JP2942475B2

JP2942475B2 - 水田自動給水システム

Info

Publication number: JP2942475B2
Application number: JP7188142A
Authority: JP
Inventors: 清英田中; 正彦八神
Original assignee: CKD Corp
Current assignee: CKD Corp
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1999-08-30
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JPH099800A

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
システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】稲作作業においては、農業用水パイプ等
の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。ここで、稲作では
時期によって水田に水を張る必要があるため、用水パイ
プ等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っている。しか
し、稲作では稲の発育状態に応じて、水田の水位を所定
の高さ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たり、排水堰の高さを調整し
て給水を垂れ流しにする量の調整等の作業を行わなけれ
ばならず、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、また水の無駄使いを少な
くするために、種々の水田自動給水システムが提案され
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では、フロートの上下動によ
って水田への給水のための給水バルブの開閉を直接調節
するようにしている。

【０００３】一方、用水の垂れ流しは水の無駄使いばか
りでなく、肥料や農薬が溶けている水田の用水を多量に
流すことにより発生する河川の富栄養化による環境破壊
が問題となる。従来より、その問題を防止するための工
夫もなされている。例えば、特開平２−４７４１５号公
報において、図７に示すように、水田自動給水システム
は、大きく給水装置Ａと排水装置Ｂとに分かれている。
一般に、給水装置Ａと排水装置Ｂとは、水田の上流側と
下流側とに離れて設置されるため、両者は、１００ｍ以
上離れている場合も多い。

【０００４】排水装置Ｂは、水田１１０の水位が所定の
高さ以上になったときに水を農業排水路１０９に流すた
めの排水口１０８が形成されたゲート１０７、水位を検
出するためのフロート１０５、フロート１０５に連動し
て給水装置へ送る制御用水の圧力を制御するボールタッ
プ弁１０６から構成されている。排水路１０９は、一般
的に河川に直接垂れ流しされている。また、給水装置Ａ
は、水の供給源であるパイプ１０３、水田への水を給水
または遮断するためのダイヤフラム弁１０１、ダイヤフ
ラムの上側に形成されたダイヤフラム室１０２より構成
されている。そして、ダイヤフラム室１０２とボールタ
ップ弁１０６とが制御用水用パイプ１０４で連通されて
いる。

【０００５】次に、上記給水システムの作用を説明す
る。水田１１０の水位が所定の高さより高くなると、排
水装置Ｂにおいて排水口１０８より用水が排水路１０９
に垂れ流される。同時に、フロート１０５が上昇してボ
ールタップ弁１０６が作用し、制御用水用パイプ１０４
内の制御用水を閉じかける。そして、ダイヤフラム室１
０２に制御用水の圧力が加わり、ダイヤフラム弁１０１
が遮断されて水田１１０への水の供給が遮断される。こ
れにより、余分な水が垂れ流されることが防止される。
また、水田１１０の水位が所定の高さより低くなると、
排水装置Ｂにおいて排水口１０８より用水が排水路１０
９に流されなくなる。同時に、フロート１０５が下降し
てボールタップ弁１０６が作用し、制御用水用パイプ１
０４内の制御用水用弁部を開いて、給水弁のパイロット
流入量よりボールタップ弁１０６からの排水量が多くな
ると、ダイヤフラム室１０２に加わっていた制御用水の
圧力がなくなり、ダイヤフラム弁１０１が開いて水田１
１０への水の供給が行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の水田自
動給水システムには次のような問題点があった。（１）フロート１０５の上下動によって水田への給水の
ための給水装置Ａの開閉を調節するようにしているが、
フロート１０５に水田中を浮遊する草やゴミ等が絡んで
しまい、フロート１０５が水位に合わせて上下動しなく
なってしまう問題があった。また、ボールタップ弁１０
６はスナップアクション動作をしないため、水位が下が
り閉状態から開状態の過渡期に漏れ現象が長い時間続
き、ゴミが引っかかったりして不安定な状態となる。そ
のため、ダイヤフラム弁１０１も同様に不安定な状態と
なり、ダイヤフラム弁１０１にもゴミが引っかかり易く
なる問題があった。また、フロート１０５自体の水位計
測の分解能は極めて低いため、余裕を持った位置合わせ
を行わざるを得ず、時間遅れが著しく発生し、用水へ垂
れ流される用水の量が多く、下流の河川における富栄養
化による環境破壊の問題を解決することにおいて、充分
でなかった。

【０００７】（２）また、制御用水用パイプ１０４を介
して制御用水の圧力を伝達することにより、給水装置Ａ
の給水及び遮断を制御しているため、時間遅れが著しく
発生する問題があった。従来の水田自動給水システム
が、フロート１０５や用水を制御に使用しているのは、
水田では電源等を使用することができず、また、給水弁
の開閉等に大きな電流を必要とするため電池では不十分
であったからである。すなわち、用水のみを使用して水
田自動給水システムを稼働させていたからである。

【０００８】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、また下流へ肥料や農薬を垂れ流すことの少ない水田
自動給水システムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の水田自動給水システムは次のような構成を
有している。（１）供給源から供給される水を水田へ給水または遮断
する給水主弁を備える給水装置と、水田の水位が所定の
高さ以上になったときに該所定の高さ以上の水を排出す
る排水装置とを有する水田自動給水システムであって、
排水装置が、水面に対して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電極にパルスを印加して水
位を検出し、給水主弁の開閉を制御する制御手段とを有
している。（２）また、（１）に記載するシステムにおいて、前記
給水装置が、前記給水主弁を開閉するためのパイロット
式自己保持型電磁弁を有し、前記制御手段が、前記自己
保持型電磁弁の開閉を制御することを特徴とする。

【００１０】（３）また、（２）に記載するシステムに
おいて、前記給水主弁が、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
前記自己保持型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を特徴とする。（４）また、（２）に記載するシステムにおいて、前記
自己保持型電磁弁が、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
を配設したことを特徴とする。

【００１１】（５）また、（２）に記載するシステムに
おいて、前記制御手段が、駆動用の電池と、所定の間隔
でパルス信号を発信するサンプリングパルス発生器と、
前記サンプリングパルス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水位を検知し、検知した
検知信号を前記自己保持型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。

【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。農作業者が、排水装置の堰を
必要とする水田の水位に対応する所定の高さに設定す
る。このとき、排水装置の堰に付設されている複数の電
極は、排水装置と連動して上下に移動される。設定され
た電極に対して制御手段が、所定間隔のタイミングで計
測用パルスを印加する。そして、電極と水位との関係に
よって得られた検出信号が、制御手段を介して給水装置
に自己保持型電磁弁駆動信号として伝送される。この信
号により給水装置の自己保持型電磁弁が駆動される。そ
して、自己保持型電磁弁の駆動によって給水主弁にかか
る水圧が制御されて弁の開閉が行われる。

【００１３】これにより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。すなわち、先に設定
した電極の高さにより水田の水位が調節される。排水装
置において所定の高さ以上になった時に、速やかに給水
装置を制御できるため、下流に垂れ流す用水の量を少な
くすることができる。また、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。水田の水位を検出するのは、
１０分以上間隔で行えば良く、また、給水主弁を動かす
ために自己保持型電磁弁に電流を流す必要があるが、そ
れも瞬間だけで、後は、自己保持型電磁弁に電流を流さ
なくても給水主弁は、自己保持型電磁弁により所定の状
態を維持されるため、消費電流は僅かで済む。

【００１４】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。

【００１５】また、本発明の水田自動給水システムは、
制御手段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、制御手段からの検知信号に
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型電
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、検知信号が自己保持型電磁弁を駆動するた
めのパルスとして制御手段から出力される。

【００１６】

【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構成を示した概念図である。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
供給する給水装置Ａ、水田Ｓの水位が所定の高さ以上に
なったときに該所定の高さ以上の水を排出するための排
水装置Ｂ、及び水田Ｓ内の水位を検出して給水装置Ａの
開閉を制御する制御手段Ｑから構成されている。本実施
例では、制御手段Ｑは、排水装置Ｂの一部として構成さ
れているが、制御手段Ｑを給水装置Ａと一体的に構成し
ても良いし、別個独立に構成しても良い。給水装置Ａ
は、水田Ｓの給水パイプ１３が埋め込まれている位置に
配設される。また、排水装置Ｂは、図示しない農業排水
路の近くに配設される。給水パイプ１３が配設されてい
る水田Ｓの高さは、農業排水路近くの水田Ｓの高さより
高くなっている。また、農業排水路は、一般的に河川に
直結されている。

【００１７】給水パイプ１３には水田Ｓの所定位置にお
いて、上方へ向けて水を分流する分流パイプ１３ａが連
結されている。分流パイプ１３ａの上端には給水パイプ
１３内を流れて水田Ｓ内に供給される流量を調節するダ
イヤフラム弁部７から構成されている。ダイヤフラム弁
部７には、弁座３４、弁座３４に当接また離間して分流
パイプ１３ａを遮断または開放するダイアフラム弁体１
１が付設されている。ダイアフラム弁体１１の中心には
パイロット孔１９が形成され、ダイヤフラム弁部７の外
周には分流パイプ１３ａからの水が吐水される吐水部３
５が形成されている。また、ダイアフラム弁体１１の上
部には、ダイヤフラム室１２が形成されている。また、
ダイヤフラム室１２には、ダイアフラム弁体１１を弁座
３４に当接する方向に付勢する復帰バネ１４が付設され
ている。また、ダイヤフラム室１２には、自己保持型電
磁弁の一種であるラッチ型電磁弁１６の入力ポートが接
続されている。

【００１８】このダイヤフラム弁部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。分流パイプ１３ａは、ダ
イヤフラム弁部７が取り外し可能に途中で分離され、上
端に弁座３４が形成された装着部１３ｂ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３
４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１１がカバー３６とに挟まれて配設されてい
る。このダイアフラム弁体１１とカバー３６とによりダ
イアフラム室１２が形成されている。また、ダイアフラ
ム弁体１１の上面には受板３７が設けられ、カバー３６
との間に配設された復帰バネ１４によってダイアフラム
弁体１１が下方に付勢されている。一方、カバー３６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３
８が設けられ、その吐出ガイド３８と装着部１３ｂ先端
部とで吐水部３５が形成されている。

【００１９】また、カバー３６中央にはダイアフラム弁
体１１の上昇を制限するように、パイロット孔１９を塞
ぐ調節弁棒３９が、案内軸４０を貫通して配設されてい
る。調節弁棒３９の外周及び案内軸４０の内周にはネジ
が切られ、上部に設けられたハンドル４１の回転によ
り、上下移動が可能な構造になっている。また、調節弁
棒３９の下端には弁体３９ａが形成され、パイロット孔
１９を構成するパイロット管４２には弁体３９ａが当接
する弁座４２ａが形成されている。そのため、ダイアフ
ラム弁体１１が上昇した場合には、図４に示すように調
節弁棒３９下端がパイロット孔１９に入り込み、弁体３
９ａが弁座４２ａに当接した状態で、弁の開きが制限さ
れる。更に、案内軸４０にはその外側からダイアフラム
室１２に連通した軸孔４０ａに貫通するよう、吐水蛇口
４３が固設されている。このような構成を有する給水装
置Ａには、図１に示すように、ラッチ型電磁弁１６の入
力ポートが、吐水蛇口２１に接続されている。ラッチ型
電磁弁１６の出力ポートは、大気に開放されている。

【００２０】次にラッチ型電磁弁１６について説明す
る。図５は、ラッチ型電磁弁１６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。

【００２１】次に、排水装置Ｂ及び制御手段Ｑについて
説明する。排水装置Ｂの構成を図２に断面図で示す。排
水装置Ｂには、排水パイプ本体２２、排水パイプ本体に
形成されたガイド部２２ａに摺動可能に保持された高さ
調整パイプ２１が付設されている。排水パイプ本体２２
は、取込口２２ｃの下面が水が渇れている状態での水田
Ｓ地面に合わせて埋め込み固定されている。また、排水
口２２ｂは、農業排水路に通じて配設されている。高さ
調整パイプ２１には、農業者が高さ調整パイプ２１を上
下に移動させるための取っ手２０が固設されている。ま
た、取っ手２０には、電極ブラケット２６が固設されて
いる。また、電極ブラケット２６には、上限電極２５、
下限電極２４及びコモン電極２３が付設されている。

【００２２】コモン電極２３、下限電極２４、及び上限
電極２５は、接続線２７により各々制御手段Ｑに接続さ
れている。最も長い電極がコモン電極２３、次に長い電
極が下限電極２４、そして最も短い電極が上限電極２５
である。制御手段Ｑでは水位検出器３０が、３本の水位
検出電極２３，２４，２５に接続されている。また、水
位検出器３０はラッチ回路３１及びパワー増幅器３２に
接続され、そのパワー増幅器３２は、さらに電線１８を
介してラッチ型電磁弁１６のコイルに接続されている。
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３３が電池２８に接続され、そのサンプリング
タイム発生器３３にパワー増幅器３２及び水位検出器３
０が接続されている。また、パワー増幅器３２とラッチ
回路３１はその電池２８に直接接続されている。ここで
使用される電池２８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を用いている。

【００２３】以上、本実施例の水田自動給水システムの
各構成について説明したが、次に水田自動給水システム
の作用について説明する。先ず、作業者は排水装置Ｂに
おいて、取っ手２０を上下に動かして、高さ調整パイプ
２１の上面を必要とする水田Ｓの水位に設定する。これ
により、上限電極２５、下限電極２４、及びコモン電極
２３も同時に移動する。このとき、上限電極２５の下端
は高さ調整パイプ２１の上面より僅かに上の位置にあ
る。また、下限電極２４の下端は高さ調整パイプ２１の
上面より僅かに下の位置にあり、コモン電極２３の下端
は下限電極２４よりさらに下側に位置している。ここ
で、上限電極２５の下端の位置が上限水位の高さであ
り、給水装置Ａの給水を停止する高さである。また、下
限電極２４の下端が給水装置Ａ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３３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秒としている。

【００２４】そこで、図１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、給水
装置Ａの開閉が調節される。すなわち、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、ラッチ型電磁弁１６を開く信号が、制御
手段Ｑから電線１８を介して給水装置Ａに伝送され、ラ
ッチ型電磁弁１６が開かれる。そして、給水装置Ａのダ
イアフラム室２２の圧力が下がり、給水パイプ１３から
の水の圧力によりダイアフラム弁体１１が開弁して図１
のように水田へ水が放出される。

【００２５】一方、制御装置Ｑが所定高さ、すなわち水
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１６が閉じられ、それに伴ってダイアフラ
ム室１２の圧力が高まってダイアフラム弁体１１が閉弁
し、水田への水の供給が止められる。さらに、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、再びダイアフラム弁体１１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
ついてさらに詳細に説明する。

【００２６】先ず、制御装置Ｑの作用について図１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３３が電池２８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３３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６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
３０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２４とコモン電極２３との電気
抵抗が無限大となり、水位検出器３０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３１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。

【００２７】また、この信号はパワー増幅器３２に入力
されるが、そこで増幅された後に電線１８を介してラッ
チ型電磁弁１６にプラスの信号として、駆動パルスＤ-1
が伝送されラッチ型電磁弁１６が駆動する。なお、ラッ
チ型電磁弁１６及びダイアフラム弁体１１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３１に記憶されて
いるため、パワー増幅器３２には信号が出力されない。
よってラッチ型電磁弁１６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。

【００２８】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２４とコモン電極２３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２５とコモ
ン電極２３間の無限大の電気抵抗が水位検出器３０によ
って検出される。このような下限電極２４とコモン電極
２３との間の抵抗が水抵抗で、上限電極２５とコモン電
極２３との間の抵抗が無限大のときの場合では、水位検
出器３０からラッチ回路３１への検出信号は出力されな
い。従って、ラッチ型電磁弁１６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。

【００２９】さらに所定時間経過後、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２５、
コモン電極２３間の抵抗が無限大から水抵抗（１０〜３
０Ｋ）になる。そこで、これを水位検出器３０が検出
し、ラッチ回路３１に上限信号Ｃ-nが入力される。ラッ
チ回路３１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３２に入力されるが、そこ
で増幅された後に電線１８を介してラッチ型電磁弁１６
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１６の停止状態となり、パイロット水が
停止する。

【００３０】次に、上記の如く検出信号が電線１８を介
して入力されるラッチ型電磁弁１６の駆動について、図
５を参照して説明する。パワー増幅器３２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１
６に入力される。すなわち、ラッチ型電磁弁１６では電
線１８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１６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５
９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１６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５７に当接して流路が遮断される。

【００３１】次に、上記ラッチ型電磁弁１６の開閉によ
って制御されるダイアフラム弁体１１の動作について、
図３及び図４を参照して説明する。先ず、ラッチ型電磁
弁１６の閉弁時には、給水パイプ１３からダイアフラム
弁体１１に流れ込む水は分流パイプ１３ａを上昇し、パ
イロット孔１９に流入し、ダイヤフラム室１２に充填さ
れる。またダイヤフラム室１２は、吐水蛇口４３を介し
てラッチ型電磁弁１６に連通されているが、ラッチ型電
磁弁１６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。それでも給水パイプ１３内には水が供
給され続けているため、ダイアフラム弁体１１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１１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１１と弁座３４とが当接され水が
外部へは吐出されない。

【００３２】ラッチ型電磁弁１６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はダイアフラム室１２に連通されているので、ダ
イアフラム室１２内の水がラッチ型電磁弁１６に流れ込
み、更に水田へ吐出される。なお、ラッチ型電磁弁１６
のオリフィス径はパイロット孔１９より充分大きくして
あるため、パイロット孔１９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１２内
の水が流れ出たことにより圧力が低下するので、給水パ
イプ１３から分流パイプ１３ａを上昇してきた水は、そ
の圧力で復帰バネ１４の下方への付勢力に反してダイア
フラム弁体１１を押し上げ、開弁した吐水部３５から水
田へ給水される。

【００３３】ところで、吐水蛇口４３は、未使用時にラ
ッチ型電磁弁１６に水が流れないよう水路を遮断するの
である。また、調節弁棒３９は、ハンドル４１の回転に
よりその先端にある弁体３９ａの高さを調節するもので
ある。従って弁体３９ａの位置を変化させると、パイロ
ット管４２の形成された弁座４２ａ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１６にマイナスの電圧パルスが
印加され、弁座５７に６１が当接し弁が遮断されると、
ダイアフラム室１２内の水はどこへも流れ出ない一方、
パイロット孔１９から水が流れ込んでくるため、ダイア
フラム室１２内に水が充填される。そのため、再びダイ
アフラム弁体１１が弁座３４に当接され給水が止められ
る。

【００３４】以上、本実施例の水田自動給水システムに
よれば、排水装置Ｂが、水面に対して上下に移動可能な
複数の電極２４，２５，２６と、所定間隔のタイミング
で電極にパルスを印加して水位を検出し、ダイアフラム
弁体１１の開閉を制御する制御手段Ｑとを有しているの
で、フロート１０５等の機械的な動作を行う必要がない
ため、水田Ｓ内に浮遊する草やゴミ等が引っかかって動
作不良を起こしたり、長期間の不使用等による動作不能
が起る心配がなく、下流に垂れ流す用水の量を減少で
き、河川に農薬や肥料を垂れ流す問題が解決される。ま
た、電極取付スペースが１２ｃｍ² と小さく、排水装置
Ｂの中に設置することができるため、農作業の邪魔にな
らない利点がある。そのため、小規模水田から大規模水
田まで、広く利用することが可能である。

【００３５】また、給水装置Ａが、ダイアフラム弁体１
１を開閉するためのパイロット式ラッチ型電磁弁１６を
有し、制御手段Ｑが、ラッチ型電磁弁１６の開閉を制御
しているので、水田自動給水システムの消費電力を少な
くすることができる。また、ラッチ型電磁弁１６が、筒
形に巻かれたコイル５２と、二つのポートを連通する弁
座５７と、コイル５２一端中心部に配設された固定鉄心
５１と、コイル５２内に移動可能に設けられ、弁座５７
に当接する弁体６１を有するプランジャ５３と、コイル
５２他端部に両面を磁性部材で挟まれた永久磁石５９と
を配設しているので、水田自動給水システムの消費電力
を少なくすることができる。

【００３６】ここで、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。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。

【００３７】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。例えば本
実施例では、電源として電池２８を使用しているが、太
陽エネルギを利用するソーラ型電源を使用しても良い。
また例えば、本実施例では電極を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。すなわち、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、本実施例では自
己保持型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同様である。

【００３８】

【発明の効果】以上、本発明の水田自動給水システムに
よれば、排水装置が、水面に対して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電極にパルスを印
加して水位を検出し、給水主弁の開閉を制御する制御手
段とを有しているので、フロート等の機械的な動作を行
う必要がないため、水田内に浮遊する草やゴミ等が引っ
かかって動作不良を起こしたり、長期間の不使用等によ
る動作不能が起る心配がなく、下流に垂れ流す用水の量
を減少でき、河川に農薬や肥料を垂れ流す問題が解決さ
れる。また、電極取付スペースが小さく、排水装置Ｂの
中に設置することができるため、農作業の邪魔にならな
い利点がある。そのため、小規模水田から大規模水田ま
で、広く利用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である水田自動給水システム
の構成を示す概念図である。

【図２】排水装置Ｂの構成を示す断面図である。

【図３】給水装置Ａにおいてダイアフラム弁体１１の閉
弁状態を示した断面図である。

【図４】給水装置Ａにおいてダイアフラム弁体１１の開
弁状態を示した断面図である。

【図５】ラッチ型電磁弁１６の構成を示した断面図であ
る。

【図６】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７】従来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】

Ａ給水装置Ｂ排水装置Ｑ制御手段Ｓ水田１１ダイアフラム弁体１２ダイヤフラム室１３給水パイプ１６ラッチ型電磁弁１８電線１９パイロット孔２１高さ調整パイプ２４下限電極２５上限電極２６電極ブラケット３０水位検出器３１ラッチ回路３２パワー増幅器３３サンプリングタイム発生器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】供給源から供給される水を水田へ給水ま
たは遮断する給水主弁を備える給水装置と、水田の水位
が所定の高さ以上になったときに該所定の高さ以上の水
を排出する排水装置と、水面に対して上下に移動可能な
複数の電極とを有する水田自動給水システムにおいて、バッテリ電源に接続されたサンプリングパルス発生器を
備え、該サンプリングパルス発生器から所定間隔のタイ
ミングで前記電極にパルスを印加することによって水位
を検出し、その検出結果に基づいて前記給水主弁の開閉
を制御する制御手段を有することを特徴とする水田自動
給水システム。
【請求項２】請求項１に記載する水田自動給水システ
ムにおいて、前記給水装置が、前記給水主弁を開閉するためのパイロ
ット式自己保持型電磁弁を有し、前記制御手段が、前記自己保持型電磁弁の開閉を制御す
ることを特徴とする水田自動給水システム。