JP3218452U - 灌漑用水栓後付電動化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】灌漑用水を給水する水栓の改造をおこなわず、簡単に着脱できる灌漑用水栓手動併用の後付電動化装置を提供する。
【解決手段】灌漑用水栓後付電動化装置は、灌漑用水を給水する灌漑用水パイプ３に設置された既設の水栓４の手動開閉のための丸ハンドル４ａを回転させる駆動装置の嵌合部回転軸５ｂの先端に取付けた嵌合部５ａは、手動開閉のための丸ハンドル４ａの滑り止めの突起部またはスポークに噛み合う扇状の凹みをもつ形状で、丸ハンドル４ａの水栓回転軸４ｂと嵌合部回転軸５ｂが直線的に連なるように丸ハンドル４ａに嵌合部５ａを重ね合わせ一定の力で押圧を加えて嵌合し駆動装置の回転を丸ハンドル４ａに伝へ水栓４が全閉または全開の状態で丸ハンドル４ａが回転しないときは嵌合部５ａの扇状の凹みの側面をすべることで空転し水栓４の破損を防ぐために丸ハンドル４ａの水栓回転軸４ｂに対し直線方向に可動できる地面１に固定した支持部６の取付アーム６ｂにより支持している。
【選択図】図１

Description

本考案は、水田等に灌漑用水を給水する丸ハンドルの手動給水栓の改造をおこなわずに、専門的知識や器具を用いることなく、簡単に着脱でき、自動制御や遠隔制御するために多く使用されている丸ハンドルの手動給水栓を電動で操作する装置に関する。

通信のインフラが整備され関連機器やソフトウェアー、太陽電池やバッテリーが安価に入手可能になり自動化・遠隔制御化の期待が高まり灌漑用水の給水栓の電動化が求められるが、多くの場合はコンクリート桝の狭いスペースに取付けられ市販の電動弁との交換は工事に伴う断水や費用の面から容易ではなく、水質や水圧が安定しないことから電磁弁の使用も難しい。

手動式ハンドルの電動化に関しては、例えば下記特許文献１のように、ハンドル部分を変更することなく嵌合し、移動取外しも容易に電動で駆動するものがあるが、水門の上限あるいは下限は人が操作することで監視し制御するものである。

また、下記特許文献２は、目視ではなく力の感覚で全閉全開を判断しており、使用中の既設手動給水栓がその灌漑施設で問題なく機能しているならば、そのハンドルを電動駆動装置で回転させれば容易に電動化できるものの、ここで誤動作誤操作により手動給水栓の動作範囲を超えた回転が加わることによる破損をしない構造で且つ目的の回転力を伝達することが難しいものである。

特開２００１−１１５４３６号公報 特開２０００−３５５９６２号公報

電動の開閉機器がオーバーランによる破損回避を行う機構は、一般に稼動範囲の両端にリミットスイッチを取付けそれ以上の加重を止める方法で十分だが後付で行うには新たに何らかの器具を取付ける必要がある。

また、他の安易な手法としては、電流の負荷を監視し制御することが考えられるが、さまざまな水栓に対しては回路の調整が複雑になり、同じく機械的にトルク調整器を加えることは装置が複雑になるため、より簡易に既設水栓を破損させることなく電動により開閉操作する方法が課題である。

灌漑用水の水栓が故障あるいは誤操作により使用できないことは農作物等に被害をもたらすため、速やかに既設手動給水栓のハンドル操作をできることが望まれるが、そのためには電動駆動装置を速やかに離し手動によるハンドル操作の妨げにならないように設置する方法が課題である。

課題のうち既設水栓を破損させない動力の伝達方法は、既設水栓の丸ハンドルの回転軸に与えようとする回転力の反作用で自ら回転しないように設置した電動ギヤモーターに取付ける嵌合部の回転軸を直線的に付け合せ、重力等一定の力で押し、手動ハンドルのスポークが嵌合部の凹部に入り込むことで回転力を伝えるが、全閉または全開の位置で回転を止める手動ハンドルのスポークに対し、さらに回転力を与えと破損を招くため、嵌合部の凹部の形状は側面に扇状の傾斜をもたせて過巻防止の嵌合部とし、固定された既設水栓より過巻を防止すための嵌合部が離れる方向に可動する構造とし回転方句の力を既設水栓より嵌合部が離れる方向に変え、嵌合凸部が丸ハンドルのスポークを乗越えることにより空回りをさせることでモーターが駆動を続けても丸ハンドルは停止した状態で保たれる。

上記の固定された既設水栓より上記回転過加重を防ぐ嵌合部が離れる方向に移動する範囲は上記空回りに必要な可動範囲つまり嵌合部の溝の深さ以上であれば制限なく広くとれるため、電動ギヤモーターとそれに取付けた回転過加重を防ぐ嵌合部を一体とした動力部の設置の仕方によって既設水栓を手で操作するになんら支障のない空間を確保できる。

本考案は、既設の水栓をそのまま利用するため、少ない費用で電動による給水装置ができ、既設の水栓を従前のままに利用できる状態で残すことにより電動機器やシステムの故障時にはそれまでの手動による操作が可能であるという安心感を導入者に与え、単純な機構で理解しやすく専門的知識がなくても容易に手動による水栓の操作や本機器の取付け取外しができるため、他の水栓への移設や使用期間外は取外して保管することが容易で本機器の劣化防止が図られる。

また、課題を解決するための手段の水栓が全閉または全開の位置で嵌合凸部が丸ハンドルのスポークを乗越える時には一定の時間周期で振動が起こるが、これはあらかじめ予想される間隔で発生するため振動センサーを１つ取付けることで同期の検定がおこなえ制御系からみれば水栓の位置を把握できることになり、栓の開度の制御や不動作の確認に使用できる定周波振動を得る。

本考案の一実施例を示す一部切欠構成図である。 同上の手動ハンドルと嵌合部の一部切欠係合状態拡大図である。 同上の手動ハンドル平面図である。 同上の可動支持点斜視図である。

本考案の灌漑用水栓後付電動化装置は、潅漑用水を給水する灌漑用水パイプに設置の既設の水栓に対して回転力を伝達する直流モーターの嵌合部回転軸の先端に取付けた嵌合凹部を前記丸ハンドルの水栓回転軸に直線的に重ねることにより一定の力で前記水栓を押しながら噛み合わせされて前記回転力を伝達すると共に、全閉または全開の位置で前記水栓の丸ハンドルの回転が止まっても前記嵌合部回転軸により前記嵌合部が前記回転力による回転を続けた時は前記丸ハンドルと前記嵌合凸部が互いの凸部を乗り越えることにより前記回転力が前記水栓へ伝わらないギヤ部を有する駆動装置を、前記水栓回転軸に対し直線方向に可動できる地面に固定した杭などの支持部の取付アームにより支持しているものである。

特に、前記駆動装置は、前記支持部の上方に設けた可動支持点を支点として手動にて前記水栓から引き離せる構造である。

以下添付図面に沿って使用場所を一般的なパイプ灌漑用水の整備された農地での例を説明すると、潅漑用水の使用場所である地面１に地中より立ち上げた灌漑用水パイプ３の上方が開放された既設の水栓４を手動で開くことによりコンクリート桝２に水が流れ出る既設設備において、水栓４の丸ハンドル４ａは、上方より手動操作する構造であり、そこに後付で駆動装置５を支持部６で支持し、駆動装置５の嵌合部５ａを水栓４の丸ハンドル４ａに重ね合わせている。

駆動装置５は、直流モーター５ｄが直流電源の供給をうけてその極性による方向で駆動し、ギヤ部５ｃで減速され嵌合部回転軸５ｂに連結した嵌合部５ａを回転させ、電源コード５ｅより供給された電源は、回転範囲調整ツマミ５ｆの回転範囲において内部リミットスイッチを経由しモーターコイルを励磁する回路を形成する。なお、５ｇは、回転範囲調整ツマミ５ｆを覆う回転範囲調整ツマミカバーである。

水栓４の水栓回転軸４ｂの軸芯上に嵌合部回転軸５ｂの軸芯を重ね駆動装置５に設けた支持部６の取付アーム６ｂを水平にし、可動支持点６ｃの真下に支持杭６ａを地面１に対して略垂直に打込み水平に結合した取付アーム６ｂの先端に開けた穴とボルト等で可動に結合する。

これにより、駆動装置５は、前後左右に傾斜することがない設置となるが、可動状態に結合した可動支持点６ｃを中心に円弧を描く方向に駆動装置５が移動可能となる。

水栓４の水栓回転軸４ｂの軸芯上に駆動装置５の嵌合部５ａの軸芯を重ねたときは、重力により一定の力で嵌合部５ａが水栓４の丸ハンドル４ａを押す状態になり、電源を供給すれば嵌合部５ａの凹部と丸ハンドル４ａ１の凸部がかみ合うことにより、水栓４の開閉を可能にするもので、回転範囲調整ツマミ５ｆの回転範囲を調整することで水栓４の開度の制限が可能となる。

水栓４の破損防止の機構は、既設の一般的な丸ハンドル４ａの中心より外円に放射状に延びるスポーク４ａ１上部にそれに噛み合う嵌合部５ａの凹部５ａ１が合わさり回転を伝えるが、嵌合部５ａには重力等の安定した力で水栓回転軸４ｂを押すため、互いの乖離を防ぎ噛み合いが成り立つ。

ほぼ定速で回転する嵌合部５ａに対し、水栓４の全閉または全開により丸ハンドル４ａが追従できないとき、嵌合部５ａの回転力でスポーク４ａ１と嵌合凹部５ａ１の当たり面が嵌合斜部５ａ２から嵌合凸部５ａ３さらに嵌合斜部５ａ２から嵌合凹部５ａ１へすべることで、丸ハンドル４ａと嵌合部５ａが空回り水栓４の過度の回転加重による破損を防ぎ、嵌合部５ａの回転を反転すれば水栓４の丸ハンドル４ａは、嵌合部５ａの回転に追従する一連の動作により水栓４の破損を防ぎ且つ必要な回転を伝達する。

このすべりは、地面１に対し固定した水栓４に対し、駆動装置５が上下に移動することで可能となるが、駆動装置５の上下動は、予定した一定の周期の振動となるため、駆動装置５に図示しない振動センサーを取付ければ、噛み合わせの状態つまり水栓４の全開または全閉状態を制御回路上で確認でき、電源の供給時間を調整して水栓４の開度調整や、振動が発生する予定時間を監視して、動作の健全性を判断することができる振動を発生できる。

１ 地面
２ コンクリート桝
３ 灌漑用水パイプ
４ 水栓
４ａ 丸ハンドル
４ａ１ スポーク
４ｂ 水栓回転軸
５ 駆動装置
５ａ 嵌合部
５ａ１ 嵌合凹部
５ａ２ 嵌合斜部
５ａ３ 嵌合凸部
５ｂ 嵌合部回転軸
５ｃ ギヤ部
５ｄ 直流モーター
５ｅ 電源コード
５ｆ 回転範囲調整ツマミ
５ｇ 回転範囲調整ツマミカバー
６ 支持部
６ａ 支持杭
６ｂ 取付アーム
６ｃ 可動支持点

Claims (2)

1. 潅漑用水を給水する灌漑用水パイプに設置の既設の水栓に対して回転力を伝達する直流モーターの嵌合部回転軸の先端に取付けた嵌合部を前記丸ハンドルの水栓回転軸に直線的に重ねることにより一定の力で前記水栓を押しながら噛み合わせされて前記回転力を伝達すると共に、全閉または全開の位置で前記水栓の丸ハンドルの回転が止まっても前記嵌合部回転軸により前記嵌合部が前記回転力による回転を続けた時は前記丸ハンドルと前記嵌合部が互いの凸部を乗り越えることにより前記回転力が前記水栓へ伝わらない機構で、ギヤ部を有する駆動装置を前記水栓回転軸に対し直線方向に可動できる地面に固定した杭などの支持部の取付アームにより支持していることを特徴とする灌漑用水栓後付電動化装置。
2. 前記駆動装置は、前記支持部の上方に設けた可動支持点を支点として手動にて前記水栓から引き離せる構造であることを特徴とする請求項１に記載した灌漑用水栓後付電動化装置。

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