JP2635944B2 - 水田自動給水システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水田に給水を行う場合
の水量を管理するシステムに関し、特に、人が手をかけ
ることなく長期間の自動動作を可能とした水田自動給水
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】農作業においては、かんがい施設によっ
て水田に給水され、稲の発育によって必要に応じて水が
取り込まれる。そこで、稲作では時期によって水田に水
を張る必要があるため、用水路に設けられたバルブを農
作業に従事する人が自ら開閉することによって水の引き
込みを行う。しかし、そのような場合、水田の水位を一
定に維持する必要があるので、水位の低下に伴いその都
度バルブの開閉を行っていたため、水田への水の引き込
みは手間のかかる作業であった。そのため、従来からこ
のような煩わしさを排除し、作業の省力化を図るべく水
田自動給水システムが使用されている。例えば、その一
例として特公昭５９−２６号公報によって開示されたも
のがあるので、以下これを従来例として説明する。

【０００３】図９は、従来の給水システムを構成する切
換装置断面を示した図である。本従来例の切換装置１１
４には、上下に設けられた上部フロート１０１と下部フ
ロート１０２が連接されている。そして、それぞれが上
部又は下部フロート支持体１０３，１０４によって支持
されている。上部フロート支持体１０３は円筒状の支持
体であり、棒状の支持体である下部フロート支持体１０
４が挿通されている。そして、それぞれの支持体は更に
フロート支持部材１０５に挿入され、上部フロート１０
１、下部フロート１０２が所定高さに設定されるようフ
ロート支持部材１０５の外側から蝶ねじ１０６，１０７
で固定されている。一方、フロート支持部材１０５の上
端には、アーム１０９が軸１０８によって軸着されてい
る。そのアーム１０９の他端には、延長方向に水平カウ
ンターウエイト１１０が、垂直方向には垂直カウンター
ウエイト１１１が固設されている。

【０００４】アーム１０９の当該端部には、球弁１１３
がワイヤで吊された支持棒１１２が軸着され、支持棒１
１２及び球弁１１３は共に切換弁装置１１４内に挿入さ
れている。その切換弁装置１１４は、球弁１１３が挿入
される弁室１１５ａを構成する容器１１５と、その上方
には支持棒１１２が挿入される筒体部１１６、弁室の下
方には開口部１１７が形成されている。また、容器１１
５及び筒体部１１６には水平方向にポートが形成され、
容器１１５のポートには給水管１１８が装着され、筒体
部１１６のポートには受水管１１９が装着されている。
そして、この受水管１１９及び給水管１１８が図１０に
示すようにかんがい用弁１２２が接続されている。とこ
ろで、弁室１１５ａの上下の筒体部１１６及び開口部１
１７への連通部には、球弁１１３が当接するための上部
弁座１２０、下部弁座１２１が形成されている。

【０００５】このような構成による従来の給水装置で
は、次のように作用する。先ず、水田への給水時には、
水田の水位は下限水位Ｌから上限水位Ｈへ向けて上昇す
る方向にある。この時水位の上昇に伴って下部フロート
１０２の浮力は既に水面（下限水位Ｌ）下にあるため一
定であるが、上部フロート１０１の浮力は水面の上昇に
伴って大きくなっていく。しかし、アーム１０９の回転
中心である支点１０９ａを境にし、左側のモーメントが
右側のモーメントを優っているため一定状態を維持す
る。即ち、装置は図９の二点鎖線に示した状態にあり、
球弁１１３は上部弁座１２０に当接して受水管１１９内
の水の流れを遮断するため、水路１２３からかんがい用
弁１２２に供給される水は弁体１２２ａを押し上げて吐
水口１２２ｂから水田へ吐出される。

【０００６】次に、水田の水位が上限水位Ｈを超えると
右側のモーメントが大きくなり、アーム１０９が支点１
０９ａを中心に時計方向に瞬時に回転する。すると球弁
１１３が落下し、下部弁座１２１に当接して開口部１１
７を遮断する一方、受水管１１９と給水管１１８とが連
通される。従って、水路１２３からかんがい用弁１２２
に供給された水は、受水管１１９から給水管１１８を通
って弁体１２２ａを上方から付勢することにより吐水口
１２２ｂからの吐出を制御する。そして、水田に供給さ
れた水は、地下への浸透や蒸発等により減少する。しか
し、このときも水位の低下により除々に上部フロート１
０１が移動するのではなく、下限水位Ｌに至るまで右側
のモーメントが左側モーメントを優っているため、Ｌの
位置で瞬時に半時計方向に回転し、球弁１１３が上部弁
座１２０に当接し、再び水田への水の供給が開始され
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の給水装
置には次のような問題点があった。フロートの上下動に
よって水田への給水のためのバルブの開閉を調節するよ
うにしているが、このようなものでは、草などが容器１
１５に入り込んで球弁１１３の上下動を制限したり、ま
たフロートに草やゴミ等が絡んでしまって水位に合わせ
た上下動が行えなくなってしまう。更には、前記水田自
動給水システムは水田に備え付けてあるため、シーズン
以外の時には放置したままとなり、草やゴミ等が絡みつ
いたり、或は泥が入り込み固まってしまったりして、再
び使用する場合にはそれらを除去して使用状態を回復さ
せる必要がある等、使用に際して煩わしさがある。

【０００８】ところで、稲にとっては単に水が有る場
合、無い場合といったように単純に区別できるものでは
なく、稲の成長に合わせた適切な水位とする必要があ
る。そのため、従来のものでは蝶ねじ１０６，１０７を
調節することによりフロート１０１，１０２の間隔を変
えることにより行わねばならず、非常に煩わしいもので
ある。更に、前記従来例のものではフロートが水による
浮力を受けることによって弁の開閉が行われるもので、
水田に水が有る場合の水位を調節することにしか対応で
きず、例えば、水田には水が張られていない場合の土の
湿り気等を測定することはできない。

【０００９】そこで、本発明では、草やゴミ、或は虫等
の影響を受けることなく正確な給水操作を行うことがで
き、また水位設定の変更が簡便な水田自動給水システム
の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の水田自動給水シ
ステムは、水の供給源から供給される水を水田へ給水ま
たは遮断する主弁と、前記主弁を弁座に当接する方向に
押圧する水を外部に吐出する自己保持形電磁弁と、上下
に移動可能な複数の電極と、所定間隔のタイミングで前
記電極にパルスを印加した際の検出信号で前記自己保持
形電磁弁を駆動するコントローラとを有するものであ
る。また、本発明の水田自動給水システムは、前記主弁
が、水を供給する給水管へ連通されたパイプの延長上に
形成された弁座と、前記弁座に上方から当接し水の放出
を遮断するダイアフラム弁体と、前記ダイアフラム弁体
上部に形成されたダイアフラム室と前記パイプとを連通
するパイロットポートと、前記弁座の周りに形成された
吐出口と、前記ダイアフラム室と前記自己保持形電磁弁
に連通されたチューブとを連通させる連通孔とを有する
ことが望ましい。

【００１１】また、本発明の水田自動給水システムは、
前記自己保持形電磁弁が、筒形に巻かれたコイルと、二
つのポートを連通する弁座と、前記コイル一端中心部に
配設された固定鉄心と、前記コイル内に移動可能に設け
られ、前記弁座に当接する弁体を有するプランジャと、
前記コイル他端部に両面を磁性部材で挟まれた永久磁石
とを配設することが望ましい。更に、本発明の水田自動
給水システムは、前記コントローラが、コントローラを
駆動させる電池と、１０分以上の間隔でパルス信号を発
信するサンプリングタイム発生器と、前記サンプリング
タイム発生器からのパルス信号によって、前記複数の電
極に電圧を印加し、所定の電極が水に接している場合の
通電によって、検知信号を前記自己保持形電磁弁を駆動
するパルスとして出力する水位検出器を有するものであ
ることが望ましい。

【００１２】

【作用】上記構成を有する本発明の水田自動給水システ
ムは次のように作用する。複数の電極を上下に移動させ
ることによって電極の高さ、即ち水田の水位となる高さ
を設定すると、その設定した電極に対してコントローラ
によって所定間隔のタイミングでパルスが印加される。
そして、電極と水位との関係によって得られた検出信号
により自己保持形電磁弁が駆動され、その電磁弁の駆動
によって主弁を弁座に当接する方向に押圧する水を外部
に吐出することで主弁の開閉が行われる。これによって
水の供給源から供給される水を水田へ給水または遮断が
行われることによって先に設定した電極の高さ、即ち水
田の水位が調節される。そのため、草やゴミ等の影響を
受けることなく正確な給水操作を行うことができ、また
水位設定の変更が簡便に行える。

【００１３】また、本発明の水田自動給水システムは、
水を供給する給水管へ連通されたパイプからの水が、パ
イロットポートからダイアフラム弁体上部に形成された
ダイアフラム室へ流入し、ダイアフラム弁体にかかる圧
力よってパイプの延長上に形成された弁座にそのダイア
フラム弁体が当接されるが、前記自己保持形電磁弁の制
御によりダイアフラム弁体にかかる圧力が調節されるこ
とによって主弁の開閉が行われ、開弁時には弁座の周り
に形成された吐出口から水が水田へ給水される。

【００１４】また、本発明の水田自動給水システムは、
前記コントローラからの検知信号によりコイルに電流が
流されると、永久磁石の磁性と同方向に磁極が発生し、
プランジャが固定鉄心に吸着されるために弁体が弁座か
ら離間されて開弁状態となり、一方、コントローラから
の検知信号によりコイルに逆方向の電流が流されると、
永久磁石の磁性を打ち消す方向に磁極が発生し、プラン
ジャが固定鉄心から離れるために弁体が弁座に当接して
自己保持形電磁弁は閉弁状態となる。また、本発明の水
田自動給水システムは、電池からの電力によりサンプリ
ングタイム発生器によって、１０分以上の間隔で複数の
電極にパルス信号が印加され、所定の電極が水に接して
いる場合の通電によって、検知信号が前記自己保持形電
磁弁を駆動するためのパルスとしてコントローラから出
力される。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る水田自動給水
システムについて図面を参照して説明する。図１は、水
田自動給水システムの設置状態を示した模式図である。
そして、図２は、当該水田自動給水システムの概念図を
示したものである。この水田自動給水システムは、大き
く分けて水田に水を直接供給する主弁Ｐ、水田内の水位
を検出して主弁Ｐの開閉を制御する制御装置Ｑから構成
されている。主弁Ｐは、それに水を供給するための給水
管５が田面内に配管されている。そして、給水管５には
水田の所定位置において、上方へ向けて水を分流するパ
イプ６が連結されている。パイプ６の上端には給水管５
内を流れて水田内に供給される流量を調節する弁部７か
ら構成されている。弁部７には、弁座８とその弁座８に
当接してパイプ６を遮断するダイアフラム弁体９が構成
されている。ダイアフラム弁体９の中心にはパイロット
孔１０が形成され、弁部７の外周にはパイプ６からの水
が吐水される吐水部１１が形成されている。

【００１６】この弁部７を図３、図４に示した断面図を
用いて更に詳細に説明する。図３が閉弁時を示し、図４
が開弁時を示す。パイプ６は、弁部７が取り外し可能な
ように途中で分離され、上端に弁座８が形成された装着
部６ａは下端側が薄肉になるようにテーパが形成されて
いる。そして、弁座８に当接するように中心部が圧肉で
形成されたダイアフラム弁体９がカバー１４とに挟まれ
て配設されている。このダイアフラム弁体９とカバー１
４とによりダイアフラム室２２が形成されている。とこ
ろで、そのダイアフラム弁体９の上面には受板１２が設
けられ、カバー１４との間に配設されたスプリング１３
によってダイアフラム弁体９が下方に付勢されている。
一方、カバー１４の外周下面には水が下方へ吐出される
ように吐出ガイド１５が設けられ、その吐出ガイド１５
と装着部６ａ先端部とで吐出口１６が形成されている。

【００１７】また、カバー１４中央にはダイアフラム弁
体９の上昇を制限するようパイロット孔１０を塞ぐ調節
弁棒１７が、案内軸１８を貫通して配設されている。こ
の調節弁棒１７の外周及び案内軸１８の内周にはネジが
切られ、上部に設けられたハンドル１９の回転により、
上下移動が可能なように設けられている。また、調節弁
棒１７の下端には弁体１７ａが形成され、パイロット孔
１０を構成するパイロット管２０には弁体１７ａが当接
する弁座２０ａが形成されている。そのため、ダイアフ
ラム弁体９が上昇した場合には、図４に示すように調節
弁棒１７下端がパイロット孔１０に入り込み、弁体１７
ａが弁座２０ａに当接した状態で、弁の開きが制限され
る。更に、案内軸１８にはその外側からダイアフラム室
２２に連通した軸孔１８ａに貫通するよう、吐水蛇口２
１が固設されている。

【００１８】このような構成を有する主弁Ｐには図１に
示すように、制御装置Ｑが吐水蛇口２１に取り付けらた
ナイロンチューブ３１によって接続されている。そのナ
イロンチューブ３１は、自己保持形電磁弁の一種である
ラッチ型電磁弁３２に接続されている。また、制御装置
Ｑは、その３分の１が田面内に埋められ、更につば７０
によって垂直に立つように支えられている。ここで、図
５は制御装置Ｑの検出部３の外観を示す図である。これ
には縦軸にそってプラス方向とマイナス方向にメモリ４
１が設けられ、そのメモリ４１には上下に上限ツマミ４
２ａ、下限ツマミ４２ｂが取り付けられている。このツ
マミ４２ａ，４２ｂにはそれぞれ上限電極３９ａ、下限
電極３９ｂが固着されている。また、メモリ４１のマイ
ナス値は田面からの深さの値である。

【００１９】ところで、このメモリ４１が水に浸かって
いたのでは確認がしずらく、また水位が低下した後も汚
れが残って見ずらくなるのを防止するため、０水位を検
出部３のある程度高い位置に設けられている。更に、水
位設定の際に上限ツマミ４２ａ、下限ツマミ４２ｂを取
り違えたのでは、水田に全く水が給水されなかったり、
逆に過剰に給水されてしまうといったことが起こり得
る。そこで、一見して、または扱ったときの手の感触で
分かるように、上限ツマミ４２ａには黒く印した突起が
下端に、下限ツマミ４２ｂには黒く印した突起が上端に
設けられている。

【００２０】次に、この制御装置Ｑの具体的構成につい
て図２を参照して説明する。制御装置Ｑは、上記の如く
検出部３が田面内に埋められて固定され、水位を検出す
るための３本の水位検出電極３９ａ，３９ｂ，３９ｃが
内部に設けられ、それぞれコントロール部４に接続され
ている。最も長い電極がコモン電極３９ｃ、次に長い電
極が下限電極３９ｂ、そして最も短い電極が上限電極３
９ａである。コントロール部４では、水位検出器３５が
３本の水位検出電極３９ａ，３９ｂ，３９ｃに接続され
ている。また、水位検出器３５はラッチ回路３４及びパ
ワー増幅器３３に接続され、そのパワー増幅器３３は更
にラッチ型電磁弁３２に接続されている。一方、サンプ
リングパルスを発生するサンプリングタイム発生器３６
が電池３７に接続され、そのサンプリングタイム発生器
３６にパワー増幅器３３及び水位検出器３５が接続され
ている。また、パワー増幅器３３とラッチ回路３４はそ
の電池３７に直接接続されている。ここで使用される電
池３７には、リチウム電池のように自然放電が少なく長
期間の使用が可能なものが用いられる。

【００２１】次にラッチ型電磁弁３２について説明す
る。図６は、ラッチ型電磁弁３２を示した断面図であ
る。これは、固定鉄心５１の周りにコイル５２の巻かれ
たソレノイド部が構成され、固定鉄心５１の下方には同
軸上に先端に弁体６１の形成されたプランジャ５３が配
設されている。また、本体５４には、入力ポート５５及
び出力ポート５６が形成され、両ポートは本体５４内部
に形成された弁座５７を介して連通されている。そし
て、スプリング５８によって下方に付勢されたプランジ
ャ５３が、弁座５７に当接するように設けられている。
更に、コイル５３下部には、磁性部材６２，６３で挟ま
れた永久磁石５９が配設されている。

【００２２】以上、本実施例の水田自動給水システム１
の各構成について説明したが、次にその作用について説
明する。先ず、ツマミ４２ａ，４２ｂを上下に動かすと
それによって上限電極３９ａ、下限電極３９ｂが上下に
移動し、田面との距離を変化させる。このとき、上限電
極３９ａの下端が上限水位の高さであり、下限電極３９
ｂの下端が水田自動給水システム１による給水開始の高
さである。そこで、このような状態に置かれた各電極に
対し、サンプリングタイム発生器３６が図６に示すよう
に電圧パルスを発生する。このタイミングは水を供給す
る水田の広さによって異なり、ほぼ１０〜３０分程（更
に広い水田ではそれ以上の設定が可能である）の間隔で
ある。この時間は、水位に影響を及ぼさない範囲でサン
プリング間隔を延ばしたものである。また、１回の測定
時間は０．１〜０．２秒とする。

【００２３】そこで、図１、図２に示した図で水田自動
給水システムの作用を簡単に説明すると、先ず常に制御
装置Ｑによって水田の水位は上記サンプリング間隔で検
出されている。従って、制御装置Ｑによって水田の水位
が所定位置にまで満たされていないことが検出される
と、主弁Ｐの開閉が調節される。即ち、水田の水位が下
限水位より低い場合に制御装置Ｑによってそのことが検
出されると、制御装置Ｑ内のラッチ型電磁弁３２が開弁
される。そして、それに伴って主弁Ｐのダイアフラム室
２２の圧力が下がり、給水管５からの水の圧力により主
弁Ｐが開弁して図１のように水田へ水が放出される。一
方、制御装置Ｑが所定高さ、即ち水田の水が上限水位ま
で達したことを検出すると、逆にラッチ型電磁弁３２が
閉じられ、それに伴ってダイアフラム室２２の圧力が高
まって主弁Ｐが閉弁し、水田への水の供給が止められ
る。更に、時間経過の後蒸発等により水田の水位が設定
値以下になれば、制御装置Ｑによって常にサンプリング
間隔で検出されているので、再び主弁Ｐが開弁され水が
供給される。以下、水田自動給水システムの各構成の動
作について更に詳細に説明する。

【００２４】先ず、制御装置Ｑの作用について図２を参
照して説明する。制御装置Ｑは、サンプリングタイム発
生器３６が電池３７によって常に可動状態とされてい
る。そのため、サンプリングタイム発生器３６によって
所定のサンプリング間隔でパルスが発生され続け、常に
水田の水位が検出されている。そこで例えば、図７のタ
イムチャートに示したように、パルスＡ-1が水位検出器
３５に印加されたとき、水田の水が下限水位を下回って
いる場合には、下限電極３９ｂとコモン電極３９ｃとの
電気抵抗が∞となり、水位検出器３５により下限信号Ｂ
-1が出力される。この信号はラッチ回路３４に入力さ
れ、そこで水田の水位が下限水位を下回っている状態で
あることを示す信号として一時的に記憶される。また、
この信号はパワー増幅器３３に入力されるが、そこで増
幅された後にラッチ型電磁弁３２にプラスの信号として
駆動パルスＤ-1が入力され、ラッチ型電磁弁３２が駆動
する。尚、ラッチ型電磁弁３２及び主弁Ｐの駆動につい
ては後述する。そして次のサンプリング時間にパルスＡ
-2が印加される。このとき、依然として水位が下限水位
を下回っていた場合には、先のサンプリングによってこ
のような状態の信号が既にラッチ回路３４に記憶されて
いるため、パワー増幅器３３には信号が出力されない。
よってラッチ型電磁弁３２には図６に示すように駆動パ
ルスは印加されず、先の信号による状態が続けられる。

【００２５】次に、水田の水位が下限水位と上限水位の
間にまで上昇した場合にタイミングパルスが印加される
と、下限電極３９ｂとコモン電極３９ｃとの間の抵抗が
水抵抗（１０〜３０Ｋ）となる。しかし、タイミングパ
ルスＡ-m（ｍは任意）が印加されると、上限電極３９ａ
とコモン電極３９ｃ間の∞の電気抵抗が水位検出器３５
によって検出される。このような下限電極３９ｂとコモ
ン電極３９ｃとの間の抵抗が水抵抗で、上限電極３９ａ
とコモン電極３９ｃと間の抵抗が∞のときの場合では、
水位検出器３５からラッチ回路３４への検出信号は出力
されない。従って、ラッチ型電磁弁３２には駆動パルス
は印加されず、先の信号による状態が続けられる。

【００２６】更に所定時間経過後、タイミングパルスＡ
-n（ｎは任意、但しｍ＜ｎ）が印加されたとき水田の水
位が上限水位を超えていた場合には、上限電極３９ａ、
コモン電極３９ｃ間の抵抗が∞から水抵抗（１０〜３０
Ｋ）になる。そこで、これを水位検出器３５が検出し、
ラッチ回路３４に上限信号Ｃ-nが入力される。ラッチ回
路３４では、先に記憶されていた下限信号に代えて上限
信号が、水田の水位が上限水位を超えている状態である
ことを示す信号として一時的に記憶される。そして、こ
の信号はパワー増幅器３３に入力されるが、そこで増幅
された後にラッチ型電磁弁３２にはマイナスの信号とし
て駆動パルスＤ-nが出力され、ラッチ型電磁弁３２の駆
動状態が復帰し、パイロット水が停止する。

【００２７】次に、上記の如く検出信号が入力されるラ
ッチ型電磁弁３２の駆動について、図６を参照して説明
する。パワー増幅器３３からプラスの駆動信号（例え
ば、図６のＤ-1）が、ラッチ型電磁弁３２に入力され
る。即ち、ラッチ型電磁弁３２では接続ケーブル６０を
介してコイル５２にプラス電圧が印加される。すると、
コイル５２に磁界が発生し、この磁界とラッチ型電磁弁
３２に内蔵された永久磁石５９の磁界方向とが合致する
ため、下方に付勢していたスプリング５８に反してプラ
ンジャ５９が上方へ吸引される。そのため、それまでプ
ランジャ５９下端の弁体６１が弁座５７に当接され流路
を遮断していたが、プランジャ５９の上昇により弁が開
放され入力ポート５５から出力ポート５６へ流体が流れ
ることとなる。また、上記したように駆動信号は１回の
み印加されるが、パルスの印加後は永久磁石５９の磁力
によってプランジャ５３は、上昇した状態が維持され
る。一方、ラッチ型電磁弁３２にマイナスの駆動信号
（例えば、図６のＤ-n）が印加されると、内蔵されてい
るコイル５２に発生する磁界と永久磁石５９の磁界とが
反発し合い、その結果両磁力から開放されるので、スプ
リング５８によって下方へ付勢されて弁体６１が弁座５
７に当接して流路が遮断される。

【００２８】次に、上記ラッチ型電磁弁３２の開閉によ
って制御される主弁Ｐの動作について、図３を参照して
説明する。先ず、ラッチ型電磁弁３２の閉弁時には、給
水管５から主弁Ｐに流れ込む水はパイプ６を上昇し、パ
イロット孔１０に流入し、ダイアフラム室２２に充填さ
れる。またダイアフラム室２２は、吐水蛇口２１及びナ
イロンチューブ３１を介してラッチ型電磁弁３２に連通
されているが、ラッチ型電磁弁３２が閉弁されているた
め水はこれら各箇所に充填され流動しない。それでも給
水管５内には水が供給され続けているため、主弁Ｐ内に
は水圧がかかる。そのため、水圧を受ける面積の広いダ
イアフラム弁体９の上面から下方へ大きな力が加わわる
ため、ダイアフラム弁体９と弁座８とが当接され水が外
部へは吐出されない。

【００２９】ラッチ型電磁弁３２にプラスの信号が印加
されてプランジャ５３が上昇し開弁されると、入力ポー
ト５５と出力ポート５６が連通する。すると、入力ポー
ト５５はナイロンチューブ３１を介してダイアフラム室
２２に連通されているので、ダイアフラム室２２内の水
がラッチ型電磁弁３２に流れ込み、更に水田へ吐出され
る。なお、ラッチ型電磁弁３２のオリフィス径は主弁Ｐ
のパイロット孔１０より充分大きくしてあるため、パイ
ロット孔１０への流入より吐出の方が大きくなるように
してある。一方、ダイアフラム室２２内の水が流れ出た
ことにより圧力が低下するので、給水管５からパイプ６
を上昇してきた水は、その圧力でスプリング１３の下方
への付勢力に反してダイアフラム弁体９を押し上げ、開
弁した吐水部１１から水田へ給水される。

【００３０】ところで、吐水蛇口２１は、未使用時にラ
ッチ型電磁弁３２に水が流れないよう水路を遮断するも
のである。また、調節弁棒１７は、ハンドル１９の回転
によりその先端にある弁体１７ａの高さを調節するもの
である。従って弁体１７ａの位置を変化させると、パイ
ロット管２０の形成された弁座２０ａに当接し、弁の開
きが調節されて吐出する水量が調節されることとなる。
ところで、ラッチ型電磁弁３２にマイナスの電圧パルス
が印加され、弁座５７に弁体６１が当接し弁が遮断され
ると、ダイアフラム室２２内の水はどこへも流れ出ない
一方、パイロット孔１０から水が流れ込んでくるため、
ダイアフラム室２２内に水が充填される。そのため、再
びダイアフラム弁体９が弁座８に当接され給水が止めら
れる。

【００３１】以上、本実施例の水田自動給水システムに
よれば次のような効果を奏する。本実施例の水田自動給
水システムが使用される水田では、その面積が広く水を
張るにも半日から１日かかり、また水位が上限から下限
に降下するにも２〜５日かかるような状況である。この
ような性質を利用して、水位を検出するためのサンプリ
ング時間を上記実施例では１０〜３０分とし、また測定
時間も０．１〜０．２秒と非常に短いことから、自然放
電の少ないリチウム電池の耐用年数が更に伸び、電池１
個で５年以上のシステムの可動が可能となった。また、
水位の変化を電極を用いて検知することとしたため、機
械的な動作を行う必要がなく、水田内の草やゴミ等が引
っかかったり、長期間の不使用等による動作不能が起る
心配もない。

【００３２】また、水位の設定には電極をツマミによっ
て上下させるだけなので、稲の成育に合わせた水田の水
位の設定が容易に行うことができる。また、電極を土の
中に差し込むようにすればマイナス位置での水位、即
ち、土の湿り気具合いを示すマイナス水位を検出するこ
とも可能である。更に、本実施例では検出器側には従来
のフロートのような機械的構造を設けることがないた
め、破損等が起こりにくく、またシステム全体としてコ
ンパクトなものとなる。

【００３３】次に本発明に係る水田自動給水システムの
第２実施例について説明する。図８は、第２実施例の水
田自動給水システムの概要を示した図である。本実施例
は、第１実施例のものと共通する構成については同一符
号を付し、その説明は省略する。本実施例の水田自動給
水システムも第１実施例のものと同様に主弁Ｐ’と制御
装置Ｑ’とから構成される。主弁Ｐ’は、第１実施例の
ものと同様に給水管５から供給される水をダイアフラム
弁体９の開閉によって吐水するものである。しかし、本
実施例では、ダイアフラム弁体９にパイロット孔を設け
てダイアフラム室へ水を導くのではなく、パイプ６から
ダイアフラム室７１にかけて連絡パイプ７２が配管され
るようにした。

【００３４】一方、制御装置Ｑ’は、コントロール部７
３の駆動源としてソーラ電池７４が採用されている。そ
のソーラ電池７４は、逆流防止素子７５を介して電圧検
出器７６に接続されている。また、電圧検出器７６には
二次電池３７が補助電源として接続されている。電圧検
出器７６は更に、発振器７７に接続されるとともにパワ
ー増幅器３３、ラッチ回路３４及び水位検出器３５にも
接続されている。一方、電圧検出器７６に接続された発
振器７７はタイミング発生器７８と水位検出器３５に接
続され、タイミング発生器７８は、パワー増幅器３３、
ラッチ回路３４及び水位検出器３５に接続されている。

【００３５】そして、このような構成による本実施例の
水田自動給水システムは、ソーラ電池７４からの電力に
よって各回路が駆動するが、充分な電力を得ることがで
きない場合には電圧検出器７６によって判断され、二次
電池３７によって駆動することとなる。一方、水位検出
器３５は、発振器７７によってパワー増幅器３３、ラッ
チ回路３４、及び水位検出器３５には駆動パルスが供給
されている。そして、上記第１実施例のものと同様、水
田の広さによって異なるが、１０〜３０分程の間隔でタ
イミングパルスを発信し、０．１〜０．２の測定時間で
水位検出器３５によって検出が行われる。

【００３６】そして、コントロール部７３の検出により
ラッチ型電磁弁３２が駆動され、それによって主弁Ｐ’
が駆動して水が放出またはその停止が行われる。ところ
で、本実施例の主弁Ｐ’では、ラッチ型電磁弁３２の閉
弁時にはパイプ６を上昇する水は、連絡パイプ７２を介
してダイアフラム室７１に流入し充填され閉弁されるこ
ととなる。

【００３７】以上、本実施例の水田自動給水システムで
はソーラ電池を使用したので、更に耐用年数を延ばすこ
とが可能となった。また、上記第１実施例と同様に次の
ような効果を奏する。機械的な動作を行う必要がなく、
水田内の草やゴミ等が引っかかったり、長期間の不使用
等による動作不能が起る心配がない。稲の成育に合わせ
た水田の水位の設定が容易に行うことができる。電極を
土の中に差し込むようにすればマイナス位置での水位、
即ち、土の湿り気具合いを示すマイナス水位を検出する
ことも可能である。更に、破損等が起こりにくく、また
システム全体としてコンパクトなものとなる。

【００３８】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨
を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、
上記実施例では電極を３本用いるものを示したが、更に
多くの電極を用いて、複数の水位の設定が可能なものと
してもよい。即ち、稲の成育に合うように変化する必要
水位に対し、当該成育時期に合うように水位が調節され
るような設定が可能なものとする。従って、このような
場合には上記実施例のコントロール部の回路構成も逐次
変更可能である。また、上記実施例では自己保持形電磁
弁としてラッチ形電磁弁を使用したが、他の機械的なも
のを使用してもよい。

【００３９】

【発明の効果】本発明の水田自動給水システムは、上下
に移動可能な複数の電極に対して、コントローラが所定
間隔のタイミングでパルスを印加し、そのときの検出信
号で自己保持形電磁弁を駆動し、その駆動に伴って、供
給される水を水田へ給水または遮断する主弁の開閉を制
御するものなので、草やゴミ、或は虫等の影響を受ける
ことなく正確な給水操作を行うことができ、また水位設
定の変更が簡便な水田自動給水システムの提供が可能と
なった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる水田自動給水システムの第１実
施例の設置状態を示した模式図である。

【図２】本発明にかかる水田自動給水システムの第１実
施例を示した概念図である。

【図３】第１実施例の水田自動給水システムの主弁の閉
弁状態を示した断面図である。

【図４】第１実施例の水田自動給水システムの主弁の開
弁状態を示した断面図である。

【図５】第１実施例の水田自動給水システムの検出部を
示した外観図である。

【図６】第１実施例の水田自動給水システムのラッチ型
電磁弁を示した断面図である。

【図７】第１実施例の水田自動給水システムのタイムチ
ャートを示した図である。

【図８】本発明にかかる水田自動給水システムの第２実
施例を示した概念図である。

【図９】従来例の水田自動給水システムの切換装置を示
した断面図である。

【図１０】従来例の水田自動給水システムを示した概念
図である。

【符号の説明】

Ｐ 主弁 Ｑ 制御装置 ３ 検出部 ４ コントロール部 ７ 弁部 ９ ダイアフラム弁体 ３２ ラッチ型電磁弁 ３３ パワー増幅器 ３４ ラッチ回路 ３５ 水位検出器 ３６ サンプリングタイム発生器 ３７ 電池 ３９ａ 上限電極 ３９ｂ 下限電極 ３９ｃ コモン電極

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水田に供給する供給水の流路に形成され
   た主弁座、前記主弁座に上方から当接することにより前
   記流路を遮断する主弁体、及び前記主弁体の上側に形成
   された弁室とを備える主弁と、 前記弁室内に水を供給する給水路と、 前記弁室内から水を吐出する吐水路と、 前記吐水路上に設けられた自己保持形電磁弁と、 前記水田の水位を検出するための 上下に移動可能な複数
   の電極と、 所定間隔のタイミングで前記電極にパルスを印加した際
   の検出信号で前記自己保持形電磁弁を駆動するコントロ
   ーラとを有することを特徴とする水田自動給水システ
   ム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の水田自動給水システム
   において、 前記主弁が、 水を供給する給水管へ連通されたパイプ延長上の吐出部
   に形成された前記主弁座と、 前記弁座に上方から当接するダイアフラム弁体からなる
   前記主弁体と、 前記ダイアフラム弁体上側に形成された前記弁室と、前記パイプと前記弁室とを連通する前記ダイアフラム弁
   体に穿設された前記給水路 とを有することを特徴とする
   水田自動給水システム。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の水田自動給水システム
   において、 前記自己保持形電磁弁が、 筒形に巻かれたコイルと、 二つのポートを連通する弁座と、 前記コイル一端中心部に配設された固定鉄心と、 前記コイル内に移動可能に設けられ、前記弁座に当設す
   る弁体を有するプランジャと、 前記コイル他端部に両面を磁性部材で挟まれた永久磁石
   とを配設したことを特徴とする水田自動給水システム。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の水田自動給水システム
   において、 前記コントローラが コントローラを駆動させる電池と、 １０分以上の間隔でパルス信号を発信するサンプリング
   タイム発生器と、 前記サンプリングタイム発生器からのパルス信号によっ
   て、前記複数の電極に電圧を印加し、所定の電極が水に
   接している場合の通電によって、検知信号を前記自己保
   持形電磁弁を駆動するパルスとして出力する水位検出器
   を有することを特徴とする水田自動給水システム。