(57)【要約】【課題】商用電源を利用できない水田地域において、水田への自動給水を可能とし、水田の水張り作業、およびその後の水見回りを不要とする。【解決手段】水源Ｐと水田Ｇとをウォータポンプ２０を備える送水パイプ３０で連絡し、水田Ｇの水位レベルＬ２を検出するレベルセンサの検出信号に基づいて水田Ｇの水位を一定に保つようにして、太陽光発電パネル１０の発電電力でウォータポンプ２０を運転する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルと、該太陽光発電パネルを電源とするウォータポンプと、該ウォータポンプに連結され、水源と水田とを連絡する送水パイプとを備え、
前記太陽光発電パネルに対する日照を条件として前記ウォータポンプによって前記送水パイプを介して水源の水を水田に自動給水することを特徴とする水田給水システム。
【請求項２】
前記太陽光発電パネルとウォータポンプとを電気接続する配線系に前記太陽光発電パネルの出力電圧が前記ウォータポンプの駆動モータを駆動するのに適切な電圧レベルを超えたことを条件に前記太陽光発電パネルと前記ウォータポンプとを電気接続する遮断器を含むことを特徴とする請求項１に記載の水田給水システム。
【請求項３】
前記ウォータポンプを複数基含み、複数基のウォータポンプを直列に接続して送水することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水田給水システム。
【請求項４】
水田の水位レベルを検出するレベルセンサを含み、該レベルセンサの検出信号によって水田の水位を一定に保つように前記ウォータポンプを運転することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の水田給水システム。
【請求項５】
水源の水位レベルを検出するレベルセンサを含み、該レベルセンサの検出信号によって水源の水位が所定の水位レベルを超えていることを条件に前記ウォータポンプを運転することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の水田給水システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電パネルを利用することによって、稲の成長期における水田に、送電線からの配線引き込み工事等を要することなく自動的に水張りをすることを可能とした水田給水システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水田の近傍には、通常、用水路が整備されており、用水路の支流と水田とは、畦によって区分されている。また、用水路の本流および支流には、一定距離毎に水門や堰が設置されるともに、角枠状に水田を取り囲んでいる畦には、その高所側と低所側との２箇所に水田に水を取り込むための堰と、水田内の水を排出するための堰とが設けられている。用水路の本流における水門は、複数の支流全体の水位レベルを調節する用途に用いられ、また、各支流における堰は、個々の支流の水位レベルを調節するために用いられる。
【０００３】
水田の水張りは、水田近傍の用水路の支流の堰を利用して、適量の流水を堰き止めて水位レベルを上昇させるとともに、畦の高所側の堰を切り、水位レベルが上昇した用水路の水を畦の堰を経由させて水田に流入させる。これによって水田の水位レベルが必用なレベルに達した時点で畦の堰を塞ぎ、堰き止めた用水路支流の堰を元に復帰させるという手順によって実施されている。そして、このような水張り作業は、田植え後から収穫期前までの長期間にわたり、水田の水位レベルが低下する毎に定期的に繰り返されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
稲作農家にとっては、田植え時期と刈り入れ時期が農繁期であり多忙を極める反面、その間は、比較的に余暇を取り易い時期であるが、その間も水田の水位レベルを監視する、いわゆる水見回りをしなければならないために、例えば、海外旅行等の長期間家を留守にするような休暇をとることができないという問題があった。このような問題は、各種の自動制御技術が発達した今日、ポンプで自動的に水張りをするようにすれば簡単に解決できることではないかと思われるかもしれないが、水田地域においては、大きな農業用道路に沿って送電線が設置されていることがあっても、その送電線の任意の箇所から電気をとることができる訳ではなく、また、多くの水田は、大きな農業用道路にも面していないため、ポンプや制御機器用の電源が得られないという事情があるのである。なお、内燃機関を利用するエンジンポンプを利用しようとしても、これを無人で自動運転することは不可能ではないとしても、農業用用途には過分の費用がかかる上、危険でもある。
【０００５】
本発明は、各種用途の太陽光発電パネルが低価格で提供されるようになってきたことに着目し、これを電源として自動的に水田の水張りをすることを可能とすることによって、用水路や畦の堰を操作する煩わしい水張り作業を省略するとともに、水張り後の水見回り作業を不要とすることができる水田給水システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための手段として本発明は、次のような構成を採用する。
【０００７】
本発明に係る水田給水システムの請求項１に対応する構成は、太陽光発電パネルと、太陽光発電パネルを電源とするウォータポンプと、このウォータポンプに連結され、水源と水田とを連絡する送水パイプとを備え、太陽光発電パネルに対する日照を条件としてウォータポンプによって送水パイプを介して水源の水を水田に自動給水することを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、明け方から日没までの間において所定の日照量が得られれば、太陽光発電パネルが所定の発電作用を行うことによってウォータポンプが駆動され、ウォータポンプによって水源の水が自動的に水田に供給される。
【０００９】
本発明に係る水田給水システムの請求項２に対応する構成は、太陽光発電パネルとウォータポンプとを電気接続する配線系に、太陽光発電パネルの出力電圧がウォータポンプの駆動モータを駆動するのに適切な電圧レベルを超えたことを条件に太陽光発電パネルとウォータポンプとを電気接続する遮断器を含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、太陽光発電パネルの出力電圧が天候や時刻等の要因によって、ウォータポンプの駆動モータを起動するのに適切な電圧レベルにまで立ち上がらないときには、遮断器によって太陽光発電パネルとウォータポンプとが電気接続されないので、駆動モータの起動に必要とされる電圧以下の電圧が長時間駆動モータに印加されることによる駆動モータの焼損事故を阻止することができる。
【００１１】
本発明に係る水田給水システムの請求項３に対応する構成は、ウォータポンプを複数基含み、複数基のウォータポンプを直列に接続して送水することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、水源の水位レベルと水田の水位レベルとの落差が１基のウォータポンプの揚水能力を超える場合においても、複数基のウォータポンプを直列に接続することで、全体としての揚水能力を高めて送水可能とすることができるので、水源と水田との落差の大小に応じて接続するウォータポンプの個数を調節し、無駄な電力消費を抑えながら水田に給水することができる。
【００１３】
本発明に係る水田給水システムの請求項４に対応する構成は、水田の水位レベルを検出するレベルセンサを含み、このレベルセンサの検出信号によって水田の水位を一定に保つようにウォータポンプを運転することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、水田の水位レベルが低下すると自動的にウォータポンプが運転されるとともに、水田の水位レベルが上昇するとウォータポンプが停止するので、畦の排出側の堰の高さを調節する作業を省略することができるとともに、ウォータポンプの無駄な運転を抑制し、ウォータポンプの耐用期間を延ばすことができる。
【００１５】
本発明に係る水田給水システムの請求項５に対応する構成は、水源の水位レベルを検出するレベルセンサを含み、このレベルセンサの検出信号によって水源の水位が所定の水位レベルを超えていることを条件にウォータポンプを運転することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、水源の水位レベルが所定の水源レベルを下回ったときにはウォータポンプが停止するので、ウォータポンプがエアを吸い込むことによるウォータポンプの焼損を未然に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を引用しながら本発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
水田給水システムは、太陽光発電パネル１０と、太陽光発電パネル１０を電源とするウォータポンプ２０と、水源Ｐと水田Ｇとを連絡する送水パイプ３０とを主要部材としてなり、太陽光発電パネル１０とウォータポンプ２０とは配線系４０を介して電気的に接続されている（図１）。
【００１９】
水田給水システムの使用環境として図１に例示する水田Ｇは、四方を土塗りの畦Ｇ１，Ｇ１……によって囲まれており、畦Ｇ１，Ｇ１……には、堰板Ｇ３を取付けた排水用の堰Ｇ２が設けられている。堰Ｇ２の堰板Ｇ３は、水田Ｇの水位レベルＬ２を規制する役割をしており、水田Ｇの水位レベルＬ２は、最大でも堰板Ｇ３の高さを超えることはない。また、水田Ｇの側方には、水源Ｐとして利用するための用水路が通っている。用水路は、一般的に水田Ｇよりも下がった位置に設けられており、畦Ｇ１の天端と水源Ｐとの間には、最大の場合で落差Ｈ１が存在している。
【００２０】
太陽光発電パネル１０は、パネル１１の縦横寸法がいずれも０．５メートル以内、発電電圧が１２Ｖ仕様の小型のもので簡単に持ち運びすることができる。パネル１１は、フレーム１２に取付けられ、フレーム１２は、付属の支柱１３にノブねじ１２ｊを介してチルト動作可能に連結することができる。支柱１３には、ホースクランプ１４が取り付けられている。太陽光発電パネル１０は、杭状に形成した支柱１３を畦Ｇ１等に直接打ち込んで、または適当な下穴に差し込むことによって設置することができる。この際、パネル１１を南方に向けて仰角３０度程度に調節するのが好ましい。
【００２１】
ウォータポンプ２０は、送水動作に脈動を伴わないスクリュ型の１２Ｖ仕様の小型ポンプである（図２）。このウォータポンプ２０は、駆動モータ２１とシリンダ部２２とからなり、駆動モータ２１の出力軸２１ａには、ピニオン２１ｇが取り付けられている。シリンダ部２２の内部には、左右に振り分けて配置する一対の軸受け板２３，２３が嵌入されている。一対の軸受け板２３，２３は、それぞれ中心位置に軸受け２３ｂ，２３ｂを備え、２段構成のスクリュ２５，２５を取り付けた軸２４を支持している。そして、軸２４の一端には、駆動モータ２１のピニオン２１ｇに噛合するギヤ２４ｇが取り付けられている。すなわち、駆動モータ２１が駆動されると、ピニオン２１ｇとギヤ２４ｇとを介して、スクリュ２５，２５付きの軸２４が回転駆動される仕組みである。
【００２２】
一対の軸受け板２３，２３およびギヤ２４ｇには、それぞれ通水孔ｈ１，ｈ１…と通水孔ｈ２，ｈ２…とが設けられている。また、シリンダ部２２の両端には、いずれもホース継手を兼ねる吸入ポート２２Ａと排出ポート２２Ｂが設けられている。したがって、軸２４が回転駆動されると、吸入ポート２２Ａから水が吸入され、吸入された水は、ギヤ２４ｇの通水孔ｈ２，ｈ２…、および一対の軸受け板２３，２３の通水孔ｈ１，ｈ１…とを通過して排出ポート２２Ｂ側から吐出される。この際、吸入ポート２２Ａ側には、メッシュ製のストレーナ２６が着脱自在に取り付けられており、ウォータポンプ２０内に大粒のがれき等が吸い込まれるのを防止するようになっている（図１，図２）。なお、吸入ポート２２Ａまたは排出ポート２２Ｂに接続する送水パイプ３０は、市販されているものから自由に選択することができる。
【００２３】
太陽光発電パネル１０とウォータポンプ２０とを接続する電気系４０には、必用に応じて遮断器４１を介装することができる（図３）。この遮断器４１は、常開接点を駆動コイルＥで閉じる形式の電磁リレーＲ３と一対の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２とによって構成され、電磁リレーＲ３は、太陽光発電パネル１０とウォータポンプ２０の駆動モータ２１との間の配線系４０に直列に介装されている。また、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２は、配線系４０に並列に介装され、太陽光発電パネル２０からの電圧を分圧してその一部を電磁リレーＲ３の駆動コイルＥに印加するようになっている。したがって、太陽光発電パネル１０の発電電圧の分圧成分が電磁リレーＲ３の作動感度を超えない期間内は、太陽光発電パネル１０と駆動モータ２１とは電気的に遮断されることとなる。これは、曇天等の理由により太陽光発電パネル１０の発電電圧が駆動モータ２１の立ち上がりに必用な電圧に満たない期間に駆動モータ２１に継続的に電圧が印加されて、駆動モータ２１の整流子等が焼け付くのを防止する趣旨である。
【００２４】
このような構成にかかる水田給水システムは、農作業に支障のない適当な箇所に太陽光発電パネル１０を設置するとともに、送水パイプ３０を連結したウォータポンプ２０を水源Ｐに投入し、送水パイプ３０の他端を支柱１３のホースクランプ１４によって水田Ｇ上に支持しておく簡単な準備によって、稲苗の植え付け後、収穫期前までの長期間におよんで水田Ｇに自動給水することができるので、水田Ｇの水管理に関するその間の多大な手間を省略することができる（図１）。なお、この実施の形態における水田給水システムは、水田Ｇの水位レベルＬ２が必用なレベルに達していても所定の日照量がある限りは作動するのであるが、余分の水は、畦Ｇ１の排水用の堰Ｇ２を越えて流出するので稲苗が水没するような不都合は生じない。
【００２５】
他の実施の形態として、水田給水システムには、水田Ｇの水位レベルＬ２を検出するレベルセンサ４２Ｂと、水源Ｐの水位レベルＬ１を検出信号するレベルセンサ４２Ａとのいずれか一方、またはこれらの双方を含ませることができる（図４）。
【００２６】
レベルセンサ４２Ａ，４２Ｂは、いずれもフロートレス液面リレーと３本の検出電極ｂ，ｂ…との組合わせからなり、例えば、畦Ｇ１に差し込み設置したロッドＢから水田Ｇまたは水源Ｐ上に吊り下げ支持し、水に没している検出電極ｂ，ｂ…の数によって水位レベルＬ１，Ｌ２を検出することができる。また、レベルセンサ４２Ａ，４２Ｂは、いずれも太陽光発電パネル１０とウォータポンプ２０とを接続する配線系４０に並列に付設され、その出力、つまり検出信号Ｓ１，Ｓ２は、アンドゲート４３を介して遮断器４１の分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２に入力されている。また、この際に、レベルセンサ４２Ａとレベルセンサ４２Ｂとアンドゲート４３とによって設定される条件は、水源Ｐに水位レベルＬ１が一定の水位以上であり、かつ、水田Ｇの水位レベルＬ２が一定の水位以下であることである。
【００２７】
したがって、この実施の形態の水田給水システムにおいては、水田Ｇの水位レベルＬ２が上昇するとウォータポンプ２０が自動的に停止するとともに、水位レベルＬ２が下がるとウォータポンプ２０が起動し、この結果、水田Ｇの水位が一定の範囲内に保たれるので、畦Ｇ１の排水用の堰Ｇ２の管理作業を省略することができる。また、水源Ｐの水位レベルＬ１が一定以下になるとウォータポンプ２０が自動的に停止し、駆動モータ２１の焼損等も確実に防止される。
【００２８】
また、水田給水システムは、複数基のウォータポンプ２０，２０を含み、これを直列に接続して送水するものとすることができる（図５）。これによって、水田Ｇと水源Ｐとの間に１基のウォータポンプ２０の揚水能力を上回る落差Ｈ１がある場合や遠距離の送水が必用とされる場合に対応することが可能である。また、この場合において、太陽光発電パネル１０のは発電容量が不足する場合には、複数基の太陽光発電パネル１０，１０を連結して用いることができる。
【００２９】
複数基のウォータポンプ２０，２０は、排出ポート２２Ｂと吸入ポート２２Ａとを突き合わせて送水パイプ３０，３０によって何基でも簡単に連結することができる。この際、ウォータポンプ２０に脈流を伴わないスクリュ形式のものを採用しているので、位相合せをしなくてもウォータポンプ２０，２０の能力を増大させることができるのである。また、太陽光発電パネル１０，１０は、逆流防止用のダイオードＤ１，Ｄ１介装して何基でも増設することができる。したがって、使用者としては、水田Ｇと水源Ｐとの落差Ｈ１や距離に応じて最小限のコストで水田Ｇの水張りをすることができることとなる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る水田給水システムは、太陽光発電パネルを電源としてウォータポンプを運転し、水源の水を水田に給水する構成の採用によって、商用電源を利用できない水田地域においても所定の日照量が得られる限りは、水田への自動給水が可能であり、したがって、用水路の堰止めや畦の堰切りおよびこれらの原状への復帰等を内容とする煩瑣な水張り作業を省略するとともに、その後の水見回りを不要とすることができるという極めて実用的な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す使用状態の側面図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるウォータポンプの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における配線系の回路図である。
【図４】本発明の他の実施の形態を示す配線系の回路図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示す使用状態の全体構成図である。
【符号の説明】
Ｐ　　　　　水源
Ｇ　　　　　水田
Ｌ１　　　　水位レベル
Ｌ２　　　　水位レベル
Ｓ１　　　　検出信号
Ｓ２　　　　検出信号
１０　　　　太陽光発電パネル
２０　　　　ウォータポンプ
３０　　　　送水パイプ
４０　　　　配線系
４１　　　　遮断器
４２Ａ　　　レベルセンサ
４２Ｂ　　　レベルセンサ
【図１】
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【図２】
2004033204.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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