JP7060953B2 - 水田用水位調節装置 - Google Patents

Description

本発明は、水田における水位を調節するための水田用水位調節装置に関する。

従来、水田の水位を調整する水位調節装置として、上部および周面に排水口を形成した筒体と、この筒体を支持する取付管とを有する水位調節装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。こうした水位調節装置によれば、筒体の高さ位置に応じて、所望の水位を超えた分の水田の水が筒体の排水口から下位の排水路などに排出されることで、水田を所望の水位に保つことができる。

ところで、近年、地球温暖化などによる局地的な降水量の急増によって、水田より下位にある排水路の氾濫等を防止するために、水田を一時貯水施設として利用することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。この特許文献２によれば、筒状の可動管の上部排水口部に流入する排水は、可動管の断面積よりも小さな開口面積をもつ小孔によって水田の水の流出量を制限する構成になっている。これにより、水位が上昇した水田から排水路に流出する水の水量を抑制し、排水路の氾濫等を防止できるとされている。

特開２０１０－０２２３２４号公報 特開２０１４－１３２８５１号公報

上述した特許文献１の水位調節装置に比して、特許文献２のような水位調節装置は、可動管に形成した小孔によって、流出する水の水量を絞る構成である。そのため、水田に多量に貯留される水がこの小孔から排水される際に、この小孔には大きな水圧が加わる。こうした大きな水圧によって、可動管の位置が設定位置よりも下方に押し下げられ、設定水位が下がる。このことから、一時貯水施設として機能した後は、降水前に農家が予め設定した水位に調整されず、再度水位設定をしなければならず、農家にとって手間となっているという課題があった。また、洪水などによって排水路の水位が大きく上昇すると、水の逆流によって可動管が押し上げられ設定水位が変わってしまうばかりか、場合によっては可動管が取付管から抜け出て可動管を失う、といった不具合が生じる虞もあった。

こうした可動管の想定外の上下動を防止するために、可動管と、この可動管が挿入される縦管との接触を強くする、即ち、可動管の外周面と、縦管の内周面とのクリアランスを小さくして、可動管を縦管により強く接触させることで可動管の想定外の上下動を抑止することも考えられる。しかし、可動管の外周面と縦管の内周面とのクリアランスを小さくする構成では、水田の水位を調節する際に可動管の上下動が困難になり、作業性が低下する懸念があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、水田の水位を簡易な操作で設定でき、しかも設定した水位の位置が予期せず変位することを防止できる水田用水位調節装置を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明は、水田の水位を任意の高さ位置に調節する水田用水位調節装置であって、一端および他端が開放面を成し、内部を水田の用水が流出する管筒状の可動管と、該可動管が移動可能な開口を備えた支持体と、前記可動管および前記支持体に形成され、前記可動管を中心軸方向に沿って前記支持体に対して任意の位置に係止させる係止手段と、を備え、前記係止手段は、前記可動管の外周面に互いに離間して、上下方向に形成された複数個の突起と、前記支持体の前記開口の内周面に形成され、前記可動管の中心軸方向に沿って前記突起の通過を許容する凹部と、を有し、前記支持体には、前記突起と係合して、前記可動管の中心軸方向に沿って前記突起を通過させず、かつ前記可動管の周回方向への移動を抑制する突起係止溝が形成されていることを特徴とする。

また、本発明では、複数個の前記突起は、前記可動管の中心軸方向に互いに異なる位置で、かつ、前記可動管の周回方向に互いに異なる位置に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、水田の水位を簡易な操作で設定でき、しかも設定した水位の位置が予期せず変位することを防止できる水田用水位調節装置を提供することが可能になる。

本発明の水田用水位調節装置の設置例を示す説明図である。 本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置を示す外観斜視図である。 本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置を示す断面図である。 本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置によって水田の水位位置を変更する際の手順を示した説明図である。 本発明の第２実施形態の水田用水位調節装置を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態の水田用水位調節装置を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の水田用水位調節装置について説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、水田用水位調節装置の設置例を示す説明図である。
本発明の水田用水位調節装置１０は、例えば、貯水池１の下流側に設けられている水田２の排水部３に設置される。そして、水田用水位調節装置１０は、例えば地中の排水管４を介して水田２よりも下流側の排水路（用水路）５に接続され、所定の水位を超えた分の水が排水路（用水路）５に排水される。

（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置を示す斜視図である。また、図３は、本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置を示す断面図である。
水田用水位調節装置１０は、一端１１ａおよび他端１１ｂが開放面を成し、内部を水田の用水が流出する円筒管状の可動管１１と、この可動管１１と係合して支持する円板状の支持体１２と、可動管１１を支持体１２に任意の位置で係止させる係止手段１３とを備えている。本実施形態では、係止手段１３は、後述する突起１４と凹部２３とから構成されている。

可動管１１は、例えば、全体が樹脂によって形成された円筒パイプであり、外周面１１ｆには、係止手段１３を構成する複数個の突起１４，１４が互いに離間して形成されている。本実施形態では、突起１４は、直方体状を成し、外周面１１ｆから外方に突出するように形成されている。なお、こうした突起１４は、可動管１１と一体に成形されていればよく、また、可動管１１とは別な部材として形成して外周面１１ｆに固定してもよい。

本実施形態の複数個の突起１４，１４は、可動管１１の中心軸方向Ｃに互いに異なる位置で、かつ、可動管１１の周回方向Ｒに互いに異なる位置に形成されている。より具体的には、複数個の突起１４，１４は、可動管１１の一端（設置時の上側）１１ａと他端（設置時の下側）１１ｂとの間で可動管１１の外周面１１ｆを周回するように設定した仮想螺旋線Ｌｓに沿って、互いに所定の間隔を空けて配列形成されている。

なお、この仮想螺旋線Ｌｓは、突起１４，１４の配列を説明するための仮想線として挙げたものであり、実際に可動管１１の外周面１１ｆに線などが描かれているわけではない。また、仮想螺旋線Ｌｓの周回回数や、突起１４，１４の設置間隔は任意に設定されればよく、限定されるものでは無い。一例として、本実施形態では、突起１４，１４は、可動管１１の周回方向Ｒに対して互いに４５°の角度を空けて形成されている。また、突起１４，１４は、可動管１１の中心軸方向Ｃに対して、例えば、５ｃｍ間隔で形成されている。

可動管１１の内部には、一端１１ａから他端１１ｂに向けて、開口径が漸減する漏斗状のオリフィス１６が形成されている。このオリフィス１６は、可動管１１の内部を一端１１ａから他端１１ｂに向かって通過する水田２の排水の流量を規制する。なお、こうしたオリフィス１６を可動管１１の内部に特に設けない構成であってもよい。

支持体１２は、例えば、全体が樹脂によって形成された円板状の部材であり、下部に外管２１が接続されている。こうした外管２１は、例えば、地中の排水管４（図１参照）に接続されている。

支持体１２には、可動管１１が中心軸方向Ｃに沿って摺動自在に挿通される開口２２が形成されている。こうした開口２２は、例えば、円形の貫通穴であり、可動管１１の外径よりも僅かに大きな開口径となるように形成され、支持体１２に対して可動管１１が中心軸方向Ｃに沿って移動可能にされる。

なお、こうした支持体１２の開口２２の内周面２２ａと、可動管１１の外周面１１ｆとは、互いに僅かなクリアランスを保つように形成されていても、あるいは、互いに摺動可能に接していてもよい。

支持体１２には、開口２２の内周面２２ａに、可動管１１の中心軸方向Ｃに沿って突起１４の通過を許容する凹部２３が形成されている。本実施形態では、凹部２３は、開口２２の内周面２２ａから外周方向に向かって凹み、円板状の支持体１２の一面１２ａと他面１２ｂとの間を貫通して突起１４が通過可能な形状にされている。本実施形態では、こうした凹部２３が支持体１２の開口２２を挟んで互いに対向するように１８０°の角度を空けて２箇所に形成されている。

支持体１２には、更に突起係止溝２４が形成されていることが好ましい。突起係止溝２４は、支持体１２の一面１２ａに形成された突起１４が係合可能な凹状の溝である。突起係止溝２４は、可動管１１の中心軸方向Ｃに沿って突起１４を通過させず、かつ支持体１２と係合した状態では、可動管１１の周回方向Ｒへの移動を抑制する。

なお、支持体１２と外管２１の間には、図示しない止水材を設置することも好ましい。止水材は、支持体１２の凹部２３の内周面２２ａによって形成される隙間から水田の水が排水されてしまうのを抑制する。

以上のような構成の第１実施形態の水田用水位調節装置１０の作用を説明する。
本発明の水田用水位調節装置１０は、例えば、地中に排水管４が設置された水田２の排水部３（図１参照）に、可動管１１の中心軸方向Ｃが鉛直方向（上下方向）に合致するように設置される。水田用水位調節装置１０は、水田２に可動管１１が突出するように水田２に埋設される。

そして、水田２の水位が降雨などによって上昇し、可動管１１の開放端を成す一端１１ａを超えると、水田の水がオーバーフローして可動管１１の内部に流れ込み、排水管４を介して水田２よりも下流側の排水路（用水路）５に排水される。これによって、水田２の水位は、水田用水位調節装置１０の可動管１１の一端１１ａの高さと同じか、これ以下に保たれる。

こうした水田用水位調節装置１０による排水時には、可動管１１の内部を流れる排水は、可動管１１の内部に形成されたオリフィス１６によって最大流量が制限される。これにより、短時間に大量の排水が下流側の排水路（用水路）５に流れ込んで排水路（用水路）５が氾濫することを防止する。

図４は、水田用水位調節装置１０によって水田の最大水位を変更する際の手順を示した説明図である。
水田用水位調節装置１０は、特定の位置の突起１４が支持体１２に係合した状態、即ちこの突起１４が凹部２３以外の位置において、支持体１２の開口２２の縁部に引っ掛かった状態にすることで、可動管１１の自重によって中心軸方向Ｃに沿った特定の位置で可動管１１が支持体１２に支持される。本実施形態では、可動管１１を周回方向Ｒに沿って回転させて、突起１４を支持体１２の突起係止溝２４に嵌め込んでおくことで、可動管１１が振動や強風などによって不用意に回動することを防止している（図４（ａ）参照）。

この状態から、水田２の最大水位を変更するために、可動管１１を上下動させて、一端１１ａの高さ位置を変える際、例えば、水田２の最大水位を下げる場合には、図４（ｂ）に示すように、突起係止溝２４に係合している突起１４Ｍ１が凹部２３に合致する位置まで可動管１１を周回方向Ｒに沿って回動させる。そして、凹部２３をこの突起１４Ｍ１が通過するように可動管１１を中心軸方向Ｃに沿って下げて、突起１４Ｍ１が支持体１２の一面１２ａ側から他面１２ｂ側に行くように操作する（図４（ｃ）参照）。

そして、このまま可動管１１を垂直に（中心軸方向Ｃに沿って）下げると、仮想螺旋線Ｌｓ（図２参照）に沿って突起１４Ｍ１の上方に隣接する突起１４Ｍ２が支持体１２の開口２２の縁部に当接し、可動管１１は、この突起１４Ｍ２の高さ位置で係止される（図４（ｄ）参照）。

更に上方の突起１４に支持体１２を係止させる際には、上述した操作を繰り返す、即ち、可動管１１を回動させて、凹部２３から突起１４を下方に通過させることを繰り返すことにより、可動管１１の位置を下げることができる。

この後、所望の高さ位置の突起１４が支持体１２の一面１２ａに接する位置まで可動管１１を下げたら、この突起１４が最も近い突起係止溝２４に重なる位置まで可動管１１を回動させて、突起１４を突起係止溝２４に嵌め込んでおけばよい。

なお、可動管１１を支持体１２に対して引上げて水田２の最大水位を上げる場合も、上述した操作と逆の操作を行えばよい。即ち、可動管１１を回動させて凹部２３から突起１４を上方に通過させることを繰り返すことにより、可動管１１の位置を上げることができる。

このように、本発明の第１実施形態の水田用水位調節装置１０によれば、水田２の最大水位を変える際には、可動管１１を周回方向Ｒに沿って回転させ、凹部２３の位置に突起１４を合わせて通過させるだけで良いので、煩雑な操作を伴うことなく容易に、かつ確実に水田２の最大水位を段階的に変更することが可能になる。また、突起１４を仮想螺旋線Ｌｓに沿って形成することで、可動管１１の高さ位置を変える際の回動操作方向を一方向にできるので、直感的に理解しやすく、誤操作を低減できる。

また、こうした水田用水位調節装置１０は、支持体１２の凹部２３に突起１４が重なった位置でしか、可動管１１が下がることが無い。また、それぞれの突起１４は、可動管１１の中心軸方向Ｃの一線上に並べることなく、周回方向Ｒに沿って互いにずらして配置されているので、例えば外部の振動などによって可動管１１が不用意に回動し、突起１４が凹部２３に重なってしまっても、可動管１１が一気に外管２１の内部に落下することが無く、隣接する突起１４の形成高さ位置で可動管１１の落下を止めることができる。

また、こうした水田用水位調節装置１０は、可動管１１に形成した突起１４と、支持体１２との係合によって可動管１１の高さ位置が維持される。このため、可動管１１の高さ位置を維持するために支持体１２の開口の内周面２２ａと可動管１１の外周面１１ｆとを強く当接させる必要が無く、可動管１１の外周面１１ｆと、支持体１２の内周面２２ａとのクリアランスを適切に設定できる。これにより、水田２の最大水位を変える際に、可動管１１を強い力で上下動させる必要が無く、小さな力で容易に可動管１１の高さ位置を変更することができる。

また、こうした水田用水位調節装置１０は、大雨などによって下流の排水路（用水路）５が溢れて水田用水位調節装置１０に水が逆流し、オリフィス１６に下側から水圧が加わっても、支持体１２に係合している突起１４と、その下側に隣接する突起１４との間の高さ方向に沿った幅の範囲でしか可動管１１が動かない。これにより、オリフィス１６に下側から水圧が加わっても、可動管１１が大きく持ち上げられて水田の最大水位が大きく上昇するなどの不具合を確実に防止することができる。

また、こうした水田用水位調節装置１０は、水田２の排水を流出させる箇所が、大きな開口面積を有する可動管１１の一端１１ａ側の開口端であるので、排水が流入しやすく、短時間で効率的に水田２の排水を行うことができる。

（第１実施形態の変形例１）
第１実施形態における支持体１２に形成された凹部２３は、外周方向への凹み量が可動管１１の突起１４の突出量よりも大幅に大きなスリット状に形成されているが、凹部２３の外周方向への凹み量は、少なくとも突起１４が円板状の支持体１２の一面１２ａと他面１２ｂとの間を通過可能なサイズに形成されていればよい。例えば、凹部２３の外周方向への凹み量を突起１４の突出量よりも僅かに大きい程度にすれば、支持体１２に占める凹部２３の面積が減らせるので、円板状の支持体１２の強度を増加させることができる。

（第１実施形態の変形例２）
また、第１実施形態における支持体１２に形成された凹部２３は、互いに対向する位置に２箇所形成さているが、凹部２３の形成数はこれに限定されるものでは無く、任意の数の凹部２３を形成することができる。凹部２３の形成数を増加させれば、可動管１１を上下動させる際に、可動管１１を回動させる量を少なくすることができ、操作をより一層容易にすることができる。

（第１実施形態の変形例３）
また、第１実施形態における可動管１１の外周面１１ｆに配された突起１４は、直方体状に形成しているが、突起１４の形状はこれに限定されるものでは無く、任意の形状の突起１４を形成することができる。例えば、突起１４として、１つの角が下向きになった三角柱状に形成することで、可動管１１を上下動させる際に、突起１４と凹部２３との位置合わせが容易になる。突起１４と凹部２３とが完全に重なっていなくても、突起１４を成す三角柱の下向きの角が凹部２３の範囲内に重なれば、三角柱状の突起１４が容易に凹部２３を通過することができ、可動管１１の上下動操作をより一層容易にすることができる。

（第１実施形態の変形例４）
また、第１実施形態における支持体１２に形成された開口２２を楕円形状にすることもできる。これと共に、例えば、半球状の突起１４を可動管１１の周回方向Ｒに沿って互いに４５°ずつ空けて４つ形成し、これと同様の配列で可動管１１の中心軸方向Ｃに沿って所定の間隔で半球状の突起１４を形成する。

こうした構成によれば、周回方向Ｒに沿って互いに対向する位置にある２つの半球状の突起１４が、楕円形の開口２２の短軸に重なる位置にある時には、この半球状の突起１４が、楕円形の開口２２の縁部に引っ掛かり、可動管１１が支持体１２に対して係止される。また、この状態から可動管１１を４５°回動させれば、何れの半球状の突起１４も楕円形の開口２２の縁部に接しなくなるので、可動管１１を中心軸方向Ｃに沿って上下動させることができる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態の水田用水位調節装置を示す斜視図である。なお、この第２実施形態において、前述した第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
第２実施形態の水田用水位調節装置３０は、一端１１ａおよび他端１１ｂが開放面を成し、内部を水田の用水が流出する円筒管状の可動管１１と、この可動管１１と係合して支持する円板状の支持体１２と、可動管１１を支持体１２に任意の位置で係止させる係止手段３３とを備えている。本実施形態では、係止手段３３は、後述する突条３４と溝部４３とから構成されている。

可動管１１の外周面１１ｆには、係止手段３３を構成する突条３４が形成されている。この突条３４は、可動管１１の一端１１ａと他端１１ｂとの間で可動管１１の外周面１１ｆを周回する仮想螺旋線Ｌｓに沿って延びるように形成された、断面が蒲鉾状を成す一続きの細長い突起である。こうした突条３４は、例えば、可動管１１と一体に成形されていればよく、また、可動管１１とは別な部材として形成して外周面１１ｆに固定してもよい。

円板状の支持体１２の開口２２の内周面２２ａには、仮想螺旋線Ｌｓに沿って突条３４の通過を許容する溝部４３が形成されている。この溝部４３は、例えば、開口２２の内周面２２ａから外周方向に向かって、突条３４の断面形状よりも一回り程大きく形成された半楕円形の凹みである。
なお、本実施形態では、この溝部４３と突条３４の間には図示しない止水材を設けている。

このような構成の第２実施形態の水田用水位調節装置３０によれば、水田２の最大水位を設定する際に、可動管１１を周回方向Ｒに回動させると、この可動管１１は、突条３４と溝部４３との係合によって、支持体１２に対して螺旋状に上昇または下降する。これにより、可動管１１を回動させるといった簡単な操作だけで、可動管１１の中心軸方向Ｃに沿った高さ位置を無段階に調節することができ、水田２の最大水位を簡単に設定することが可能になる。

なお、こうした突条３４は、断面が蒲鉾状以外にも、例えば、断面が半球状、矩形状、三角形状など、各種の形状の突条を採用することができる。支持体１２の開口２２に形成する溝部４３は、こうした突条３４の断面形状に合わせた形状にすればよい。
また、溝部４３を突条３４が摺動可能な程度の大きさに形成して止水材を省略しても良い。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態の水田用水位調節装置を示す斜視図である。図６の左側は支持体に可動管を支持させる前の状態を示し、図６の右側は、支持体に可動管を支持させた状態における係止手段を拡大した図である。また、この第３実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の構成部材には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
第３実施形態の水田用水位調節装置５０は、一端１１ａおよび他端１１ｂが開放面を成し、内部を水田の用水が流出する円筒管状の可動管１１と、この可動管１１と係合して支持する筒状の支持体５２と、可動管１１を支持体５２に任意の位置で係止させる係止手段５３とを備えている。本実施形態では、係止手段５３は、後述する可動突起５４と係合穴６３とから構成されている。

可動管１１の外周面１１ｆには、係止手段５３を構成する可動突起５４が形成されている。この可動突起５４は、先端部５４ａが支持体５２の開口６２の内周面６２ａよりも内側と内周面６２ａよりも外側との間で変位可能な部材である。こうした可動突起５４は、例えば可動管１１と一体に形成され、可動管１１の一部が舌片状になるように切り込みを入れることで形成される。また、可動突起５４の先端部５４ａは、可動管１１の一部を舌片状にしたものの端部を、鋭角を成すようにカギ状に屈曲させて形成する。

可動管１１よりも短い円筒状の支持体５２には、１つないし複数の係合穴６３が形成されている。本実施形態では、係合穴６３は、可動突起５４の先端部５４ａが入り込んで係合可能な、支持体５２を厚み方向に貫通する矩形の貫通孔からなる。

このような構成の第３実施形態の水田用水位調節装置５０によれば、水田２の最大水位を設定する際には、可動管１１を円筒状の支持体５２の開口６２内に挿入する。この時、可動管１１が支持体５２に押し込まれる際に、舌片状の可動突起５４の先端部５４ａが、支持体５２の開口６２の内周面６２ａよりも内側まで変位し、可動突起５４全体が湾曲する。これにより、可動管１１が支持体５２に挿入可能にされる。

そして、可動突起５４が支持体５２に形成された係合穴６３に合致する位置まで可動管１１が支持体５２に押し込まれると、内側に湾曲していた可動突起５４は弾性によって外方に戻り、可動突起５４の先端部５４ａが、この係合穴６３において支持体５２の内周面６２ａよりも外側まで突出する。これにより、可動突起５４と係合穴６３とが係合し、可動管１１が支持体５２対して所定位置で支持される。

なお、係合穴６３を高さ方向に沿って複数形成した場合には、水田の最高水位を調節する際に、可動突起５４の先端部５４ａを押し込んで係合穴６３との係合を解除しつつ、隣接する他の係合穴６３と可動突起５４の先端部５４ａとが合致する位置まで可動管１１を上下動させればよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…水田用水位調節装置
１１…可動管
１２…支持体
１３…係止手段
１４…突起
２３…凹部

Claims (2)

1. 水田の水位を任意の高さ位置に調節する水田用水位調節装置であって、
   一端および他端が開放面を成し、内部を水田の用水が流出する管筒状の可動管と、該可動管が移動可能な開口を備えた支持体と、前記可動管および前記支持体に形成され、前記可動管を中心軸方向に沿って前記支持体に対して任意の位置に係止させる係止手段と、を備え、
   前記係止手段は、前記可動管の外周面に互いに離間して、上下方向に形成された複数個の突起と、前記支持体の前記開口の内周面に形成され、前記可動管の中心軸方向に沿って前記突起の通過を許容する凹部と、を有し、
   前記支持体には、前記突起と係合して、前記可動管の中心軸方向に沿って前記突起を通過させず、かつ前記可動管の周回方向への移動を抑制する突起係止溝が形成されていることを特徴とする水田用水位調節装置。
2. 複数個の前記突起は、前記可動管の中心軸方向に互いに異なる位置で、かつ、前記可動管の周回方向に互いに異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の水田用水位調節装置。

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