JP6352121B2

JP6352121B2 - 水位調整機構

Info

Publication number: JP6352121B2
Application number: JP2014185275A
Authority: JP
Inventors: 豊正松村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2018-07-04
Anticipated expiration: 2034-09-11
Also published as: JP2016054708A

Description

この発明は、水位調整機構に関するものである。

畑作地や水田などの農地（給水箇所）に対して、自動的に水位を調節するようにした水位調整機構を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。

このような水位調整機構は、給水箇所への給水を行う給水管に給水弁を設けて、給水弁の開閉により、水位を調節させるようにしたものとされる。そして、特許文献１では、給水弁にフロート弁を用いている。

特開２００８−２４０９３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された水位調整機構には、以下のような問題があった。
即ち、給水弁としてのフロート弁は、フロートを給水箇所の水位の変化に応じて実際に浮き沈みさせることによって弁の開閉を行わせるものであるため、水草や枯れ草などの異物の挟み込みや、油分の付着や固着などによってフロートの浮き沈み動作に不具合が生じ易かった。また、メンテナンスを行う場合も、フロート弁全体を分解する必要があるので、維持管理に手間やコストが掛かっていた。

そこで、本発明は、上記した問題点を解決することを、主な目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、
給水箇所への給水を行う給水管と、
該給水管に設けられた給水弁と、を備えた水位調整機構であって、
前記給水箇所の水頭圧を検知する水頭圧検知部を設けると共に、
前記給水弁を、前記給水管の入側の水頭圧と、前記水頭圧検知部で検知した給水箇所の水頭圧の変化とを利用して開閉される差圧開閉弁としたことを特徴とする水位調整機構。

本発明によれば、上記構成によって、以下のような作用効果を得ることができる。
即ち、水位調整機構を、給水管と給水弁とを有するものとした。更に、水位調整機構に、水頭圧検知部を設けると共に給水弁を差圧開閉弁とした。これにより、給水管の入側の水頭圧と、水頭圧検知部で検知した給水箇所の水頭圧の変化とを利用して給水弁（差圧開閉弁）を自動的に開閉させることができる。
この際、上記した水頭圧検知部は、可動部分がないので、動作に不具合が生じ難く、また、維持管理も容易となる。

本実施の形態の実施例１にかかる、畑作地に水位調整機構を設けた状態を示す全体側面図である。図１の水位調整機構の概略拡大図である。図２の水位調整用水閘の縦断面図である。図２の水位調整用水閘の他の実施例を示す縦断面図である。図２の給水弁の縦断面図である。図２の水頭圧検知部の縦断面図である。本実施の形態の実施例２にかかる、水田に水位調整機構を設けた状態を示す全体側面図である。図７の水位調整機構の概略拡大図である。

以下、本実施の形態を、図面を用いて詳細に説明する。
図１〜図８は、この実施の形態を説明するためのものである。

畑作地や水田などの農地や圃場には、作物を生育させるために必要な水を人為的に供給させるようにした灌漑施設（地下灌漑施設）が存在している。このような灌漑施設には、畑作地や水田などの給水箇所１に対して、自動的に水位を調節させるようにした水位調整機構２が設けられる。

そして、上記した水位調整機構２が、給水箇所１への給水を行う給水管５と、この給水管５に設けられた給水弁６と、を備えたものとされる。

以下、畑作地に対する水位調整機構２を実施例１（図１〜図４）として、また、水田に対する水位調整機構２を実施例２（図５、図６）として説明する。

＜構成＞以下、構成について説明する。

図１（図２も併せて参照）は、給水箇所１を、畑作地１Ａとしたものである。畑作地１Ａは、表面がほぼ水平または緩い下り勾配を有するものとされると共に、畦１１や土手などで周囲を囲って区画整理したものとされる。畑作地１Ａに水を供給するために、畑作地１Ａの土中には、高地側Ｈから低地側Ｌへ向けてほぼ水平または緩い下り勾配の吸水管１２（または暗渠管など）が埋設される。この吸水管１２には、少なくとも高地側Ｈの部分に長手方向に沿って多数の散水孔１４が形成される（図１では、散水孔１４の設置範囲を示している）。なお、特に図示しないが、上記吸水管１２は、給水箇所１の幅方向に対し、所要の間隔を有して複数本平行に設置される。そして、各吸水管１２の高地側Ｈの部分は注水管を用いて互いに接続される。また、各吸水管１２の低地側Ｌの部分は集水管によって互いに接続される。

そして、この吸水管１２の入側に、例えば、高地側Ｈに設けられた貯水池などの給水源２１からの水を高低差や図示しないポンプなどを利用して供給するための上記給水管５が、直接または用水枡２３などを介して接続される。給水管５を吸水管１２に直接接続する場合、給水管５と吸水管１２との間には、地上部２４と吸水管１２の土中埋設位置との間を結ぶ段差部２５が設けられる。この給水管５には、上記した給水弁６が取付けられる。

また、吸水管１２の低地側Ｌの部分は、排水管３１などを介して排水路３２に接続されている。排水路３２は、例えば、Ｕ字溝などとされている。

排水管３１の途中には、必要に応じて、水閘３３（通常水閘）などが設けられる。水閘３３は、例えば、吸水管１２の開閉を行うゲート弁などとされる。この水閘３３は、吸水管１２の内部に水を溜めておき、一気に開放することによって、吸水管１２の内部を洗浄することができるようになっている。

また、上記した通常の水閘３３の他に、排水管３１には、例えば、水位調整用水閘３４などを設けることができる。水位調整用水閘３４は、畑作地１Ａの水位（地下水位）の上限（上限水位）を設定するものであり、例えば、図３、図４のいずれかに示すように、吸水管１２に連通する筒部３４ａ（内筒または外筒）と、排水管３１に連通する筒部３４ｂ（外筒または内筒）とを備えた二重筒構造のものとされて、筒部３４ａからまたは筒部３４ｂへ水をオーバーフローさせることによって上限水位を規定し得るようにしたものである。この際、特に図示しないが、例えば、内筒（筒部３４ａまたは筒部３４ｂ）を、テレスコピック構造とするなどにより、高さを可変として、上限水位を変更できるようになっている。なお、水閘３３や水位調整用水閘３４は、例えば、土中に埋めるように設置される。

このような構成に対し、この実施例では、以下のような構成を備えるようにしている。

（構成１）図２に示すように、上記給水箇所１の水頭圧ｐ１を検知する水頭圧検知部４１を設ける。
そして、上記給水弁６を、上記給水管５の入側の水頭圧ｐ２と、上記水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１の変化とを利用して開閉される差圧開閉弁４２とする。

ここで、水頭圧検知部４１は、例えば、吸水管１２の低地側Ｌの部分などに設けるようにする。但し、畑作地１Ａの勾配の状況によっては、吸水管１２の上記以外の任意の部分（例えば、吸水管１２の高地側Ｈの部分など）に設けるようにしても良い。或いは、水頭圧検知部４１は、排水管３１とは幅方向の位置が異なる別の吸水管１２に対して設置しても良い。

差圧開閉弁４２は、例えば、図５に示すように、給水管５の途中に接続可能な短い接続管部５１と、この接続管部５１の内部に流路断面を横切るように設けられた弁座５２に対して弁体５３を近接離反動させるための弁駆動部５４とを有するものとされる。上記した弁座５２は接続管部５１に対して給水方向の下流側へ向くように傾斜させて設けられる。弁座５２の傾斜角度はほぼ４５°程度とされる。弁体５３は傾斜した弁座５２に対し斜め上方へ向けて昇降することによって弁座５２を開閉するようになっている。

弁駆動部５４は、シリンダ状の本体の内部にダイヤフラム５６またはピストンを備えたものとされる。そして、ダイヤフラム５６と弁体５３とを弁棒５７で接続すると共に、ダイヤフラム５６のヘッド側の室に弁体５３を閉方向へ付勢するための付勢手段５８（スプリング）を介装した構造を有している。そして、水頭圧検知部４１とダイヤフラム５６のヘッド側の室との間には、水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１をダイヤフラム５６のヘッド側の室へ伝えるホース５９（圧力伝達管）が接続されている。そして、設定したい水位、即ち、設定水位（下限水位）にて、給水箇所１の水頭圧ｐ１と付勢手段５８などによる付勢力との和が、給水管５の入側の水頭圧ｐ２と釣り合うように設定されている。

なお、給水箇所１の水頭圧ｐ１は、水頭圧検知部４１の大きさ（長さや口径）などによって定めることができる。また、付勢手段５８の付勢力は、付勢手段５８の強度または反発力（太さや長さや材質）などによって決めることができる。よって、この場合の設定水位は、給水箇所１の水頭圧ｐ１に対して、水頭圧検知部４１の大きさと付勢手段５８の強度との組み合わせによって定めることができる。

（構成２）上記水頭圧検知部４１と上記給水弁６との間に水頭圧調整器６１を設けるようにする。

ここで、水頭圧調整器６１は、上記ホース５９の途中に取付けられた調圧弁などとされる。

（構成３）上記給水弁６が、地上部２４に設置される。

ここで、地上部２４は、例えば、畑作地１Ａの高地側Ｈの地表面などとされる。

（構成４）図６に示すように、上記水頭圧検知部４１が、上記給水弁６よりも下流側の部分に着脱可能に取付けられて、上記給水箇所１の水位よりも高く延びる密閉容器部６５を備える。
この密閉容器部６５の外周を覆うように、上記給水箇所１の水位よりも高く延びる保護外筒６６が設けられる。

ここで、密閉容器部６５は、水位検知管または水頭圧検知管などとして設けられる。保護外筒６６は、吸水管１２の上部に対して連通可能に固定されている。密閉容器部６５と保護外筒６６との間には、若干の隙間が形成される。そして、この隙間に、着脱機構として、例えば、ゴムパッキンなどのシール部材６７や、図示しないネジ部などが設けられる。

＜効果＞この実施例によれば、以下のような効果を得ることができる。

（作用効果１）
水位調整機構２を、給水管５と給水弁６とを有するものとし、更に、給水弁６を差圧開閉弁４２とすると共に、水頭圧検知部４１を設けて、給水管５の入側の水頭圧ｐ２と、水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１の変化とを利用して給水弁６（差圧開閉弁４２）を自動的に開閉させるようにした。

即ち、給水弁６が開閉することにより、給水管５を介して給水箇所１への給水が行われる。この際、水頭圧検知部４１が給水箇所１の水頭圧ｐ１を検知する。そして、水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１が（給水弁６に対する）設定値よりも低くなった時（即ち、給水箇所１の水位が設定水位（下限水位）よりも低くなった時）に、給水管５の入側の水頭圧ｐ２によって給水弁６が開き、給水箇所１へ水が供給される。反対に、水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１が設定値になった時（即ち、給水箇所１の水位が設定水位（下限水位）を越えた時）に、給水管５の入側の水頭圧ｐ２に抗して給水弁６が閉じ、給水箇所１への水の供給が停止される。これにより、給水箇所１の水位を、自動的に一定に調整することが可能となる。

この際、給水弁６を差圧開閉弁４２（または差圧流量調整弁）とした。差圧開閉弁４２は、給水管５の入側の水頭圧ｐ２と、水頭圧検知部４１で検知した給水箇所１の水頭圧ｐ１の変化とによって緩やかに開閉される、または、開度が調整されるものとなるので、急激な開閉動作は発生せず、よって、急激な給水作用による急激な水位の変動などがないので、水位の変動が少なく、より正確で安定した水位に保たれるように給水を行わせることができる。

そして、このような差圧開閉弁４２には、例えば、真空下水システムなどで使用されている既存の真空弁をそのまま流用することができるので、信頼性が高く、余分なコストも掛からず、便宜が良い。そして、水頭圧検知部４１は、可動部分がないので、動作に不具合が生じ難く、また、維持管理も容易となる。

（作用効果２）
水頭圧検知部４１と給水弁６との間に水頭圧調整器６１を設けた。これにより、水頭圧検知部４１で検知可能な給水箇所１の水頭圧ｐ１の範囲内で、給水弁６へ送られる水頭圧（給水弁６の作動圧）の大きさを調整することができる。以って、給水箇所１の水位を水頭圧調整器６１によって簡単に調整することができる。その結果、例えば、簡単に作物に適した水位にすることができ、作物の生育を良くして収穫量を増やすことができる。

（作用効果３）
給水弁６を、地上部２４に設置した。これにより、給水弁６の設置を容易化することができると共に、給水弁６のメンテナンスや保全を容易に行うことができる。また、給水弁６のメンテナンスを行う際に、例えば、地中に埋設されている給水弁６を掘り返すなどの手間をなくすことができる。

（作用効果４）
水頭圧検知部４１が、給水弁６よりも下流側の部分に着脱可能に取付けられて、給水箇所１の水位よりも高く延びる密閉容器部６５を備えた。これにより、給水箇所１の水位が低くなった場合に、密閉容器部６５内部の水位が下がって密閉容器部６５内部の圧力（水頭圧ｐ１）が低くなり、給水箇所１の水位が高くなった場合に、密閉容器部６５内部の水位が上がって密閉容器部６５内部の圧力（水頭圧ｐ１）が高くなるので、給水箇所１の水位に応じて、給水弁６の作動に必要な水頭圧ｐ１を確実に得ることが可能となる。

そして、密閉容器部６５は、例えば、異物などの詰まりや油分の付着などが発生した場合に、着脱して清掃や交換などを行うことによって、簡単にメンテナンスを行うことができる。

また、密閉容器部６５の外周を覆うように、給水箇所１の水位よりも高く延びる保護外筒６６を設けた。これにより、密閉容器部６５を周囲の水から確実に隔離して保護することができる。

＜構成＞以下、構成について説明する。

図５（図６も併せて参照）は、給水箇所１を、水田１Ｂとしたものである。水田１Ｂの表面は、ほぼ水平または緩い下り勾配を有するものとされると共に、畦１１や土手などで周囲を囲って区画整理したものとされる。水田１Ｂの場合、水田１Ｂの表面に水が溜められるので、土中に吸水管１２は埋設しても、しなくても良い。

そして、例えば、高地側Ｈに設けられた貯水池などの給水源２１からの水を高低差や図示しないポンプなどを利用して供給するための上記給水管５が、水田１Ｂの表面に水を供給するための用水枡２３に接続されている。或いは、給水管５は、用水枡２３を介さずに直接水田１Ｂの表面に水を供給するものとしても良い。この給水管５には、上記したように給水弁６が取付けられる。

そして、図６に示すように、上記水頭圧検知部４１は、上記給水弁６よりも下流側の部分に着脱可能に取付けられて、上記給水箇所１の水位よりも高く延びる密閉容器部６５を備える。
この密閉容器部６５の外周を覆うように、上記給水箇所１の水位よりも高く延びる保護外筒６６が設けられる。

ここで、水頭圧検知部４１は、水田１Ｂの任意の位置に設置可能なものとされる。水頭圧検知部４１は、給水弁６の近くか、または、排水路３２または水閘３３（水位調整用水閘３４も含む）の近くとするのが好ましい。密閉容器部６５は、水位検知管または水頭圧検知管として設けられる。保護外筒６６は、水田１Ｂに溜まった水中に下部を浸漬させるものとされる。密閉容器部６５は保護外筒６６に対して挿入固定される。

この実施例によれば、上記実施例１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、実施の形態はこの発明の例示にしか過ぎないものである。よって、この発明は実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれることは勿論である。また、例えば、各実施の形態に複数の構成が含まれている場合には、特に記載がなくとも、これらの構成の可能な組合せが含まれることは勿論である。また、実施の形態に複数の実施例や変形例がこの発明のものとして開示されている場合には、特に記載がなくとも、これらに跨がった構成の組合せのうちの可能なものが含まれることは勿論である。また、図面に描かれている構成については、特に記載がなくとも、含まれることは勿論である。更に、「等」の用語がある場合には、同等のものを含むという意味で用いられている。また、「ほぼ」「約」「程度」などの用語がある場合には、常識的に認められる範囲や精度のものを含むという意味で用いられている。

１給水箇所
２水位調整機構
５給水管
６給水弁
４１水頭圧検知部
４２差圧開閉弁
６１水頭圧調整器
２４地上部
６５密閉容器部
６６保護外筒

Claims

給水箇所への給水を行う給水管と、
該給水管に設けられた給水弁と、を備えた水位調整機構であって、
前記給水箇所の水頭圧を検知する水頭圧検知部を設けると共に、
前記給水弁を、前記給水管の入側の水頭圧と、前記水頭圧検知部で検知した給水箇所の水頭圧の変化とを利用して開閉される差圧開閉弁としたことを特徴とする水位調整機構。
請求項１に記載の水位調整機構であって、
前記水頭圧検知部と前記給水弁との間に水頭圧調整器を設けたことを特徴とする水位調整機構。
請求項１または請求項２に記載の水位調整機構であって、
前記給水弁が、地上部に設置されたことを特徴とする水位調整機構。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の水位調整機構であって、
前記水頭圧検知部が、前記給水弁よりも下流側の部分に着脱可能に取付けられて、前記給水箇所の水位よりも高く延びる密閉容器部を備え、
該密閉容器部の外周を覆うように、前記給水箇所の水位よりも高く延びる保護外筒が設けられたことを特徴とする水位調整機構。