JP6931913B2

JP6931913B2 - 水田の取水管理装置

Info

Publication number: JP6931913B2
Application number: JP2017030191A
Authority: JP
Inventors: 真男中谷
Original assignee: 株式会社三田精機
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2037-02-21
Also published as: JP2018134028A

Description

本発明は、農業用水路の取水口に取り付けて使用される給止水機を備えた水田の取水管理装置に関する。

本願出願人は、水田の取水管理用の給止水機として、特許文献１、２、３において、取水・止水を人手に頼らずに行うことのできる使い勝手のよい給止水機を提案している。このような給止水機は、水田が満水になると、給止水機が自動的に閉じるように構成されている。毎日、水田の潅水状態を目視により確認し、手作業により取水口の開閉、開度を調整するなどの作業を省略できるので便利である。

特開２０００−３２８５８号公報特許第３０９８１９７号公報特許第２９６６７９０号公報

ここで、水田に貯留した水は温められて水温が上昇する。農業用水路から取水口に供給される水は常に流れているので水温の上昇が少ない。特に、日中においては、水田の水と取水口から水田に流れ込む水との間の水温差が大きくなる。稲が発育する日中の時間帯において水温差の大きな水が水田に流れ込むと、稲の発育にとって障害となるおそれがある。しかし、従来においては、水位に基づき取水・止水を管理しているので、水温差の大きな状態での潅水が行われる場合がある。

また、給止水機は水田の取水口に取り付けられるので、商用電源を駆動電力として利用することが困難な場合が多い。自動的に取水・止水制御される給止水機の駆動電源としてバッテリ電源を搭載する場合が多い。この場合には、水位変動に応じて頻繁に給止水機が駆動されると電力消費量も多くなるので、容量の大きなバッテリを搭載しなければならず、給止水機のコスト高に繋がる。

更に、水田用の灌水の場合には、飲料水の場合のように水質が大きな問題となることが少ない。しかし、人体に有害な汚染物質を含む水を水田用の灌水として用いることは不適切である。たとえば、放射能汚染された水を用いて稲を生育することは不適切である。この点は、従来の給止水機を用いた取水管理においては着目されていない。

本発明の目的は、このような点に鑑みて、水温差の少ない状態での潅水を、廉価な構成により実現可能な水田の取水管理装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、電力消費が少なく、かつ、水温差の少ない状態での灌水を、簡単な構成により実現可能な水田の取水管理装置を提供することにある。

更に、本発明の目的は、電力消費が少なく、かつ、水温差が少ない汚染されていない状態での潅水を、簡単な構成により実現可能な水田の取水管理装置を提供することにある。

本発明の水田の取水管理装置は、
水田の取水口を開閉するために当該取水口に取り付けて使用される給止水機と、
水田の水位を計る水位計と、
夜間の所定の時間帯を取水時間帯として設定可能なタイマーと、
水位計の出力およびタイマーの出力に基づき、給止水機を駆動制御する取水制御部と
を有しており、
取水制御部は、取水時間帯の開始時刻に取水が開始し、取水時間帯の終了時刻に取水が終了し、水位が所定値を超えると、終了時刻前であっても取水が終了するように、給止水機を駆動制御することを特徴としている。

本発明の水田の取水管理装置では、タイマー管理によって、夜間（日没から日の出までの間）の所定の時間帯を取水時間帯に設定できる。この時間帯においては水田水温が低下し、取水口から取り込まれる水との間の温度差が少ない。特に、深夜から日の出前までの時間帯では、水温差が殆どなく、稲の生育に悪影響が及ぶことがない。したがって、本発明によれば、水温差のない状態で水田の潅水を行うことができる。

ここで、温度計を取り付けて水温差を検出し、実際の水温差に基づき取水制御を行うことが考えられる。この場合には、水田水温および用水路の水温を検出するために、２か所に温度計を取り付ける必要があり、装置のコスト高に繋がってしまう。これに対して、本発明によれば、水温差の少ない状態での潅水を、廉価な構成により実現できる。

また、本発明では、設定した取水時間帯においてのみ取水が行われる。水位変動に基づき給止水機が自動的に開閉駆動される場合に比べて、給止水機の駆動回数が少なくて済むので、消費電力も抑制できる。

本発明の水田の取水管理装置は、消費電力が少なくて済むので、取水制御部は駆動用の電源として電池電源、例えば４．５Ｖの電池電源を用いることができる。給止水機は、取水口を封鎖する状態に取り付けられる取付け板と、取付け板に開けた取水用のゲート口を開閉するために取付け板にスライド可能に取り付けたゲート蓋と、ゲート蓋をスライドさせるための駆動用モータとを備えている。駆動用モータとしては、電池電源で駆動される小型のＤＣモータ、例えば、１２ＶＤＣモータが使用される。この場合には、電池電源の電圧を１２Ｖに昇圧するための昇圧回路を組み込んでおけばよい。

このように構成される本発明の水田の取水管理装置は、電力消費が少なく、かつ、水温差の少ない状態での灌水を、簡単な構成により実現できる。

本発明の水田の取水管理装置では、更に、給止水機には取付け幅調整機能が備わっている。これにより、給止水機が取り付けられる取水口の幅が異なる場合でも取り付けることが可能になるので便利である。また、給止水機は、取付け板の左右の縦縁部からそれぞれ横方に張り出し可能な取付け幅調整板を備え、取付け幅調整板の張り出し量が、縦縁部の上端部から下端部に向かって、漸減あるいは漸増するように、調整可能である。

次に、本発明の水田の取水管理装置は、上記構成に加えて、用水路から取水口に供給される水の放射能汚染状態を検出する放射能測定器を有し、取水制御部は、放射能汚染レベルが所定値を超える場合には、汚染を未然に防止するために、取水時間帯であっても、給止水機を閉じて、取水を禁止することが望ましい。これにより、本発明によれば、電力消費が少なく、かつ、水温差が少ない汚染されていない状態での潅水を、簡単な構成により実現できる。

本発明を適用した水田の取水管理装置を示す正面図および側面図である。図１の水田の取水管理装置の制御系を示す概略ブロック図である。

以下に、図面を参照して本発明を適用した水田の取水管理装置の実施の形態を説明する。

図１（ａ）は本実施の形態に係る水田の取水管理装置を示す正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。水田の取水管理装置１（以下、単に、「取水管理装置１」と呼ぶ。）は、水田の取水口を開閉するために当該取水口に取り付けて使用される給止水機２と、水田の水位を計る水位計３と、給止水機２の駆動を制御する取水制御盤４とを備えている。取水制御盤４は、給止水機２の上端側の部位に取り付けられている。

板金製の給止水機２は、縦長の矩形輪郭をした取付け板１１を備えている。取付け板１１は、図１において想像線で示す水田の取水口１０に、それを封鎖する状態に取り付けられる。取付け板１１の下側の中央部分は円形にくり抜かれて、円筒形状をした取水用のゲート口１２が固定されている。ゲート口１２は、取付け板１１の背面（水田側）に突出している。

取付け板１１の前面側（用水路側）には、ゲート口１２を開閉するための円形輪郭をしたゲート蓋１３が配置されている。ゲート蓋１３は、取付け板１１の前面の左右に固定した縦ガイド枠１４、１５にガイドされて、上下方向にスライド可能である。図１（ａ）において実線で示す位置はゲート蓋１３の閉じ位置であり、ゲート口１２よりも上方に移動した位置が、ゲート口１２を開けた開き位置である。左右の縦ガイド枠１４、１５の下端側の部分には、閉じ位置に降下したゲート蓋１３を取付け板１１の側に押し付け可能なくさび機構部１６、１７が取り付けられている。これにより、ゲート蓋１３をがたつき無く閉じ位置にガイドして、確実にゲート口１２を封鎖できる。

ゲート蓋１３は、昇降シャフト１８の下端部に固定されている。昇降シャフト１８は、取付け板１１の上縁板部分１１ａに、昇降可能に取り付けられている。上縁板部分１１ａの上面には取水制御盤４が取り付けられており、昇降シャフト１８は取水制御盤４のケースを貫通して上方に延びている。昇降シャフト１８の上端はＴ形状の取手１８ａとなっている。取水制御盤４のケース内には、開閉用モータ１９が取り付けられている。開閉用モータ１９によって昇降シャフト１８が昇降し、その下端に取り付けられているゲート蓋１３も一緒に昇降して、ゲート口１２が開閉される。開閉用モータ１９の回転を昇降シャフト１８の昇降に変換するための伝達機構としては、例えば、ウォームギヤ対、ラック・ピニオン機構などが使用される。

取付け板１１の左右の縦縁部分の背面側には、それぞれ、左右に張り出し可能な幅調整板２１、２２が取り付けられている。幅調整板２１、２２は、下端から上端に向かって左右の外方に張り出したテーパー形状をしている。また、幅調整板２１、２２は、上下に、取付け板１１の幅方向に水平に延びる長孔形状のガイド穴２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが形成されている。これらのガイド穴２１ａ〜２２ｂのそれぞれには、不図示の蝶ねじが背面側から通されて取付け板１１にねじ込み固定されている。

蝶ねじを緩めると、左右の幅調整板２１、２２をそれぞれ横方にスライドさせて張り出し量を調整できる。これにより、取付け幅の異なる取水口１０に対しても、確実に、給止水機２を取り付け可能である。

次に、水位計３は、フロートスイッチ３１と、フロートスイッチ３１が吊り下げられている支持腕３２と、支持腕３２が取り付けられている支持棒３３とを備えている。支持棒３３は水田の所定の位置に突き刺して垂直に設置できる。支持腕３２は支持棒３３に沿って上下方向に取付け高さを調整できる。支持腕３２の取付け高さを調整することにより、所望の水田水位を検出できるように、フロートスイッチ３１の設置高さを調整できる。フロートスイッチ３１の出力は、リード線３４を介して取水制御盤４に供給される。

（制御系）
図２は上記構成の取水管理装置１の制御系を示すブロック図である。取水制御盤４には、開閉用モータ１９のモータ駆動回路２０と共に、電池電源５、電源回路６、タイマー７、および取水制御部８が配置されている。電池電源５は例えば４．５ｖの電池電源であり、電源回路６は４．５Ｖの電源電圧を１２Ｖに昇圧する昇圧回路を備えている。昇圧後の電力が、モータ駆動回路２０、取水制御部８、タイマー７などに供給される。

タイマー７は、夜間の時間帯を取水時間帯として設定するためのタイマーであり、取水開始時刻および取水終了時刻の設定および変更が可能である。本例では、取水時間帯として、深夜１２時から日の出前の時刻、例えば朝６時までの時間帯を設定できる。具体的には、取水開始時刻と取水終了時刻の２種類の時刻の設定および変更が可能である。

（取水管理動作の例）
例えば、タイマー７に、取水開始時刻として深夜零時、取水終了時刻として朝の６時を設定しておく。取水制御部８は、取水開始時刻の深夜零時になると、タイマー７の出力に基づき開閉用モータ１９を駆動して、ゲート蓋１３を上昇させてゲート口１２を開ける。これにより取水口１０が開き、水田への取水が開始される。取得終了時刻の朝６時になると、タイマー７の出力に基づき取水制御部８は開閉用モータ１９を逆方向に駆動して、ゲート蓋１３を降下させて、ゲート口１２を再び閉じる。これにより、水田への取水が終了する。

水田への取水が、水温差の少ない夜間、特に、水温差が殆ど生じない深夜から日の出前の間の時間帯において行われる。よって、水田水温、用水路水温を検出することなく、簡単で廉価な構成により、水温差のない状態で水田に取水を行うことができる。

ここで、取水制御部８は、取水時間帯において、水位計３の出力に基づき、水田の取水状態を監視する。水田水位が満水状態の水位に達したことが検出されると、開閉用モータ１９を駆動して、ゲート蓋１３を降下させて、ゲート口１２を閉じる。これにより、過剰な取水が行われることを防止できる。また、取水制御部８は、設定された取水時間帯の間だけ、水田水位を監視すればよい。

（取水管理装置の別の例）
ここで、上記構成の取水管理装置１に、用水路から取水口１０に供給される水の汚染状態を検出するための汚染状態測定器を付設することができる。例えば、汚染状態測定器として、放射能汚染状態を検出する放射能測定器を付設することができる。図２には、想像線により、放射能測定器９を付設した場合を示してある。

この場合には、取水制御部８は、取水時間帯において、放射能測定器９の出力に基づき、用水路を流れる水の放射能汚染レベルを監視する。放射能汚染レベルが所定値を超える場合には、取水終了時刻を待たず、直ちに、取水を停止する。また、取水開始時刻において、放射能汚染レベルが所定値以上の場合には、取水されないように、ゲート蓋１３を閉じ位置のままとする。これにより、汚染水が水田に取り込まれることを防止できる。

なお、汚染状態計測の対象の汚染物質としては、人体に有害な重金属、有機化合物、無機化合物などであってもよい。

１取水管理装置
２給止水機
３水位計
４取水制御盤
５電池電源
６電源回路
７タイマー
８取水制御部
９放射能測定器
１０取水口
１１取付け板
１１ａ上縁板部分
１２ゲート口
１３ゲート蓋
１４縦ガイド枠
１５縦ガイド枠
１６くさび機構部
１７くさび機構部
１８昇降シャフト
１８ａ取手
１９開閉用モータ
２０モータ駆動回路
２１幅調整板
２１ａガイド穴
２１ｂガイド穴
２２幅調整板
２２ａガイド穴
２２ｂガイド穴
３１フロートスイッチ
３２支持腕
３３支持棒
３４リード線

Claims

水田の取水口を開閉するために当該取水口に取り付けて使用される給止水機と、
水田の水位を計る水位計と、
夜間の所定の時間帯を取水時間帯として設定可能なタイマーと、
前記水位計の出力および前記タイマーの出力に基づき、前記給止水機を駆動制御する取水制御部と、
電池電源と、
前記電池電源の電圧を昇圧して前記給止水機、前記取水制御部および前記タイマーに供給する昇圧回路と、
を有しており、
前記取水制御部は、
前記取水時間帯の間だけ、前記水位計の出力に基づき、水田の水位を監視し、
前記取水時間帯の開始時刻に取水が開始し、前記取水時間帯の終了時刻に取水が終了し、前記水位が満水状態の水位に達したことが検出されると、前記終了時刻の前であっても取水が終了するように、前記給止水機を駆動制御するようになっており、
前記給止水機は、
前記取水口を封鎖する状態に取り付けられる取付け板と、
前記取付け板に開けた取水用のゲート口を開閉するために、前記取付け板にスライド可能に取り付けたゲート蓋と、
前記ゲート蓋をスライドさせるためのモータと、
前記取付け板の左右の縁部から、それぞれ、外方に張り出し可能な取付け幅調整板と、
を備えており、
前記取付け幅調整板の張り出し量を、前記縁部の上端部から下端部に向かって、漸減あるいは漸増するように調整可能であり、
前記モータは、昇圧された前記電池電源によって駆動される水田の取水管理装置。