JP2021114966A

JP2021114966A - 間断灌水・満水平衡栓

Info

Publication number: JP2021114966A
Application number: JP2020011970A
Authority: JP
Inventors: 元美北野; Motomi Kitano
Original assignee: Kitano Motomi
Current assignee: Kitano Motomi
Priority date: 2020-01-28
Filing date: 2020-01-28
Publication date: 2021-08-10

Abstract

【課題】、水田用自動給水装置を提供する。【解決手段】間断灌水・満水平衡栓は、多段弁１１を特徴とする満水栓７に、逆円錐形フロート１が垂直に動作するリンケージ１７，１８と、逆円錐形フロートと多段弁１１が連動し上昇／下降し、アナログ的に満水位に平衡するリンケージと、逆円錐形フロートが、満水位置まで上昇すると引っ張りバネ１９により多段弁１１を上昇・止水し、渇水位置まで下降すると下降・入水する間断灌水制御リンケージを構成し、１本のピンにより満水平衡モード或は間断灌水モードに切り替わる水田用自動給水装置。【選択図】図２

Description

本発明は、水田の入水を、逆円錐形フロート（1）の浮力のみで、間断灌水（図２，３）、及び、アナログ的な満水平衡（図４）を行う自動灌水装置に関するものである。

生育時期別の一般的な水管理は、非特許文献１の様に、代掻き、田植えから約1ヶ月間、雑草の繁殖を防ぐ為、満水平衡とし、その後、田にヒビが入る程度まで中干し、その後稲の成長の為、満水と乾燥を繰り返す間断灌水を約2ヶ月繰り返されていた。

雨や日照り等の天候、各水田の水持ちや、田植えは1ヶ月程の期間があり、各水田の稲の成長が異なり、水の使用状況が変化し、用水路の水位変動が激しいので、昔は、各々の水田の引水は、話し合いにより、水番等、田んぼに付きっきりで、順次水路に堰を設置し、水が来たら引水し、満水になるのを待ち、給水口を閉じ、堰を撤去し、次の田に供給するという配慮によって実施されてきた。

水田の水位調整装置は特許文献１，２の他、多く開示され、掛け流しで満水平衡を行う為、水田の排水口に設置して水位を調整する水位調整装置は、特許文献３に開示され、間断灌水装置は、特許文献４に開示され、水害を防止する田んぼダムシステムが、特許文献５に開示されている。

実登3320836 （段落番号0010、0013 図4）特開2007-285008 特開2018-057315 特開平10-094338 特開2017-074011

農研機構生育時期別の一般的な水管理

しかしながら、自田の漏水量が把握できない為、個人で出来る合理的漏水対策が出来ないという問題がある。

また、少子高齢化の現代、排水口の高さを満水高さに設定し過剰な水は排水路へ落水し、用水路に堰を設置し、吸水口から常時入水し、自動的にすり切り満水平衡する掛け流し状態の田が多くあり、節水や、下流の水田や、洪水の減災を無視し、肥料や農薬の流出を伴い環境への悪影響があり、さらに、掛け流しは、過剰に水を奪うので、下流の人は水が来ないので困ってしまい、堰を切るので、田は干上がり雑草が茂り稲の生育が阻害され米の収穫量が減る点であり、この様に掛け流しする引水作業は、水の争奪戦となりストレスが大きいという問題がある。

上述した課題を解決するために、本発明の間断灌水・満水平衡栓（図１，２，３，４）は、特許文献１の多段弁を特徴とする満水栓を改良した満水栓（７）に、逆円錐形フロート（１）が垂直に動作するリンケージ（１７，１８）を備え、逆円錐形フロート（１）が、断水位の気水線（４）まで上昇すると、間断灌水の水位検出するアーム（２０）が連動し、引っ張りバネ（１９）により、多段弁を制御する補助アーム（２１）を上昇し、間断灌水の水位検出するアームは、ストッパー（１４）にてそれ以上逆円錐形フロートが上昇しても上昇せず、逆円錐形フロートが、渇水位の気水線（６）まで下降すると、間断灌水の水位検出するアームが連動し、バネにより、多段弁を制御する補助アームを下降し、間断灌水の水位検出するアームは、ストッパーにてそれ以上逆円錐形フロートが下降しても下降しない、間断灌水On/Off制御リンケージを備え、水位検出アーム（２２）が上昇すると、カウンター・バランス（２４）をとった多段弁を制御するアーム（２３）を上昇し、下降すると多段弁を制御するアームを下降する、水位検出アームにアナログ的に連動するリンケージ（１５，１６）を備え、１本のピンを、多段弁を制御する補助アーム（２１）と多段弁を制御するアーム（２３）の間断灌水モード・ピン穴（２５）にて結合する事により、間断灌水モード（図２，３）となり、逆円錐形フロート（１）と水位検出アーム（２２）と間断灌水の水位検出するアーム（２０）と多段弁を制御するアーム（２３）の満水平衡モード・ピン穴（２６）にて結合する事により、満水平衡モード（図４）に切り替わり、さらに１本の多段弁結合ピン穴（１３）のピンを抜き、多段弁制御取り外し用延長アーム（２７）を回し、間断灌水・満水平衡栓（１０）を取り外せ、メンテナンス・モード（図５）となる。

本発明の間断灌水・満水平衡栓（図１，２，３，４）は、満水平衡モード（図４）によって、除草効果の高い満水平衡を放置しても維持し、さらに漏水量と蒸散量との和が満水平衡栓から噴き出す水量となり、漏水量を把握出来、他田と比較することにより、漏水対策の優先度が決定出来る。

また、間断灌水モード（図２，３）によって、稲の成長に必要な間断灌水を、放置出来るので、水の管理の省力化が期待出き、農作業に集中でき、収穫量の増加が期待できる。

また、田に必要以上に入水しないので、掛け流しせず、肥料や農薬の流出が抑制され、農薬の効果が高まり、環境への影響が少なく、節水も期待できる。

また、用水路に可変越流堰（２９）を放置していても、田に必要以上に入水しなく、必要以上の水は全て越流するので、下流の人に迷惑を掛けないので、ストレスの軽減が期待できる。

さらに、畦を高く、排水位を高くする事により、大雨を貯水出来、減災も期待できる。

間断灌水・満水平衡栓の上面図である。間断灌水モードの断水時の説明図である。間断灌水モードの潅水時の説明図である。満水平衡制御モードの説明図である。メンテナンス・モードの説明図である。間断灌水・満水平衡栓の実施方法を示した説明図である。排水口の実施方法を示した説明図である。

本発明の実施形態は図６の様に、田に引水する用水路（２８）に可変越流堰（２９）を設置し、吸水パイプ（３０）に、エルボー１（３１）を介し、用水路の深さより長い止水兼シールド用パイプ（３２）に、ごみシールド網（３３）を取り付け、畦（３４）の中に枡（３５）とＴ分岐継手（３７）とエルボー２（３８）を介し、大量入水パイプ（３９）を付け、入水配管（４０〜４６）と逆円錐形フロート（１）を取り付けた間断灌水・満水平衡栓（１０）を設置し、排水口は、止水（図７）する。

満水栓（７）は、大雨を貯水し、吸水パイプ（３０）より田の水位が高くなった時、逆流するので、逆流防止キャップ（１２）を備え、満水栓の多段弁（１１）は、落差に比例した水圧が下から上に向かって掛り、間断灌水モード（図２，３）時には、引っ張りバネ（１９）の張力で、開閉しなければならなので、カウンター・バランス（２４）が必要となるが、バネの張力を増せば負荷も大きくなるので、逆円錐形のフロート（１）にて少しの水位の変動で浮力が大きく変化し、式1の数式に準ずる口径の弁を複数枚使用し、式２の数式に準ずる力で軽く駆動出来る様にし、ヒステリシスを抑制する。

間断灌水・満水平衡栓（図１，２，３，４）は、逆円錐形フロート（１）が垂直に動作するリンケージ（１７，１８）を備え、満水平衡モード（図４）では、逆円錐形フロート（１）が上昇すると多段弁（１１）が上昇するアナログ的リンケージを備え、間断灌水モード（図２，３）では、逆円錐形フロート（１）が断水位の気水線（４）まで上昇するとバネにより多段弁（１１）を上昇・止水し、逆円錐形フロートが渇水位の気水線（６）まで下降するとバネにより多段弁を下降・入水する間断灌水On/Off制御リンケージリンケージを備え、１本のピンを差し替える事により満水平衡モード（図４）、或は、間断灌水モード（図２，３）に切り替わり、さらに１本のピンにて多段弁の結合を開放すれば満水平衡栓を取り外せメンテナンス・モード（図５）をサポートする。

吸水口には、用水路（２８）の吸水パイプ（３０）に、エルボー１（３１）を介し、水路より高い位置に管先が出る長さの止水兼シールド用パイプ（３２）に、金網を円筒状に縫い合わせ先端を閉じたごみシールド網（３３）を配管し、パイプを立てれば止水し、下流に向け倒せば入水する。

配管は、農作業の邪魔とならぬ様、給水口近傍の畦に枡（３５）を設置する穴を掘り、水を加え、泥を柔らかくしておき、Ｔ分岐継手（３７）を給水パイプ（３０）に取り付け（変形した塩ビパイプやドカン等の場合、バックアップ材に泥を隙間に詰めながら固定する）、口径変換継手（４０）⇒エルボ−３（４１）⇒下へパイプ（４２）⇒エルボ−４（４３）⇒枡の中心へパイプ（４４）⇒エルボ−５（４５）⇒上へパイプ（４６）⇒枡（３５）を被せ土場位置に合わせる⇒満水平衡栓用の口径変換継手を嵌合し、間断灌水・満水平衡栓の出口の高さを、吸水パイプ（３０）の中心となる様、泥の中へ押さえ込み固定し、反対側に、エルボー２（３８）上へ挿抜が簡単に出来る様スリットを入れた大量入水パイプ（３９）を嵌合し、入水口付近は、漏水が多く、間断灌水モードで干上がらないので、平均水位とする為の小山（３６）を作り、水のまわりを遠回りさせ、逆円錐形フロートが、平均水位を検出出来る様にする。

排水は、農作業の邪魔とならぬ様、畦の中に、排水パイプ（４８）にエルボー６（４９）を付け、落水高さ（４７）に調整した土留の太い外パイプ（５０）を、水が漏れない様被せ、入水時には、挿抜が簡単となる様スリットを入れた畦高さに調整したスリットを入れた排水用の内パイプ（５１）を挿入し、落水しないようにする。

引っ張りバネ（１９）の張力と多段弁（１１）の重量と逆円錐形フロート（１）の浮力は、浮力調整フロート（２）及びカウンター・バランス（２４）にて、バランスを取る必要がある。

水位調整方法は、満水平衡モード（図４）の場合、逆円錐形フロート（１）の満水平衡水位の気水線（５）を満水位に、間断灌水モード（図２，３）の場合、逆円錐形フロートの渇水位の気水線（６）に、フロート高さ調整蝶ネジ（３）及び多段弁の高さ調整蝶ネジ（９）にて調整するが、間断灌水の水位差は間断灌水の水位検出するアーム（２０）の長穴の長さで決定する。

田んぼは、不確定要素が多いので、定期点検を行う必要があるが、問題の発生率は、漏水量が多いほど高くなる傾向があり、満水平衡モード（図４）に於いて、満水栓から常に水が流れ出しているが、田が失う、蒸散及び漏水の量であって、補填し水位が平衡している状態であれば正常動作しているが、全開の場合や、間断灌水モード（図２，３）に於いて、入水・止水と切り替わらない場合、田が水を失う量が多いか、用水路の供給量が足らないか、排出口の止水や畦の修復、ネズミやもぐら等の穴を塞ぐ等の漏水対策を行う必要があり、逆円錐形フロート（１）を下に押さえ、逆円錐形フロートの底が遣えないよう、升に溜まった泥を取り除く必要があり、用水路に水がある時、逆円錐形フロートを下に押さえ、満水栓から水が十分吹き出る事を確認する必要があり、満水栓に溜まった泥や細かいゴミは、多段弁の芯（８）を上下に押し引きし洗い流す必要があり、多段弁の芯（８）を上に弁が締まる程度の力で持ち上げ、満水栓が止水しない場合、ごみ、タニシ、ザリガニ、蛙、ミミズ等が挟まっている可能性があり、メンテナンス・モード（図５）に切り替え満水栓を分解して挟まっているゴミを取り除く必要があり、逆円錐形フロート（１）を上下に急激に動かした時でも、間断灌水・満水平衡栓がスムースに動作するか確認する必要があり、ウォーター・ハンマー現象（衝撃を伴う発振）となる場合、可変越流堰（２９）を低くし、吸水流量を絞る必要がある。

１逆円錐形フロート
２浮力調整用フロート
３フロート高さ調整蝶ネジ
４断水位の気水線
５満水平衡水位の気水線
６渇水位の気水線
７満水栓
８多段弁の芯
９多段弁の高さ調整蝶ネジ
１０間断灌水・満水平衡栓
１１多段弁
１２逆流防止キャップ
１３多段弁結合ピン穴
１４ストッパー
１５上下スライダー
１６上下リンケージ
１７フロートが垂直に動作するリンケージの支点
１８フロートが垂直に動作するリンケージ
１９引っ張りバネ
２０間断灌水の水位検出するアーム
２１多段弁を制御する補助アーム
２２水位検出アーム
２３多段弁を制御するアーム
２４カウンター・バランス
２５間断灌水モード・ピン穴
２６満水平衡モード・ピン穴
２７多段弁制御取り外し用延長アーム
２８用水路
２９可変越流堰
３０吸水パイプ
３１エルボー１
３２止水兼シールド用パイプ
３３ごみシールド網
３４畦
３５枡
３６遠回りさせ、平均水位とする為の小山
３７Ｔ分岐継手
３８エルボー２
３９大量入水パイプ
４０口径変換継手（インクリーザ）
４１エルボー３
４２パイプ１下
４３エルボー４
４４パイプ２横
４５エルボー５
４６パイプ３上
４７落水高さ
４８排水パイプ
４９エルボー６
５０土留の太い外パイプ
５１スリットを入れた排水用の内パイプ

Claims

多段弁を特徴とする満水栓（７）に、逆円錐形フロート（１）が垂直に動作するリンケージ（１７，１８）と、逆円錐形フロートと多段弁（１１）が連動し上昇／下降し、アナログ的に満水位に平衡するリンケージと、逆円錐形フロートが、満水位置まで上昇すると引っ張りバネ（１９）により多段弁を閉じ止水し、渇水位置まで下降すると開け入水する間断灌水On/Off制御リンケージとを備え、１本のピンにより満水平衡モード（図４）、或は、間断灌水モード（図２，３）に切り替わることを特徴とする、間断灌水・満水平衡栓。