JP7572931B2 - 水位センサの設置構造 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 試験設置の説明会（北陸農政局 関川用水農業水利事業所）２０２１年２月１６日開催〔刊行物等〕 試験設置の利用者対象説明会（新潟県上越市）２０２１年３月１日開催〔刊行物等〕 新潟県上越市内 ２０２１年４月２６日設置

この発明は、水位センサの設置構造に関し、特にたとえば、圃場の水位を検出する水位センサの設置構造に関する。

従来のこの種の水位センサの設置構造の一例が特許文献１に開示される。特許文献１の技術では、圃場に単管パイプ（棒状の固定具）を突き刺し、自在クランプ等を用いて、この単管パイプに水位センサ（センサ端末）の筐体を連結固定することで、水位センサが圃場に立設される。

特開２０２０－１０３０９９号公報

特許文献１の技術では、給水栓からの給水時および強風時などに用水に発生する波の影響により、水位センサの読取値が振動して、圃場の水位を正確に測定（検出）できない場合があった。また、水位センサを圃場に突き立てるので、水位センサの筐体内に土が入り込み、センサ部に土が付着することで誤測定される場合があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、水位センサの設置構造を提供することである。

この発明の他の目的は、水位センサの検出精度を高めることができる、水位センサの設置構造を提供することである。

第１の発明は、圃場の水位を検出する水位センサの設置構造であって、圃場水の静電容量または圧力の変化を利用して圃場の水位を検出するセンサ部と、センサ部を収容する縦筒状の筐体とを備える水位センサ、厚み方向に貫通する複数の孔を有し、筐体を囲繞するように下端部が圃場に埋め込まれて立設された防護筒、および筐体を保持するセンサ保持部を有する設置台を備える、水位センサの設置構造である。

第１の発明では、水位センサの設置構造は、水位センサ、防護筒および設置台を備える。水位センサは、圃場の水位を検出するセンサ部と、センサ部を収容する縦筒状の筐体とを備える。また、防護筒は、下端部が圃場に埋め込まれることで圃場に立設され、水位センサの筐体を囲繞するように設けられる。この防護筒には、厚み方向に貫通する複数の孔が形成されており、これら複数の孔は、用水の出入口として用いられる。また、設置台は、筐体を保持するセンサ保持部を有する。

第１の発明によれば、水位センサを防護筒によって囲繞するので、水位センサは、給水時および強風時などに発生する波の影響を受け難くなり、水位センサの読取値を安定させることができる。また、水位センサを防護筒によって囲繞すると共に設置台によって保持することで、水位センサが土壌に埋没することが防止され、センサ部に土が付着することによる誤測定を防止できる。したがって、水位センサの検出精度を高めることができる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、センサ保持部には、筐体の下端部が着脱可能に嵌め入れられる。

第２の発明によれば、センサ保持部に筐体の下端部を嵌め入れるだけで、水位センサを正確に設置できる。つまり、水位センサの設置が容易となり、かつ水位センサの設置精度を高めることができる。また、センサ保持部から筐体の下端部を引き抜くだけで、水位センサを取り外すことができる。つまり、水位センサの撤去も容易となる。

第３の発明は、第２の発明に従属し、防護筒は、側壁と底壁とを有する有底筒状に形成される。また、設置台は、底壁に取り付けられている。

第４の発明は、第２または第３の発明に従属し、設置台は、センサ保持部の高さ位置を調整可能に設けられる。

第４の発明によれば、水位センサをより正確に設置することができる。

第５の発明は、第２から第４のいずれかの発明に従属し、防護筒の上端部と筐体の上端部とを連結するように設けられ、防護筒に対する筐体の横ずれを防止する位置決め部材をさらに備える。

第５の発明によれば、水位センサの上端部の横ずれ（傾き）を確実に防止できるので、水位センサの設置精度および検出精度をより高めることができる。

第６の発明は、第１の発明に従属し、設置台は、筐体の上端部を保持するセンサ保持部と、センサ保持部と防護筒の上端部とを連結する連結部とを有する。

第７の発明は、第１から第６のいずれかの発明に従属し、防護筒の内周面に設けられ、複数の孔から当該防護筒内への泥の侵入を防ぐ遮泥フィルタをさらに備える。

第７の発明によれば、防護筒内への泥の侵入を防ぐことができるので、水位センサのセンサ部に泥が付着することによる誤測定を防止できる。

第８の発明は、第１から第７のいずれかの発明に従属し、防護筒から外方に突出するアンカをさらに備える。

第８の発明によれば、軟弱な圃場に防護筒を立設した場合でも、防護筒が浮き上がって傾いてしまうこと等を防止でき、圃場に対する防護筒（延いては水位センサ）の設置精度を向上できる。

第９の発明は、第１から第８のいずれかの発明に従属し、防護筒の上部開口を覆うカバーをさらに備える。

第９の発明によれば、除草および耕転などで草切れおよび土などの異物が飛散しても、その飛散した異物が防護筒内に入り込むことが防止される。したがって、水位センサのセンサ部に草切れおよび土などの異物が付着することによる誤測定を防止でき、水位センサの検出精度をより高めることができる。

第１０の発明は、第１から第９のいずれかの発明に従属し、圃場は、当該圃場を区画する畦畔に設けられた圃場拡張部を含む。そして、この水位センサの設置構造は、圃場拡張部に設けられる。

第１０の発明によれば、水位センサが給水時の水位変動の影響をより受け難くなるので、水位センサの検出精度をより高めることができる。また、防護筒および設置台の設置状態が安定するため、農閑期などに水位センサの撤去および再設置を行っても、水位センサを同じ位置により正確に設置できる。さらに、圃場の耕作領域内にはみ出さないので、水位センサ等が農作業の邪魔になり難い。

この発明によれば、給水時および強風時などに発生する波の影響を受け難くなり、また、センサ部に土が付着することによる誤測定を防止できるので、水位センサの検出精度を高めることができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う後述の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の一実施例である水位センサの設置構造を適用した圃場水管理システムを示す図解図である。 電動アクチュエータの内部構造を示す断面図である。 水位センサを示す図解図である。 水位センサの設置構造を示す断面図である 防護筒および設置台を示す断面図である。 防護筒の外観を示す斜視図である。 この発明の他の実施例の水位センサの設置構造を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施例の水位センサの設置構造を示す断面図である。 この発明のさらに他の実施例の水位センサの設置構造を示す断面図である。

図１を参照して、この発明の一実施例である水位センサの設置構造６０（以下、単に「設置構造６０」と言う。）は、圃場水管理システム１０（以下、単に「システム１０」と言う。）において、水位センサ５０を設置する際に適用される。詳細は後述するように、この設置構造６０は、圃場１００の水位を検出する水位センサ５０を含み、水位センサ５０を防護筒６２によって囲繞すると共に設置台６４によって保持することで、水位センサ５０の検出精度を高めている。

先ず、設置構造６０の具体的な説明に先立ち、システム１０の構成の一例について簡単に説明する。ただし、システム１０の構成（給水栓１２、落水口１４および電動アクチュエータ１６の構成など）については、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。

図１に示すように、システム１０は、圃場１００の水管理を遠隔操作または予め記憶されたプログラムに基づく自動制御などによって行う圃場用設備である。この実施例では、システム１０は、給水栓１２と落水口１４とを備え、給水栓１２および落水口１４のそれぞれには、電動アクチュエータ１６が取り付けられる。つまり、給水栓１２および落水口１４の変位機構を駆動する電動アクチュエータとしては、同じ構造を有する電動アクチュエータ１６が用いられる。

また、この実施例では、システム１０は、畦畔１０２によって区画された複数の耕作区を含むシステムとなっている。給水栓１２および落水口１４のそれぞれは、各耕作区に設置され、これらに取り付けられた各電動アクチュエータ１６は、特定小電力無線規格（９２０ＭＨｚ帯）に従った無線通信方法によって中継機（親機）と無線通信可能に接続される。そして、各電動アクチュエータ１６は、この中継機およびネットワーク上に設けられた管理サーバ等を経由して、ユーザが所有するスマートフォン、タブレット端末、ＰＤＡおよびＰＣのような遠隔操作端末と無線通信可能に接続される。ただし、電動アクチュエータ１６は、中継機を介さずに、管理サーバまたは遠隔操作端末などの外部機器と無線通信を行うようにしてもよい。

なお、この無線通信においては、クラウドコンピューティングを利用するとよい。たとえば、各電動アクチュエータ１６で取得された情報（給水栓１２のバルブ開度および落水口１４の排水口高さなどの給水栓１２および落水口１４の状態に関する情報、および水位センサ５０から受信した圃場１００の水位などのセンサ情報など）を管理サーバの一例であるクラウドサーバに随時送信して記憶しておく。ユーザは、遠隔操作端末からクラウドサーバにアクセスすることで、各電動アクチュエータ１６で取得された情報を確認し、遠隔操作端末を用いて各電動アクチュエータ１６を遠隔操作することで、圃場１００の水管理を行うことができる。

給水栓１２は、用水パイプライン１０６から耕作区（圃場１００）への給水を制御するための給水装置であって、弁軸および弁体などを含む変位機構を有する。この実施例では、一般的に広く普及している、弁軸の軸回転に伴い弁軸及び弁体が上下動する方式の給水栓１２を用いている。このような給水栓１２は、畦畔１０２に設けられた給水桝１０４内に配置され、畦畔１０２の下に敷設される用水パイプライン１０６から分岐して圃場１００内まで延びる分岐管１０８の下流側端部に取り付けられる。そして、給水栓１２には、電動アクチュエータ１６が取り付けられ、電動アクチュエータ１６によって給水栓１２の変位機構（弁軸および弁体）が作動される。

一方、落水口１４は、圃場１００からの排水を制御するための排水装置であって、仕切体などを含む変位機構を有する。この実施例では、水位設定機能を有する落水口１４を用いている。簡単に説明すると、落水口１４は、上端開口が排水口として機能する円筒状の仕切体１８を備えており、この仕切体１８が上下動することで、排水口を任意の高さに調整することが可能である。このような落水口１４は、畦畔１０２に設けられた排水桝１１０内に配置され、排水路１１２まで延びる排水管１１４の上流側端部に取り付けられる。そして、落水口１４には、電動アクチュエータ１６が取り付けられ、電動アクチュエータ１６によって落水口１４の変位機構（仕切体）が上下動される。ただし、落水口１４に電動アクチュエータ１６を取り付ける際には、電動アクチュエータの回転軸４６（図２参照）の回転力を上下方向（軸方向）の力に変換して仕切体に伝達可能なアダプタ２０が用いられる。

図１と共に図２を参照して、電動アクチュエータ１６は、円筒状の本体ケース３０を備える。本体ケース３０の上には、太陽電池パネル３２が着脱可能に取り付けられる。太陽電池パネル３２は、屈曲板状の金属製の保持体３４によって所定角度となるように支持される。

また、本体ケース３０の内部には、電子基板３６と、蓄電池３８と、モータ４０およびメインギア４２等を含む駆動機構とが収容される。

電子基板３６には、図示は省略するが、ＣＰＵおよびメモリ等を含む制御部、および無線通信モジュール等を含む無線通信部などが配設される。制御部には、モータ４０、操作パネル４８、無線通信部および水位センサ５０等が電気的に接続される。制御部のＣＰＵは、電動アクチュエータ１６の全体制御を司り、モータ４０等の駆動を制御する。メモリは、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＨＤＤなどを包括的に示したものであり、電動アクチュエータ１６の動作を制御する制御プログラムを記憶したり、ＣＰＵが動作する際のワークエリアとして機能したりする。また、無線通信部は、アンテナ（図示せず）と接続され、このアンテナを介して中継機などの外部機器と無線通信を行う。

蓄電池３８は、太陽電池パネル３２によって発電された電力を蓄電する。モータ４０は、蓄電池３８に蓄えられた電力によって駆動される。このモータ４０の出力軸４０ａの先端部には、小ギア４４が設けられており、メインギア４２は、この小ギア４４と連結されることで、モータ４０からの駆動力を受けて軸線回りに回転する。

メインギア４２は、両ボス型のギアであり、メインギア４２の軸部には、略円柱状の回転軸４６が挿通される。この回転軸４６の下端部には、給水栓１２の弁軸と連結されるカップリング部４６ａが形成される。また、メインギア４２の軸部の内周面には、軸方向に沿って延びるキー溝４２ａが形成され、回転軸４６の外周面には、キー溝４２ａと嵌合される滑りキー４６ｂが軸方向に沿って延びるように形成される。これによって、回転軸４６は、メインギア４２が回転すると共に回転し、かつメインギア４２の軸部に対して軸方向に摺動可能となる。

また、本体ケース３０の外側面には、手動（電動手動）でモータ４０を作動させるための操作パネル４８が設けられる。操作パネル４８には、主電源スイッチ、上昇ボタン、下降ボタン、および電動アクチュエータ１６の動作モード（遠隔モード、自動モードまたは手動モード等）を切り替えるための選択ボタン等が適宜設けられる。この操作パネル４８には、水位センサ５０から延びる配線５８を接続するための接続端子なども設けられる。

上述のような電動アクチュエータ１６を取り付けた給水栓１２においては、たとえば、ユーザが遠隔操作端末を用いて管理サーバにアクセスし、給水栓１２を全閉、全開または任意の開度とするため等の操作指示（制御信号）を送信すると、この操作指示に応じた制御信号が管理サーバから中継機を介して電動アクチュエータ１６に対して送信される。電動アクチュエータ１６の制御部は、受信した制御信号に応じてモータ４０を駆動させる。このモータ４０の駆動力は、メインギア４２に伝達されて、メインギア４２と共に回転軸４６が回転する。これにより、回転軸４６に固定的に連結された給水栓１２の弁軸に対して、回転力が付与される。回転力が加えられた弁軸は、送りねじ機構によって上下動され、弁体が全開位置および全閉位置などに移動される。

同様に、電動アクチュエータ１６を取り付けた落水口１４においては、ユーザが落水口１４の排水口高さ（仕切体１８の高さ位置）を設定するための操作指示を送信すると、電動アクチュエータ１６の制御部は、制御信号に応じてモータ４０を駆動させ、落水口１４の排水口高さを変更する。

図１に戻って、圃場１００には、給水栓１２および落水口１４の周辺位置において、水位センサ５０（センサ端末）が設けられる。水位センサ５０としては、たとえば、用水（圃場水）の静電容量または圧力の変化を利用して圃場水位を計測するセンサを用いるとよい。

簡単に説明すると、水位センサ５０は、図３に示すように、硬質塩化ビル等の合成樹脂によって形成される縦筒状の筐体５２を備える。筐体５２の呼び径（内径）は、たとえば４０ｍｍである。この筐体５２内には、圃場１００の水位を検出するセンサ部５４（センサ基板）が、ねじ等によって固定された状態で収容される。筐体５２の下端部には、用水の出入口となるスリット５２ａが上下方向に延びるように形成される。また、筐体５２の下端部外周面には環状の標線５２ｂが設けられ、水位センサ５０を設置する際には、この標線５２ｂの高さ位置と圃場１００の上面（田面）の高さ位置とが合わせられる。さらに、筐体５２の上端部には、筐体５２の上端開口を封止するキャップ５６（図４参照）が設けられる。

また、図示は省略するが、圃場１００には、用水の温度を検出する水温センサ、気温を検出する気温センサ、湿度を検出する湿度センサ、気圧を検出する圧力センサ、土壌水分を検出する土壌水分センサ、土壌の温度を検出する地温センサ等のセンサが適宜設けられてもよい。この実施例の水位センサ５０としては、圃場１００の水位に加えて、その水温を検出可能な水位水温センサが用いられる。

このような水位センサ５０は、たとえばＲＳ－４８５規格に準拠した配線５８（信号ケーブル）によって、電動アクチュエータ１６の電子基板３６と接続される。そして、水位センサ５０で検出された水位および水温に関するセンサ情報は、電動アクチュエータ１６の電子基板３６に入力される。また、水位センサ５０のセンサ部５４を作動させるための電源としては、電動アクチュエータ１６の蓄電池３８に蓄えられた電力が用いられ、この電力は電子基板３６から水位センサ５０に対して供給される。水位センサ５０の電源として電動アクチュエータ１６が備える太陽電池パネル３２および蓄電池３８を用いることで、水位センサ５０に乾電池などの電源を別途設ける必要がなくなり、電池交換などの手間が不要となる。

ここで、水位センサ５０は、上述のように配線５８によって電動アクチュエータ１６と接続されるため、電動アクチュエータ１６の近傍位置に設置することが好ましい。しかし、給水栓１２の近くに水位センサ５０を設置すると、給水時に生じる波によって水位センサ５０の読取値が振動して、圃場１００の水位を正確に検出できない場合がある。強風時に発生する波についても同様のことが言える。また、スリット５２ａから筐体５２内に土が入り込んでセンサ部５４に土が密着することで、水位が誤測定される場合もある。さらに、不安定な土壌に水位センサ５０を設置するため、水位センサ５０の設置精度を高めたいという要望もある。

そこで、この実施例では、以下に示す設置構造６０を採用することで、水位センサ５０の検出精度を高めるようにした。以下、図４～図６を参照して、設置構造６０の構成について具体的に説明する。

図４に示すように、設置構造６０は、水位センサ５０、水位センサ５０を囲繞するように圃場１００に立設された防護筒６２、および防護筒６２内に設けられて水位センサ５０を保持する設置台６４を備える。

図４～図６に示すように、防護筒６２は、円筒状の側壁７０と円板状の底壁７２とを備える有底筒状に形成され、下端部が圃場１００に埋め込まれることで圃場１００に立設される。防護筒６２の側壁７０および底壁７２には、厚み方向に貫通する複数の孔７０ａが管壁全体に分散して形成される。複数の孔７０ａは、用水の出入口として用いられる。孔７０ａの径は、たとえば３ｍｍから２０ｍｍである。さらに、底壁７２には、後述するボルト８２ａを挿通するための複数の挿通孔（図示せず）が周方向に所定間隔で並ぶように形成される。また、側壁７０の外周面には、環状の標線７０ｂが設けられる。この標線７０ｂは、設置台６４に設置された状態の水位センサ５０の標線５２ｂと同じ高さ位置に設けられ、防護筒６２を圃場１００に立設する際には、この標線７０ｂの高さ位置と圃場１００の上面の高さ位置とが合わせられる。

防護筒６２の呼び径は、水位センサ５０の筐体５２を内部に挿通可能な大きさであれば特に限定されないが、たとえば１５０ｍｍ～２００ｍｍに設定される。また、防護筒６２の高さ寸法（軸方向長さ）は、防護筒６２の上端面が圃場１００に溜められる用水の最大水位と同じまたは少し上の高さ位置にくるように設定され、たとえば３５０～４５０ｍｍに設定される。なお、この実施例では、水位センサ５０の上端部が防護筒６２の上端面よりも上方に突出しているが、防護筒６２の上端面は、水位センサ５０の上端面と同じ高さ位置または水位センサ５０の上端面よりも上方の高さ位置にあっても構わない。また、防護筒６２の標線７０ｂから下の部分（圃場１００に埋められる部分）の軸方向長さは、圃場１００に防護筒６２をしっかりと固定できるように、たとえば１００ｍｍ～２００ｍｍに設定される。

このような防護筒６２は、たとえば、硬質ポリ塩化ビニルおよびポリエチレン等の合成樹脂製の有孔管と有底短筒状のキャップ部材とを接着接合等することで形成することができる。ただし、有孔管とキャップ部材とは、着脱可能に嵌め合わされるだけでもよい。つまり、側壁７０は、底壁７２に対して着脱可能に接続されていてもよい。また、防護筒６２の大きさ、形状および材質などは、水位センサ５０の周囲を覆うように立設でき、かつ、強風などに耐え得る所定の強度を有するものであれば、特に限定されない。

また、防護筒６２の下端部には、外方に突出するアンカ７４が設けられる。アンカ７４は、たとえば、ステンレス製のアングル材を防護筒６２の外側面下端部にボルト等の締結部材を用いて固定することで設けられる。このようなアンカ７４を防護筒６２に設けておくことで、軟弱な圃場１００に防護筒６２を立設した場合でも、防護筒６２が浮き上がって傾いてしまうこと等を防止でき、圃場１００に対する防護筒６２（延いては水位センサ５０）の設置精度を向上できる。

図４および図５に示すように、設置台６４は、水位センサ５０の筐体５２を保持するセンサ保持部７６を備え、防護筒６２の底壁７２に取り付けられる。この実施例では、センサ保持部７６は、短円筒状に形成され、センサ保持部７６の下端部には、内方に突出する環状突起状の係止部７６ａが形成される。センサ保持部７６の内径は、筐体５２が着脱可能であってかつ装着された筐体５２が傾くことがないように、筐体５２の外径と略同じ大きさに設定され、たとえば４８ｍｍである。また、センサ保持部７６の係止部７６ａから上の部分の軸方向長さは、装着された筐体５２が傾くことがないように、たとえば４０ｍｍ～７０ｍｍに設定される。

また、設置台６４は、センサ保持部７６の下端部から外方に突出する鍔状の固定部８０が形成される。この固定部８０には、後述するボルト８２ａを挿通するための複数の挿通孔（図示せず）が周方向に所定間隔で並ぶように形成される。

防護筒６２の底壁７２に設置台６４を取り付ける際には、ボルト８２ａおよびナット８２ｂ等の締結部材を用いる。すなわち、防護筒６２の底壁７２および設置台６４の固定部８０に形成された挿通孔にボルト８２ａを挿通すると共に、ナット８２ｂで締め付けることで、防護筒６２の底壁７２に設置台６４を固定する。この際、ボルト８２ａには、所定の軸方向長さを有する円筒状のスペーサ８４が外嵌めされる。このスペーサ８４の軸方向長さを変更することで、センサ保持部７６の高さ位置を調整することができる。すなわち、設置台６４は、センサ保持部７６の高さ位置を調整可能に設けられている。

そして、水位センサ５０は、筐体５２の下端部がセンサ保持部７６に着脱可能に嵌め入れられると共に、筐体５２の下端が係止部７６ａに係止されることで、設置台６４によって直立状態で保持される。なお、防護筒６２に設置台６４を取り付ける際には、センサ保持部７６に水位センサ５０を仮装着して、水位センサ５０の標線５２ｂの高さ位置と防護筒６２の標線７０ｂの高さ位置とが一致するように、センサ保持部７６の高さ位置を調整しておくとよい。これにより、設置台６４が取り付けられた防護筒６２を圃場１００に立設した後、設置台６４のセンサ保持部７６に筐体５２の下端部を嵌め入れるだけで、水位センサ５０の設置作業が完了する。

このような設置構造６０においては、水位センサ５０の周囲が防護筒６２によって覆われているため、給水時および強風時などに発生する波が水位センサ５０に到達することを防止でき（つまり水位変動を緩和でき）、正確で安定した水位計測が可能となる。また、水位センサ５０を設置台６４によって保持しており、防護筒６２によって水位センサ５０の下端部が土壌に埋没することが防止されるので、センサ部５４に土が付着することによる誤測定が防止される。特に、スペーサ８４を用いて設置台６４を防護筒６２の底壁７２から底上げしておく（つまり水位センサ５０の下端を防護筒６２の下端から浮かせておく）ことで、仮に防護筒６２内に泥などの異物が侵入しても、異物は底壁７２上に溜まり、水位センサ５０に悪影響を及ぼすことが低減される。

また、上述のような防護筒６２および設置台６４は、時期を問わず圃場１００に常設しておくとよい。一方、水位センサ５０は、冬季などの農閑期には、圃場１００から撤去して保管庫などに保管しておくとよい。水位センサ５０は、センサ保持部７６から下端部を引き抜くだけで取り外すことができるので、撤去作業を容易に行うことができる。また、防護筒６２および設置台６４を一度しっかりと設置しておけば、センサ保持部７６に筐体５２の下端部を嵌め入れるだけで、水位センサ５０を同じ位置に正確に設置できる。すなわち、水位センサ５０の撤去作業および設置作業を容易に行うことができ、かつ、圃場１００に対する水位センサ５０の設置精度も向上させることができる。

なお、防護筒６２の側壁７０が底壁７２に対して着脱可能に接続されている場合には、冬季などの農閑期において、防護筒６２の側壁７０部分も圃場１００から撤去して保管庫などに保管しておくこともできる。また、底壁７２上に異物が溜まった場合には、側壁７０部分を取り外すことで、底壁７２上の異物を容易に除去することができる。

以上のように、この実施例によれば、水位センサ５０を防護筒６２によって囲繞するので、水位センサ５０は、給水時および強風時などに発生する波の影響を受け難くなり、センサ部５４の読取値が安定する。また、水位センサ５０を防護筒６２によって囲繞すると共に設置台６４によって保持することで、水位センサ５０が土壌に埋没することが防止され、センサ部５４に土が付着することによる誤測定を防止できる。したがって、水位センサ５０の検出精度を高めることができる。

なお、上述の実施例では、防護筒６２の側壁７０として、管壁に複数の孔７０ａが分散配置された有孔管を用いたが、孔７０ａの形状、大きさ、形成位置および数などは、適宜変更可能である。たとえば、管壁に無数の孔が形成された網目構造を有するネトロン（登録商標）パイプによって防護筒６２の側壁７０を形成することもできる。

また、図７に示す実施例のように、防護筒６２の内面側には、遮泥フィルタ９０を設けることもできる。遮泥フィルタ９０は、防護筒６２の孔７０ａよりも小さな小孔を無数に有しており、たとえば、円筒状に形成されて側壁７０の内周面を覆うように設けられる。遮泥フィルタ９０としては、合成樹脂製の不織布などを用いるとよい。

このように、防護筒６２の側壁７０の内周面に遮泥フィルタ９０を設けることで、側壁７０の孔７０ａから防護筒６２内への泥の侵入を防ぐことができるので、水位センサ５０のセンサ部５４に泥が付着することによる誤測定を防止できる。したがって、水位センサ５０の検出精度をより高めることができる。また、防護筒６２の側壁７０に対して遮泥フィルタ９０を着脱可能としておけば、遮泥フィルタ９０が目詰まりしたとき等に、防護筒６２から遮泥フィルタ９０を取り外して洗浄することで、遮泥フィルタ９０を繰り返し何度も使用することが可能となる。

なお、図７では、分かり易くするため、水位センサ５０の図示を省略している。また、上述の実施例と共通する部分については、同じ参照番号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。重複する説明を省略等することは、後述する他の実施例についても同様である。

また、上述の実施例では、水位センサ５０の下端部を設置台６４によって保持するだけであったが、図８に示す実施例のように、位置決め部材９２をさらに設けることもできる。位置決め部材９２は、水位センサ５０の筐体５２の横方向の動きを規制して、防護筒６２に対する筐体５２の横ずれを防止するための部材であり、防護筒６２の側壁７０の上端部と水位センサ５０の筐体５２の上端部とを連結するように設けられる。たとえば、位置決め部材９２は、筐体５２の上端部に外嵌めされるリング状の保持部９２ａと、保持部９２ａと防護筒６２の側壁７０の上端部とを連結する連結部９２ｂとを備える。連結部９２ｂの防護筒６２側の端部は、側壁７０の上端部に固定される。保持部９２ａの内径は、筐体５２が軸方向に着脱可能なように、筐体５２の外径と略同じ大きさに設定するとよい。これにより、位置決め部材９２の上方から保持部９２ａおよび設置台６４のセンサ保持部７６に水位センサ５０を抜き差しするだけで、水位センサ５０の撤去作業および設置作業を容易に行うことができる。

このように、防護筒６２の上端部と水位センサ５０の上端部とを連結して水位センサ５０の横方向の動きを規制する位置決め部材９２を設けることで、強風時においても、水位センサ５０の上端部の横ずれ（傾き）が確実に防止されるので、水位センサ５０の設置精度および検出精度をより高めることができる。

なお、図示は省略するが、位置決め部材９２の保持部９２ａは、縮径可能（締付可能）に形成しておくこともできる。たとえば、保持部９２ａの周方向の一部に切欠きを形成しておき、締付部を締め付けることで保持部９２ａが縮径される構成を採用するとよい。これにより、保持部９２ａによって筐体５２を締め付けるようにして、保持部９２ａの内周面と筐体５２の外周面とをしっかりと密着させることができるので、位置決め部材９２によって水位センサ５０の上下方向の動きも規制できる。したがって、水位センサ５０の上下方向の位置決め（特に抜け止め）も適切に行うことができ、水位センサ５０の設置精度および検出精度をより高めることができる。

さらに、図８に示す実施例のように、防護筒６２の上部開口を覆うカバー９４を設けることもできる。カバー９４は、たとえば、中央部から周縁部に向かって下り勾配となる（つまり上方に向かうに従い縮径する）テーパ状に形成され、防護筒６２上に載置される。なお、この実施例では、水位センサ５０の上端部が防護筒６２の上端面よりも上方に突出しているので、カバー９４の中央部には水位センサ５０が挿通される開口が形成される。

このように、防護筒６２の上部開口を覆うカバー９４を設けることで、除草および耕転などで草切れおよび土などの異物が飛散しても、その飛散した異物が防護筒６２内に入り込むことが防止される。したがって、水位センサ５０のセンサ部５４に草切れおよび土などの異物が付着することによる誤測定を防止でき、水位センサ５０の検出精度をより高めることができる。なお、位置決め部材９２の連結部９２ｂを円環板状に形成することで、位置決め部材９２（連結部９２ｂ）をカバーとして兼用することもできる。

また、上述の実施例では、設置台の一例として、水位センサ５０の筐体５２の下端部を保持する設置台６４を例示したが、設置台の態様はこれに限定されない。たとえば、図９に示す実施例のように、筐体５２の上端部を保持する設置台９６を用いることもできる。簡単に説明すると、設置台９６は、筐体５２の上端部に外嵌めされるリング状のセンサ保持部９６ａを備える。センサ保持部９６ａは、周方向の一部に切欠きを有しており、締付部９６ｂを締め付けることで縮径可能である。また、設置台９６は、センサ保持部９６ａと防護筒６２の側壁７０の上端部とを連結する連結部９６ｃを備え、この連結部９６ｃの防護筒６２側の端部は、側壁７０の上端部に固定される。そして、センサ保持部９６ａに水位センサ５０の筐体５２の上端部を嵌め入れ、センサ保持部９６ａによって筐体５２の上端部を締め付けるようにして、センサ保持部９６ａの内周面と筐体５２の外周面とをしっかりと密着させることで、設置台９６によって水位センサ５０が直立状態で保持される。

図９に示す実施例においても、上述の実施例と同様に、水位センサ５０を防護筒６２によって囲繞すると共に設置台９６によって保持するので、水位センサ５０は、給水時および強風時などに発生する波の影響を受け難くなる。また、水位センサ５０が土壌に埋没することが防止されるので、センサ部５４に土が付着することによる誤測定が防止される。したがって、水位センサ５０の検出精度を高めることができる。

なお、図９に示す実施例では、センサ保持部９６ａで筐体５２の上端部を締め付けるようにして水位センサ５０を保持するようにしたが、筐体５２の外側面に突出部（ストッパ）を設け、この突出部をセンサ保持部９６ａの上端で係止することで、水位センサ５０を保持することもできる。また、設置台９６の連結部９６ｃを円環板状に形成することで、設置台９６（連結部９６ｃ）を防護筒６２の上部開口を覆うカバーとして兼用することもできる。

さらに、上述の実施例では、畦畔１０２で区画された圃場１００の耕作領域内に設置構造６０を設けたが、これに限定されない。図示は省略するが、畦畔１０２を掘削する等して、畦畔１０２に圃場１００の耕作領域と連通する圃場拡張部を設け、この圃場拡張部に設置構造６０を設けることもできる。

圃場拡張部に設置構造６０を設けることで、給水時の水位変動の影響をより受け難くなり、水位センサ５０の検出精度をより高めることができる。また、防護筒６２および設置台６４,９６の設置状態が安定するため、農閑期などに水位センサ５０の撤去および再設置を行っても、水位センサ５０を同じ位置により正確に設置できる。つまり、水位センサ５０の設置精度をより高めることができ、延いては水位センサ５０の検出精度をより高めることができる。さらに、設置構造６０が圃場１００の耕作領域内にはみ出さないので、農作業の邪魔になり難い。

さらにまた、上述の実施例では、設置台６４を防護筒６２の底壁７２に固定するようにしたが、設置台６４は、防護筒６２から独立（分離）させて設置することもできる。たとえば、圃場拡張部に設置構造６０を設ける場合には、圃場拡張部をコンクリート等で形成することもできる。そして、防護筒６２には底壁７２を設けずに、圃場拡張部を形成するコンクリートに設置台６４を固定するとよい。防護筒６２と設置台６４とを分離させておくことで、仮に、防護筒６２に農機等がぶつかって防護筒６２が少し傾くような事態が生じても、設置台６４および水位センサ５０にその影響が及ぶことを防止できる。

なお、上で挙げた寸法などの具体的数値および具体的形状などは、いずれも単なる一例であり、製品の仕様などの必要に応じて適宜変更可能である。

１０ …圃場水管理システム
１２ …給水栓
１４ …落水口
１６ …電動アクチュエータ
５０ …水位センサ
５２ …筐体
５４ …センサ部
６０ …水位センサの設置構造
６２ …防護筒
６４,９６ …設置台
７６ …センサ保持部
９０ …遮泥フィルタ
９２ …位置決め部材
９４ …カバー
１００ …圃場

Claims (10)

1. 圃場の水位を検出する水位センサの設置構造であって、
   圃場水の静電容量または圧力の変化を利用して前記圃場の水位を検出するセンサ部と、前記センサ部を収容する縦筒状の筐体とを備える水位センサ、
   厚み方向に貫通する複数の孔を有し、前記筐体を囲繞するように下端部が前記圃場に埋め込まれて立設された防護筒、および
   前記筐体を保持するセンサ保持部を有する設置台を備える、水位センサの設置構造。
2. 前記センサ保持部には、前記筐体の下端部が着脱可能に嵌め入れられる、請求項１記載の水位センサの設置構造。
3. 前記防護筒は、側壁と底壁とを有する有底筒状に形成され、
   前記設置台が前記底壁に取り付けられている、請求項２記載の水位センサの設置構造。
4. 前記設置台は、前記センサ保持部の高さ位置を調整可能に設けられる、請求項２または３記載の水位センサの設置構造。
5. 前記防護筒の上端部と前記筐体の上端部とを連結するように設けられ、前記防護筒に対する前記筐体の横ずれを防止する位置決め部材をさらに備える、請求項２から４のいずれかに記載の水位センサの設置構造。
6. 前記設置台は、前記筐体の上端部を保持する前記センサ保持部と、前記センサ保持部と前記防護筒の上端部とを連結する連結部とを有する、請求項１記載の水位センサの設置構造。
7. 前記防護筒の内面側に設けられ、前記複数の孔から当該防護筒内への泥の侵入を防ぐ遮泥フィルタをさらに備える、請求項１から６のいずれかに記載の水位センサの設置構造。
8. 前記防護筒から外方に突出するアンカをさらに備える、請求項１から７のいずれかに記載の水位センサの設置構造。
9. 前記防護筒の上部開口を覆うカバーをさらに備える、請求項１から８のいずれかに記載の水位センサの設置構造。
10. 前記圃場は、当該圃場を区画する畦畔に設けられた圃場拡張部を含み、
    当該水位センサの設置構造が前記圃場拡張部に設けられた、請求項１から９のいずれかに記載の水位センサの設置構造。

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