JP2023039425A - 圃場水管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動アクチュエータの取付作業および取外し作業に要する労力を低減できる、圃場水管理システムを提供する。【解決手段】圃場水管理システム１０は、変位機構を備える送水制御装置(給水栓１２)、送水制御装置が内部に設けられる桝(給水桝１０４)、および変位機構を駆動する電動アクチュエータ１６を備える。そして、この圃場水管理システムでは、電動アクチュエータが備える駆動装置４０と制御装置４２とを分割して、桝の内部に納まるように駆動装置を送水制御装置に取り付けた。【選択図】図１１

Description

新規性喪失の例外適用申請有り

この発明は、圃場水管理システムに関し、特にたとえば、送水制御装置およびこれを駆動する電動アクチュエータを備え、圃場の水管理を行う、圃場水管理システムに関する。

従来の圃場水管理システムの一例が特許文献１に開示される。特許文献１の技術では、給水栓および落水口などの送水制御装置の上に、送水制御装置の変位機構を駆動する電動アクチュエータが設置される。

特開２０２０－１０３０９９号公報

特許文献１の技術では、電動アクチュエータの重量および高さ寸法（上下方向長さ）が比較的大きいので、送水制御装置への取付時における作業性の向上が求められる。また、特許文献１の技術を雪の多い地域（いわゆる豪雪地帯）に適用すると、積雪量が多くなったときに、雪の重み等で電動アクチュエータが損傷してしまう恐れが生じる。このため現状では、冬場の休耕期などには送水制御装置から電動アクチュエータを取り外すことで対応している。しかしながら、電動アクチュエータの取外し作業（およびその後の取付作業）には労力を要する上、電動アクチュエータを保管する屋内スペースの確保も必要となる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、圃場水管理システムを提供することである。

この発明の他の目的は、送水制御装置に対する電動アクチュエータの取付作業および取外し作業に要する労力を低減できる、圃場水管理システムを提供することである。

第１の発明は、圃場の水管理を行う圃場水管理システムであって、圃場への給水または圃場からの排水を制御する変位機構を備える送水制御装置、天蓋を有し、送水制御装置が内部に設けられる桝、および送水制御装置の変位機構を駆動する電動アクチュエータを備え、電動アクチュエータは、変位機構を駆動する駆動部を有する駆動装置、および当該電動アクチュエータの動作を制御する制御部を有する制御装置を備え、駆動装置と制御装置とを分割して、桝の内部に納まるように駆動装置を送水制御装置に取り付けた、圃場水管理システムである。

第１の発明では、圃場水管理システムは、圃場の水管理を行う圃場用設備であって、給水栓および落水口などの送水制御装置、送水制御装置を内部に収容する天蓋付きの桝、および電動アクチュエータを備える。電動アクチュエータは、送水制御装置の変位機構を駆動する駆動部を有する駆動装置と、電動アクチュエータの動作を制御する制御部を有する制御装置とを備える。そして、この第１の発明では、電動アクチュエータの駆動装置と制御装置とが分割されて別体となっており、駆動装置は、桝の内部に納まるように送水制御装置に取り付けられる。

第１の発明によれば、電動アクチュエータの駆動装置と制御装置とを分割し、送水制御装置に取り付ける部分を駆動装置のみにしたので、この取付部分の小型化および軽量化を図ることができ、送水制御装置に対する取付作業および取外し作業に要する労力を低減できる。また、駆動装置を桝内に納めることで駆動装置の損傷を防止できるので、冬場の休耕期などにおける駆動装置の取り外し自体を不要とすることができる。

第２の発明は、第１の発明に従属し、桝は、当該圃場水管理システムが適用された圃場の畦畔に設けられる。

第３の発明は、第２の発明に従属し、桝の上面は、当該桝が設けられた畦畔の上面以下または畦畔の上面と略同じ高さ位置に設けられる。

第３の発明によれば、桝が畦畔の上面から大きく突出することがないので、トラクタ等の農機が桝にぶつかる等の事故を防止することができる。

第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明に従属し、制御装置は、駆動装置と横並びで桝の内部に設けられる。

第５の発明は、第１から第３のいずれかの発明に従属し、制御装置は、送水制御装置を収容する桝とは別に設けられた第２の桝の内部に設けられる。

第６の発明は、第１から第３のいずれかの発明に従属し、制御装置は、桝の上面よりも下方の高さ位置において、桝の外側面に設けられる。

第７の発明は、第１から第３いずれかの発明に従属し、駆動装置の筐体は、側壁と側壁の上部を封止する天壁とを含み、側壁および天壁が気密構造を有する。

第７の発明によれば、桝内に水が溢れて駆動装置が水没しても、駆動装置の筐体内への水の浸入を防ぐことができるので、筐体内に配置される部品が水に濡れてしまうことを防止できる。

第８の発明は、第４の発明に従属し、駆動装置と制御装置との間に設けられた仕切り板をさらに備える。

第８の発明によれば、給水栓から圃場に給水するとき等に、水しぶきが制御装置に直接かかることを防止できる。

第９の発明は、第１の発明に従属し、電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、太陽電池パネルは、桝の内部に設けられ、天蓋は、太陽電池パネルと対応する位置に形成された開口を有する。

第１０の発明は、第１の発明に従属し、電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、太陽電池パネルは、天蓋に設けられる。

第１１の発明は、第１の発明に従属し、電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、太陽電池パネルは、桝の外部に設けられる。

第１２の発明は、第１１の発明に従属し、太陽電池パネルは、桝の上面よりも下方の高さ位置において、桝の外側面に設けられる。

第１３の発明は、第９から第１２のいずれかの発明に従属し、太陽電池パネルは、下方へ沈み込み可能な構造を介して設けられる。

第１３の発明によれば、太陽電池パネルがトラクタ等のタイヤなどに踏まれても、太陽電池パネルの破損を適切に防止できる。

第１４の発明は、第９から第１２のいずれかの発明に従属し、太陽電池パネルは、設置角度および設置方向の少なくとも一方を調整可能に設けられる。

第１４の発明によれば、太陽電池パネルに太陽光をより適切に照射させることができ、また、太陽電池パネルの上面にごみ等が滞留することを防止できる。

第１５の発明は、第４の発明に従属し、制御装置は、使用者による手動操作を受け付ける操作パネルを含み、操作パネルは、桝の内部から天蓋よりも上の高さ位置に引き上げ可能に設けられる。

第１５の発明によれば、操作パネルの操作性を向上できる。

この発明によれば、電動アクチュエータの駆動装置と制御装置とを分割し、送水制御装置に取り付ける部分を駆動装置のみにしたので、この取付部分の小型化および軽量化を図ることができ、送水制御装置に対する取付作業および取外し作業に要する労力を低減できる。また、駆動装置を桝内に納めることで駆動装置の損傷を防止できるので、冬場の休耕期などにおける駆動装置の取り外し自体を不要とすることができる。

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圃場水管理システムを示す図解図である。 圃場水管理システムに用いられる電動アクチュエータの外観を示す図解図である。 電動アクチュエータが備える駆動装置の内部構造を示す図解図である。 電動アクチュエータが備えるアダプタを示す断面図である。 電動アクチュエータが備える制御装置を示す正面図である。 制御装置の内部構造を示す図解図である。 電動アクチュエータが備える太陽電池パネルを示す図解図である 太陽電池パネルを示す平面図である。 電動アクチュエータの電気的な構成を示すブロック部である。 電動アクチュエータを設置した給水桝を示す平面図である。 電動アクチュエータを設置した給水桝の内部構造を示す図解図である。 給水桝が備える天蓋を示す図解図である。 給水バルブに電動アクチュエータの駆動装置を取り付けた様子を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様の他の一例を示す図解図である。 図１４の太陽電池パネルが給水桝内に沈み込んだ状態を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 図１６の太陽電池パネルの設置角度を変更した状態を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 図１８の太陽電池パネルの設置角度を変更した状態を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 図２０の太陽電池パネルの設置角度を変更した状態を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 図２３の太陽電池パネルの上面に設けた透明カバーを示す図解図である。 透明カバーの他の一例を示す図解図である。 透明カバーのさらに他の一例を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 アンテナの設置態様の他の一例を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。 太陽電池パネルの設置態様のさらに他の一例を示す図解図である。

図１を参照して、この発明の一実施例である圃場水管理システム１０（以下、単に「システム１０」と言う。）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、圃場１００に設けられる送水制御装置の一例である給水栓１２と、送水制御装置の他の例である落水口１４とを備え、給水栓１２および落水口１４のそれぞれに電動アクチュエータ１６が取り付けられる。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る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。

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（弁体３０の開度および仕切体３４の設定位置などの給水栓１２および落水口１４の状態に関する情報、およびセンサ端末１２０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。

また、図１では図示を省略しているが、圃場１００には、圃場水位を検出する超音波センサ等の水位センサ、気温や水温を検出する各温度センサ、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等のセンサ端末１２０（図９参照）が適宜設けられる。センサ端末１２０は、後述する第３中継テーブル９０などを介して電動アクチュエータ１６と接続される。

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を用いている。

図１および図１３を参照して簡単に説明すると、給水栓１２は、円筒状の弁箱２０を備える。弁箱２０の上半部は、ドーム状の飛散防止カバー２２によって覆われており、弁箱２０の側壁上部には、複数の吐水口２４が周方向に並ぶように形成される。また、弁箱２０の上端部には、内周面に雌ねじが形成された軸受２６が設けられ、この軸受２６には、飛散防止カバー２２を貫通するように、外周面に雄ねじが形成された弁軸２８が螺合されている。この弁軸２８の下端には、下面に止水ゴム３０ａを有する円板状の弁体３０が設けられる。また、弁箱２０内の略中央部には、通水口３２ａを有する弁座３２が設けられる。このような給水栓１２において、弁軸２８に対して軸線回りの回転力が加えられると、送りねじ機構によって弁軸２８および弁体３０が上下動し、弁座３２の通水口３２ａが開閉される。すなわち、この実施例の給水栓１２は、弁軸２８の回転に伴い上下動する弁体３０を含む変位機構を備える。

このような給水栓１２は、図１に示すように、畦畔１０２に設けられた給水桝１０４（桝の一例）内に配置され、畦畔１０２（農道）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の上には、後述する電動アクチュエータ１６の駆動装置４０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２８および弁体３０）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３４を備えており、この仕切体３４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（桝の他の一例）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の駆動装置４０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３４）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の駆動装置４０を取り付ける際には、駆動装置４０の回転軸６０（図３参照）の回転力を上下方向（軸方向）の力に変換して仕切体３４に伝達可能なアダプタ３６が用いられる。

次に、電動アクチュエータ１６の構成について具体的に説明する。図２に示すように、電動アクチュエータ１６は、駆動装置４０、制御装置４２および太陽電池パネル４４等を備える。この実施例では、駆動装置４０と制御装置４２とが分割されて別体となっており、駆動装置４０と制御装置４２とは、フラット型ケーブル等の第１中継ケーブル４６によって電気的に接続される。また、駆動装置４０の下端部には、給水栓１２などの送水制御装置に駆動装置４０を取り付けるための取付台４８が接続される。取付台４８を含む駆動装置４０の高さ寸法Ｈ（上下方向長さ）は、たとえば２８９ｍｍである。

図３に示すように、駆動装置４０は、硬質ポリ塩化ビニル等の合成樹脂によって形成された有頂筒状の第１筐体５２（駆動装置の筐体）を備える。この実施例では、第１筐体５２は、円筒状の側壁５２ａと、側壁５２ａの上端部を封止する円板状の天壁５２ｂとを含む。側壁５２ａと天壁５２ｂとは、塩ビ溶接によって固着されており、第１筐体５２は、側壁５２ａおよび天壁５２ｂが気密構造を有するように形成される。ただし、側壁５２ａと天壁５２ｂとは、射出成形などによって、気密構造を有するように一体成形することもできる。また、この発明における「気密」とは、第１筐体５２が水没しても、その部分から第１筐体５２内の空気が漏れない程度に、耐用期間中は気密性および水密性が保たれることを言う。

ここで、第１筐体５２内への水の浸入を防止するためには、第１筐体５２の全体が気密構造となるように形成できればよい。しかし、駆動装置４０は、後述のように回転軸６０を備えており、回転軸６０のような駆動部分が第１筐体５２から突出する部分（貫通部分）を長期間に亘って気密構造とすることは困難である。そこで、この実施例では、第１筐体５２の側壁５２ａおよび天壁５２ｂが気密構造となるように構成し、回転軸６０は第１筐体５２の下面側（底壁側）から突出させるようにしている。これによって、第１筐体５２の下面側が気密構造となっていなくても、給水桝１０４内に水が溢れて第１筐体５２が水没したときに、第１筐体５２内の空気は抜けなくなるので、第１筐体５２内への水の浸入を防ぐことができる（つまり、第１筐体５２内に空気を溜めておくことができる）。したがって、仮に給水桝１０４内に水が溢れて第１筐体５２が水没しても、第１筐体５２内に配置される部品が水に濡れてしまうことを防止できる。

第１筐体５２内には、モータ５４およびメインギア５６等を含む駆動部が収容される。これら駆動部は、側壁５２ａの下端部に設けられた支持フレーム５２ｃによって支持される。モータ５４は、後述する蓄電池７４に蓄えられた電力によって駆動される。この実施例では、モータ５４としてエンコーダ付きのモータが用いられる。モータ５４の出力軸の先端部には、小ギア５８が設けられており、メインギア５６は、この小ギア５８と連結されることで、モータ５４からの駆動力を受けて軸線回りに回転する。

メインギア５６は、両ボス型のギアであり、メインギア５６の軸部には、略円柱状の回転軸６０が挿通される。この回転軸６０の下端部には、給水栓１２の弁軸２８の上端部と連結されるカップリング部６０ａが形成される。また、メインギア５６の軸部の内周面には、軸方向に沿って延びるキー溝５６ａが形成され、回転軸６０の外周面には、キー溝５６ａと嵌合される滑りキー６０ｂ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６０は、メインギア５６が回転すると共に回転し、かつメインギア５６の軸部に対して軸方向に摺動可能となる。

また、第１筐体５２の側壁５２ａの下端部には、制御装置４２に繋がる第１中継ケーブル４６の一方端部を接続するための第１接続端子６２が設けられる。この第１接続端子６２は、電力線および通信線を含む内部ケーブル６４を介してモータ５４に接続される。

図４に示すように、取付台４８は、円筒部６６と、円筒部６６の下端部に設けられ、中央部に通孔６８ａを有する取付部６８とを含む。図示は省略するが、円筒部６６には、回転軸６０などの動作確認および清掃などの維持管理作業を行うための点検口が形成される。また、円筒部６６の上端部には、周方向に並ぶ複数のボルト孔６６ａが形成されており、このボルト孔６６ａを用いて第１筐体５２の下端部に取付台４８がボルト止めされる。さらに、取付部６８には、周方向および径方向に並ぶ複数のボルト孔６８ｂが形成されており、このボルト孔６８ｂを用いて取付台４８（延いては駆動装置４０）が給水栓１２の上面にボルト止めされる。

図５および図６に示すように、制御装置４２は、ＡＢＳ等の合成樹脂によって形成され、防水性および防塵性を有する直方体状の第２筐体７０（制御装置の筐体）を備える。第２筐体７０は、有底角筒状のケース本体７０ａと、ケース本体７０ａの上部にヒンジ部７０ｃを介して開閉自在に設けられた蓋部７０ｂとを含む。

第２筐体７０内には、電子基板７２、蓄電池７４、操作パネル７６およびアンテナ７８等が収容される。電子基板７２には、ＣＰＵおよびメモリ等を含む制御部８０、および無線通信モジュール等を含む無線通信部８２などが配設される（図９参照）。蓄電池７４は、太陽電池パネル４４によって発電された電力を蓄電する。操作パネル７６は、使用者による手動操作を受け付ける、つまり使用者が手動（電動手動）で電動アクチュエータ１６を操作するための入力装置である。操作パネル７６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。

また、第２筐体７０のケース本体７０ａの側壁には、駆動装置４０（モータ５４）に繋がる第１中継ケーブル４６の他端部を接続するための第２接続端子８４が設けられる。また、第２筐体７０のケース本体７０ａの側壁には、太陽電池パネル４４に繋がる第２中継ケーブル８６の一方端部を接続するための第３接続端子８８、および水位センサ等のセンサ端末１２０に繋がる第３中継テーブル９０の一方端部を接続するための第５接続端子９２が設けられる。

図２と共に図７および図８を参照して、太陽電池パネル４４は、第２筐体７０の蓋部７０ｂの上面に取り付けられる。太陽電池パネル４４は、複数の太陽電池セルが強化ガラスおよび封止材などによってパッケージ化されたものである。この実施例では、太陽電池パネル４４は、矩形枠状の金属製の取付板９４によって水平方向に拡がるように支持される。また、太陽電池パネル４４の下部には、制御装置４２に繋がる第２中継ケーブル８６の他端部を接続するための第４接続端子９６が設けられる。

図９は、電動アクチュエータ１６の電気的な構成を示すブロック部である。図９に示すように、電動アクチュエータ１６は、ＣＰＵおよびメモリ等を含む制御部８０を備える。制御部８０には、モータ５４、太陽電池パネル４４、蓄電池７４、操作パネル７６、無線通信部８２およびセンサ端末１２０等が電気的に接続される。制御部８０のＣＰＵは、電動アクチュエータ１６の全体制御を司り、モータ５４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。

無線通信部８２は、内部ケーブルを介してアンテナ７８と接続され、このアンテナ７８を介して中継機などの外部機器と無線通信を行う。センサ端末１２０は、検出した圃場水位や気温などのセンサ情報を制御部８０に入力する。なお、センサ端末１２０は、無線通信部８２を介して制御部８０に接続されてもよい。

モータ５４は、メインギア５６、小ギア５８および回転軸６０などで構成される伝達機構を介して、給水栓１２および落水口１４などの送水制御装置と機械的に接続される。制御部８０のＣＰＵは、モータ５４の駆動を制御することで、送水制御装置の動作を制御する。また、この実施例では、上述のようにモータ５４としてエンコーダ付きのモータが用いられる。モータ５４のエンコーダは、出力軸５４ａの回転方向および回転数に応じたパルス信号を制御部８０のＣＰＵに出力する。制御部８０のＣＰＵは、エンコーダから入力されたパルス信号、つまり出力軸５４ａの回転方向および回転数に基づいて、給水栓１２の弁体３０または落水口１４の仕切体３４などの位置を算出する。ただし、エンコーダは、必ずしもモータ５４に設けられる必要はなく、メインギア５６などに設けても構わない。また、エンコーダを用いずに、ポテンシオメータや上下限のリミットスイッチによって位置検出を行ってもよい。

上述のような電動アクチュエータ１６は、図１０および図１１に示すように、給水桝１０４および排水桝１１０のそれぞれの桝内部に収容される。すなわち、この実施例のシステム１０では、電動アクチュエータ１６の駆動装置４０と制御装置４２とを分割して横並びで配置することで、電動アクチュエータ１６（特に送水制御装置に直接取り付けられる部分）を低背化して各桝内に納めることを可能にしている。給水側および排水側における電動アクチュエータ１６の設置構造は基本的に同じなので、以下では、代表して給水側における電動アクチュエータ１６の設置構造について説明する。

図１０－図１２に示すように、給水桝１０４は、角筒状の桝本体１３０を備え、このシステム１０が適用された圃場１００の畦畔１０２に設けられる。桝本体１３０の圃場１００側の側壁には、圃場１００に用水を供給するための開口部１３２が形成され、この開口部１３２には、上下動可能に堰板１３４が設けられる。また、桝本体１３０の上部には、蓋枠１３６を介して天蓋１３８が着脱可能に設けられる。天蓋１３８としては、グレーチング、ＦＲＰ、および縞鋼板製などの各種の蓋を適宜用いることができるが、この実施例では、天蓋１３８としてグレーチングを用いている。この天蓋１３８には、太陽電池パネル４４に太陽光をより多く当てるために、太陽電池パネル４４と対応する位置に開口１３８ａが形成される。また、給水桝１０４の上面（桝本体１３０および天蓋１３８の上面）は、畦畔１０２上を走行する農機などの邪魔にならないように、畦畔１０２の上面と面一に設けられる。

このような給水桝１０４の内部には、給水栓１２が設けられる。そして、この給水栓１２の上には、給水桝１０４内に納まるように、電動アクチュエータ１６の駆動装置４０が着脱可能に取り付けられる。図１３に示すように、給水栓１２の上に駆動装置４０を取り付ける際には、給水栓１２の飛散防止カバー２２上に駆動装置４０を載置した状態で、飛散防止カバー２２および軸受２６と取付台４８の取付部６８とをボルト止めする。また、給水栓１２の弁軸２８の上端部と電動アクチュエータ１６の回転軸６０のカップリング部６０ａとを回転不可に連結する。この際、制御装置４２および太陽電池パネル４４を駆動装置４０から分割し、電動アクチュエータ１６の給水栓１２に取り付ける部分を駆動装置４０のみにしたので、この電動アクチュエータ１６への取付部分の小型化および軽量化を図ることができる。したがって、給水栓１２に対して電動アクチュエータ１６を取り付けるとき（および取り外すとき）の作業性を向上させることができる。

図１０および図１１に戻って、制御装置４２および太陽電池パネル４４は、Ｌ形アングル鋼などを用いて形成された支持台１４０によって支持されることで、駆動装置４０と横並びで給水桝１０４の内部に設けられる。この際、制御装置４２および太陽電池パネル４４は、給水桝１０４の上面にできるだけ近い位置（つまり高い位置）に配置されることが好ましい。これは、給水桝１０４内に水が溜まった際に、制御装置４２および太陽電池パネル４４が水没することを防ぐためである。また、太陽電池パネル４４により多くの太陽光を当てるためである。この実施例では、太陽電池パネル４４が天蓋１３８の開口１３８ａに嵌め入れられて、太陽電池パネル４４の上面は、給水桝１０４の上面と面一に設けられる。

また、給水桝１０４内には、駆動装置４０と制御装置４２との間を仕切る矩形状の仕切り板１４２が設けられる。仕切り板１４２を設けておくことによって、給水栓１２から圃場１００に給水するときに、水しぶきが制御装置４２に直接かかることが防止される。

上述のようなシステム１０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８０は、無線通信部８２が受信した制御信号に応じてモータ５４を駆動させる。このモータ５４の駆動力は、メインギア５６に伝達されて、メインギア５６と共に回転軸６０が回転する。これにより、回転軸６０に固定的に連結された給水栓１２の弁軸２８に対して、回転力が付与される。回転力が加えられた弁軸２８は、自身と軸受２６との送りねじ機構によって上下動され、弁体３０が全開位置および全閉位置などに移動される。

同様に、ユーザが落水口１４の排水口高さ（仕切体３４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８０は、制御信号に応じてモータ５４を駆動させ、落水口１４の排水口高さを変更する。また、電動アクチュエータ１６で取得された情報（給水栓１２および落水口１４の状態に関する情報、およびセンサ端末１２０から受信したセンサ情報など）は、定期的に、電動アクチュエータ１６の無線通信部８２から中継機を介して管理サーバに送信される。

以上のように、この実施例によれば、電動アクチュエータ１６の駆動装置４０と制御装置４２とを分割し、送水制御装置に取り付ける部分を駆動装置４０のみにしたので、この取付部分の小型化（低背化）および軽量化を図ることができる。したがって、送水制御装置に対する電動アクチュエータ１６の取付作業および取外し作業に要する労力を低減できる。また、駆動装置４０と制御装置４２とを分割することで、各装置の運搬および保管が容易となる。

また、この実施例によれば、駆動装置４０、制御装置４２および太陽電池パネル４４を含む電動アクチュエータ１６の全体を桝内に納めるようにしたので、冬場の休耕期などに雪の重み等で電動アクチュエータ１６が損傷してしまうことを防止できる。また、桝上面からの露出部分がなくなることで、農機が電動アクチュエータ１６にぶつかる等の事故を防止でき、また、電動アクチュエータ１６が農作業の邪魔になることを防止できる。特に、駆動装置４０を桝内に納めることでその損傷を防止できるので、冬場の休耕期などにおける駆動装置４０の取り外し自体を不要とすることができ、手間をより低減できる。さらに、冬場の休耕期などに、制御装置４２を桝内から取り出して他の場所に保管する等、柔軟な取り扱いも可能となる。

なお、上述の実施例では、給水桝１０４の上面を畦畔１０２の上面と面一にするようにした。しかし、給水桝１０４などの桝の上面の高さ位置は、圃場１００の態様に応じて適宜変更可能であり、桝の上端部が畦畔１０２の上面から突出するように桝が設けられても構わない。ただし、農機が桝にぶつかる等の事故を防止するため、桝の上面は、当該桝が設けられた畦畔１０２の上面以下の高さ位置または畦畔１０２の上面と略同じ高さ位置に設けられることが好ましい。その中でも、桝の上面を畦畔１０２の上面と面一にすることがより好ましいが、たとえば、圃場１００と畦畔１０２の上面との高低差が大きく、桝が畦畔１０２の斜面（法面）の途中に設けられるような場合は、桝の上面を畦畔１０２の上面よりも低い位置に設けることもできる。

また、上述の実施例では、太陽電池パネル４４を制御装置４２の上面に水平状態で固定すると共に、給水桝１０４などの桝の内部に設けるようにしたが、太陽電池パネル４４の設置態様は、適宜変更可能である。たとえば、太陽電池パネル４４を制御装置４２の上面に取り付けるに際して、太陽電池パネル４４の設置角度（水平面に対する傾斜角度）および設置方向（パネル上面が向く方角）の少なくとも一方を調整可能にすることもできる。これにより、太陽電池パネル４４に太陽光をより適切に照射させることができ、また、太陽電池パネル４４を傾斜させることでその上面にごみ等が滞留することを防止できる。

また、図１４および図１５に示すように、太陽電池パネル４４は、下方に沈み込み可能な構造を介して設けることもできる。たとえば、制御装置４２を固定する部分につるまきばね等の弾性部材１４６を設け、太陽電池パネル４４が上面から荷重を受けたときに太陽電池パネル４４および制御装置４２が下方に移動し、荷重が解除されたときに元の状態に復帰するようにするとよい。これにより、太陽電池パネル４４がトラクタ等のタイヤ１４８などに踏まれても、太陽電池パネル４４の破損を適切に防止できる。特に、太陽電池パネル４４がタイヤ１４８に踏まれた場合には、天蓋１３８の開口１３８ａの縁部によってタイヤ１４８の荷重が支えられるので、太陽電池パネル４４にかかる負荷を低減できる。

また、太陽電池パネル４４を下方に沈み込み可能な構造を介して設ける態様の他の例として、太陽電池パネル４４とその支持架台（制御装置４２上に太陽電池パネル４４を載置する場合は制御装置４２の上面）との間にゴム板等の弾性体を配置するようにしてもよい。この場合の太陽電池パネル４４としては、フィルム状の太陽電池パネル（ペロブスカイト型太陽電池）を用いてもよいし、他の方式の太陽電池パネルを用いてもよい。また、太陽電池パネル４４は、制御装置４２の上の他、駆動装置４０の上に配置してもよいし、制御装置４２や駆動装置４０とは別に、独立して配置させてもよい。このような構造としても、太陽電池パネル４４の上面から加えられた荷重を緩和させて太陽電池パネル４４の破損を適切に抑制ないし防止できる。

さらに、太陽電池パネル４４を天蓋１３８に設けることもできる。たとえば、図１６に示すように、天蓋１３８の全体を太陽電池パネル４４にする、つまり太陽電池パネル４４を天蓋１３８として用いることもできる。この際には、図１７に示すように、球体継手またはヒンジ、或いは水平回転などを利用して、太陽電池パネル４４の設置角度および設置方向の少なくとも一方を調整可能にすることもできる。また、たとえば、図１８に示すように、天蓋１３８の一部を太陽電池パネル４４にすることもできる。この際にも、図１９に示すように、球体継手またはヒンジ、或いは水平回転などを利用して、太陽電池パネル４４の設置角度および設置方向の少なくとも一方を調整可能にするとよい。

さらにまた、太陽電池パネル４４を給水桝１０４などの桝の外部に設けることもできる。たとえば、図２０に示すように、給水桝１０４などの桝に棒状の支持部材１５０を立設して、その支持部材１５０の上端部に太陽電池パネル４４を取り付けることもできる。この際にも、図２１に示すように、太陽電池パネル４４の設置角度および設置方向の少なくとも一方を調整可能にするとよい。また、たとえば、桝の周囲の近傍位置に太陽電池パネル４４を設けることもできる。

さらに、たとえば、図２２に示すように、給水桝１０４などの桝の外側面に太陽電池パネル４４を設けることもできる。この際には、太陽電池パネル４４は、桝の圃場１００側の外側面に設けられることが好ましく、また、上面が畦畔１０２の上面以下の高さ位置に設けられることが好ましい。太陽電池パネル４４がトラクタ等の農機とぶつかって破損してしまうことを防止するためである。また、桝の外側面に太陽電池パネル４４を設ける場合には、支持部材１５２を介して太陽電池パネル４４を桝側に折り畳める構造とすることもできる。たとえば、冬季などの未使用時には、太陽電池パネル４４を桝側に折り畳んでおくことで積雪対策とすることもできるし、太陽電池パネル４４に負荷がかかったときに、ばね等で復帰可能に折り畳まれることで破損を防止することもできる。

また、図２３に示すように、太陽電池パネル４４を水平設置する場合には、太陽電池パネル４４の上面を覆うように、上面が傾斜面となっている透明カバー１５４を設けることもできる。これにより、太陽電池パネル４４の上面にごみ等が滞留することを防止できる。透明カバー１５４としては、たとえば、図２３および図２４に示すように、桝側から圃場１００側に向かって下り勾配となる１つの傾斜面を有するものを用いるとよい。また、たとえば、図２５に示すように、２方向に面する２つの傾斜面を有するものを用いることもできるし、図２６に示すように、４方向に面する４つの傾斜面を有するものを用いることもできる。

さらに、図２７に示すように、給水桝１０４などの桝の外側面に太陽電池パネル４４を設ける場合にも、ヒンジ１５６等を利用して、太陽電池パネル４４の設置角度を調整可能にすることもできる。また、図２８に示すように、ヒンジ１５６の取付方向を変更することで、太陽電池パネル４４の角度調整する方向を変更することもできる。

また、上述の実施例では、アンテナ７８を制御装置４２の第２筐体７０内に設けるようにしたが、アンテナ７８の設置位置は適宜変更可能である。たとえば、給水桝１０４などの桝内において、第２筐体７０の外部にアンテナ７８を設けることもできるし、図２９に示すように、桝の外部にアンテナ７８を設けることもできる。桝の外部にアンテナ７８を設ける場合には、たとえば、湾曲可能な支柱１５８上にアンテナ７８を設けておけば、アンテナ７８に負荷がかかった際の破損を防止することができる。

また、太陽電池パネル４４を給水桝１０４などの桝の外部に設ける場合には、図３０に示すように、太陽電池パネル４４の周囲を覆うように防護柵１６０を設けたり、太陽電池パネル４４の周囲に複数の防護杭を設けたりすることもできる。これによって、トラクタ等の農機が太陽電池パネル４４に接触して太陽電池パネル４４が破損することを確実に防止できる。

さらに、図３１に示すように、給水桝１０４などの桝の桝本体１３０に、圃場１００側に突出する拡張部１３０ａを設け、この拡張部１３０ａ内に太陽電池パネル４４を設けることもできる。この際には、太陽電池パネル４４として細長いパネルを使用することで、拡張部１３０ａの拡張幅を小さくすることができる。

また、上述の各実施例では、電動アクチュエータ１６の制御装置４２を給水桝１０４などの桝の内部に設けたが、制御装置４２は、桝の外部に設けることもできる。この際には、給水桝１０４などの桝とは別に設けられた第２の桝の内部、たとえば制御装置４２専用の桝またはセンサ端末１２０用の桝などの内部に制御装置４２を収容するとよい。また、制御装置４２を給水桝１０４などの桝の外部に設ける場合には、制御装置４２は、桝の圃場１００側の外側面に設けられることが好ましく、また、上面が制御装置４２の上面以下の高さ位置に設けられることが好ましい。

また、電動アクチュエータ１６の制御装置４２を給水桝１０４などの桝の内部に設ける場合には、操作パネル７６を桝の内部から天蓋１３８よりも上の高さ位置に引き上げ可能に設けることもできる。この場合には、制御装置４２の全体を桝外に引き上げ可能としてもよいし、制御装置４２から操作パネル７６を引き出し可能とし、操作パネル７６のみを桝外に引き上げ可能としてもよい。これにより、操作パネル７６を操作し易くなり、操作パネル７６の操作性を向上できる。

なお、上述の実施例では、システム１０は、送水制御装置の一例である給水栓１２および他の例である落水口１４の双方を備えているが、給水栓１２および落水口１４のいずれか一方を備えているだけでもよい。また、システム１０が給水栓１２および落水口１４の双方を備えている場合でも、電動アクチュエータ１６の駆動装置４０と制御装置４２とを分割して少なくとも駆動装置４０を桝内に設置する構成は、給水栓１２側および落水口１４側のいずれか一方の電動アクチュエータ１６のみに採用することもできる。

また、上述の実施例では、電動アクチュエータ１６の無線通信部８２は、中継機を介して管理サーバ等と無線通信するようにしたが、中継機は、必ずしも設置される必要はない。たとえば、無線通信部８２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い、電動アクチュエータ１６の制御信号を受信するようにしてもよい。

さらに、上述の実施例では、電動アクチュエータ１６は、太陽電池パネル４４を備えるようにしたが、容量の大きい蓄電池７４を用いる場合には、必ずしも太陽電池パネル４４を備える必要はない。また、商用電源などの他の電源を使用できる環境にシステム１０が適用される場合には、電動アクチュエータ１６は、必ずしも太陽電池パネル４４および蓄電池７４を備える必要はない。

さらにまた、上述の実施例では、駆動装置４０において、第１筐体５２に固定された支持フレーム５２ｃによってモータ５４等を支持しているが、これに限定されない。たとえば、モータ５４等を支持する支持部材は、回転軸６０の上下動に連動して上下動するように、第１筐体５２に設けることもできる。この場合には、支持部材の上下動を案内するガイド部材を第１筐体５２に設けておくとよい。

また、上述の実施例では、制御装置４２において、制御部８０および無線通信部８２などを１つの電子基板７２上に配設しているが、これに限定されない。たとえば、ＣＰＵおよびメモリ等を含むメイン制御部（第１の制御部）と、モータの駆動を制御するモータ駆動回路およびモータに供給される電流を検出する電流検出回路などを含むサブ制御部（第２の制御部）とを別々の基板上に配設し、これらメイン制御部とサブ制御部とを別々の筐体内に設けることもできる。つまり、制御装置４２を２つ以上に分割することもできる。この場合、送水制御装置が設けられる桝の外部にメイン制御部を設け、桝の内部にサブ制御部を設ける等のより柔軟な対応が可能となる。なお、メイン制御部とサブ制御部とは、有線または無線で電気的に接続される。

さらに、上述の実施例では、給水栓１２の上に駆動装置４０を取り付ける際には、給水栓１２の飛散防止カバー２２上に駆動装置４０を直接載置して取り付けているが、送水制御装置（バルブ）の種類によっては、送水制御装置に取り付けた支持部材（架台）によって駆動装置４０を支持することもできる。なお、この支持部材には、駆動装置４０の他、制御装置４２や太陽電池パネル４４などを設けることもできる。

また、この発明において、太陽電池パネル４４等が桝の内部に設けられるとは、太陽電池パネル４４等が桝の上面および外側面からはみ出すことなく設置されることを言うが、設置後に基準状態（はみ出さない状態）から変位して桝外にはみ出し可能な場合も、桝内に設けられることに含むものとする。

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（送水制御装置）
１４ …落水口（送水制御装置）
１６ …電動アクチュエータ
４０ …駆動装置
４２ …制御装置
４４ …太陽電池パネル
５２ …第１筐体（駆動装置の筐体）
５４ …モータ（駆動部）
５６ …メインギア（駆動部）
７０ …第２筐体（制御装置の筐体）
７４ …蓄電池
８０ …制御部
８２ …無線通信部
１００ …圃場
１０２ …畦畔
１０４ …給水桝
１１０ …排水桝

Claims (15)

1. 圃場の水管理を行う圃場水管理システムであって、
   前記圃場への給水または前記圃場からの排水を制御する変位機構を備える送水制御装置、
   天蓋を有し、前記送水制御装置が内部に設けられる桝、および
   前記送水制御装置の前記変位機構を駆動する電動アクチュエータを備え、
   前記電動アクチュエータは、
   前記変位機構を駆動する駆動部を有する駆動装置、および
   当該電動アクチュエータの動作を制御する制御部を有する制御装置を備え、
   前記駆動装置と前記制御装置とを分割して、前記桝の内部に納まるように前記駆動装置を前記送水制御装置に取り付けた、圃場水管理システム。
2. 前記桝は、当該圃場水管理システムが適用された圃場の畦畔に設けられる、請求項１記載の圃場水管理システム。
3. 前記桝の上面は、当該桝が設けられた畦畔の上面以下または畦畔の上面と略同じ高さ位置に設けられる、請求項２記載の圃場水管理システム。
4. 前記制御装置は、前記駆動装置と横並びで前記桝の内部に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の圃場水管理システム。
5. 前記制御装置は、前記桝とは別に設けられた第２の桝の内部に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の圃場水管理システム。
6. 前記制御装置は、前記桝の上面よりも下方の高さ位置において、前記桝の外側面に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の圃場水管理システム。
7. 前記駆動装置の筐体は、側壁と前記側壁の上部を封止する天壁とを含み、前記側壁および前記天壁が気密構造を有する、請求項１から３のいずれかに記載の圃場水管理システム。
8. 前記駆動装置と前記制御装置との間に設けられた仕切り板をさらに備える、請求項４記載の圃場水管理システム。
9. 前記電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、
   前記太陽電池パネルは、前記桝の内部に設けられ、
   前記天蓋は、前記太陽電池パネルと対応する位置に形成された開口を有する、請求項１記載の圃場水管理システム。
10. 前記電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、
    前記太陽電池パネルは、前記天蓋に設けられる、請求項１記載の圃場水管理システム。
11. 前記電動アクチュエータは、太陽電池パネルを備え、
    前記太陽電池パネルは、前記桝の外部に設けられる、請求項１記載の圃場水管理システム。
12. 前記太陽電池パネルは、前記桝の上面よりも下方の高さ位置において、前記桝の外側面に設けられる、請求項１１記載の圃場水管理システム。
13. 前記太陽電池パネルは、下方へ沈み込み可能な構造を介して設けられる、請求項９から１２のいずれかに記載の圃場水管理システム。
14. 前記太陽電池パネルは、設置角度および設置方向の少なくとも一方を調整可能に設けられる、請求項９から１２のいずれかに記載の圃場水管理システム。
15. 前記制御装置は、使用者による手動操作を受け付ける操作パネルを含み、
    前記操作パネルは、前記桝の内部から前記天蓋よりも上の高さ位置に引き上げ可能に設けられる、請求項４記載の圃場水管理システム。
    

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