の時期には取り外しておくことで、いたずら等が防止され、故障や誤動作を防止することができる。
【００３４】
上記の例では、電池ユニット５、制御ボックス４０及びモータボックス２０、駆動棒１１及び堰板１等が一体に着脱自在とされたが、故障し易いのは電池ユニット５、コントローラ４、モータ２であるから、これらが一体に着脱自在であれば良い。尚、コントローラ４やモータ２は、耐候性がある場合、ボックス内に収容されない場合もある。また、モータ２に代えて、エアシリンダのような流体圧による駆動源が採用されることもある。
【００３５】
上述した実施形態の水田水位調整装置において、水路Ｃの大きさ（断面積）が異なる場合があるので、堰板１の大きさを調節できるようにしておくことが好ましい。以下、この点について図６を参照して説明する。図６は、大きさの調節が可能な堰板１の例を示す斜視概略図である。
【００３６】
この例の堰板１は、ベース板１６と、ベース板１６に取り付けた二枚の調節板１７とから成っている。図６は、構造の理解のため、分解した状態を示している。
図６に示すように、各調節板１７には、水平な方向に延びるスリット（以下、幅調整スリット）１７１と、垂直方向に延びるスリット（以下、高さ調整スリット）１７２とが設けられている。ベース板１６にも、同様の幅調整スリット１６１と高さ調整スリット１６２が設けられている。
【００３７】
各調整板１７は、ボルト１８１及びナット１８２によりベース板１６に取り付けられる。即ち、各調整板１７の幅調整スリット１７１とベース板１６の幅調整スリット１６１にボルト１８１を通してナット１８２で固定するか、又は各調整板１７の高さ調整スリット１７２とベース板１６の高さ調整スリット１６２にボルト１８１を通してナット１８２で固定する。
【００３８】
例えば各幅調整スリット１６１，１７１にボルト１８１が挿通されている状態で堰板１の幅を大きくする場合、各ナット１８２を緩め、各調節板１７を外側にスライドさせ、適宜の位置で再び各ナット１８２を締める。これにより、ベース板１６からの二枚の調節板１７の水平方向の突出量が多くなり、幅が広げられる。また、各高さ調整スリット１６２，１７２にボルト１８１が挿通されている状態で堰板１の高さを高くする場合、ナット１８２を緩めて各調節板１７を下方向にスライドさせて、適宜の位置で再びナット１８２を締める。これにより、ベース板１６からの各調節板１７の下方への突出量が多くなり、堰板１の高さが高くなる。また、幅及び高さの両方を大きくする場合、各調整板１７を外側にスライドさせた状態でさらに下方にスライドさせ、各調整板１７の幅方向調整スリット１７１がベース板１６の高さ調整スリット１６２に重なる状態とし、この状態で各調整板１７を適宜の位置としてボルト１８１を通してナット１８２で締める。このような調節により、堰板１を任意の大きさとすることができ、種々の水路Ｃについてこの装置を利用することができるようになる。
【００３９】
尚、上記実施形態では、堰板１は上下動して水路Ｃの開閉を行うものであったが、垂直な軸の回りに回転することで開閉を行う場合もあり得る。即ち、水路Ｃの流れに対して垂直な姿勢と平行な姿勢とを取り得る堰板１が採用されることもあり得る。また、堰板１は、完全な開、完全な閉の他、中程度に開いた状態を取り得るように構成する場合もあり得る。
【００４０】
また、上記実施形態の水田水位調整装置において、電池ユニット５や制御ボックス４０を撮影するカメラを設け、カメラが撮影した画像のデータを無線で離れた場所に送信し、画像をモニタするようにしても良い。例えば、防犯用のカメラとして無線ＬＡＮ経由でインターネット通信可能なカメラが市販されており、そのようなカメラを使用して送信される画像をパソコンで受信してモニタで表示することができる。電池ユニット５や制御ボックス４０がいたずらされていないか、倒れていないか等をモニタで監視することができる。
【００４１】
尚、上記実施形態の構成において、駆動棒と呼べるものが無い場合もあり得る。例えば、堰板を高さ方向に長いものとし、駆動棒を用いずに駆動源で上下動させる場合もある。上下動の構造としては、クランク機構の他、ラックアンドピニオンスクリュー軸機構等を採用することもできる。
【００４２】
また、図５に示す一体取り外しの構造において、堰板１や駆動棒１１は別に取り外す構造が採用されることもある。例えば、駆動棒１１をジョイントで着脱自在とし、駆動棒１１を外してから他を全体に支柱７から取り外す構造もあり得る。
尚、水位センサ３１，３２については、フロートを使用した機械的なセンサが採用されることもあり、また特に電源を要しないものが使用されることもあり得る。
また、電池ユニット５としては、太陽電池ユニットの他、乾電池を備えた電池ユニットでも良く、家庭用コンセントで充電可能な蓄電池を備えたユニットでも良い。
【符号の説明】
【００４３】
１  堰板
１１  駆動棒
２  モータ
２０  モータボックス
３１  上水位センサ
３２  下水位センサ
４  コントローラ
４０  制御ボックス
４１  蓄電池
４３  汎用出力ポート
５  電池ユニット
６  フレーム
６１  垂直部
６２  水平部
６５  ビス
７  支柱
Ｃ  水路
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019024401.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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