JP7312287B2 - 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、例えば、特許文献２に示す水田の水位調整器が知られている。この特許文献２によれば、下部縦パイプと上部縦パイプとの接続部にパッキングを取り付け、このパッキングによって下部縦パイプと上部縦パイプとの間での止水性を担保しつつ、上部縦パイプを下部縦パイプに対して所定の高さ位置に固定できる構成となっている。

特開２０１０－０２２３２４号公報 実用新案登録第３０２３０８７号公報

しかしながら、特許文献２に示す水田の水位調整器は、ゲリラ豪雨時等の高雨量においては上部縦パイプに対して想定以上の水圧がかかることにより、所定の高さに設定した上部縦パイプが不意に降下し、設定水位が下がりやすいという課題があった。

一方、上部縦パイプの意図しない降下を防止するためにパッキングの係止力を強めると、水位を設定する際に上部縦パイプを上下動させるために大きな力が必要になり、水位の設定作業を行う際の作業性が低下するという懸念があった。

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、水田の水位設定を行う際の作業性を向上させ、かつ、設定した水位の位置が予期せず変位することを抑制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、水田の水が流入する流入口と、水田の水が流出する流出口とを有する可動部と、前記可動部との接触面に弾性部材を有する本体部とを備え、前記可動部は、前記弾性部材に摺動させることにより上下方向に移動可能であり、前記可動部を下方に移動させるときの摺動抵抗よりも、該可動部を上方に移動させるときの摺動抵抗のほうが、移動に要する抵抗力が小さくなるようにしたことを特徴とする。

また、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円筒管状の可動管と、該可動管が中心軸方向に沿って移動可能に内部に挿通される筒状体と、前記筒状体の一端寄りの外周面を覆い、かつ前記筒状体の一端側の開口の周縁部分を覆う被覆領域を有するように形成され、前記可動管を挿通可能な第１開口を備えた蓋体と、前記蓋体の内側に配され、前記可動管を挿通可能な第２開口を備えた環状部材と、前記蓋体の内側において前記蓋体の前記被覆領域および前記環状部材の間に挟持され、前記可動管を摺動可能な第３開口を備えた環状の弾性部材と、を少なくとも備え、前記第３開口の開口径は前記可動管の外径と同じかそれよりも小さく、かつ、前記第３開口の開口径は前記第１開口の開口径および第２開口の開口径よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明では、前記第２開口の開口径は、前記第１開口の開口径よりも小さいことが好ましい。

また、本発明では、前記環状部材の前記中心軸方向に沿った厚みは、２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、本発明では、前記第１開口の開口径は、１７０ｍｍ以上、１９０ｍｍ以下の範囲であることが好ましい。

また、本発明では、前記環状部材が前記弾性部材と接する面の反対面の周縁部は、前記筒状体の開口縁部に接することが好ましい。

また、本発明では、前記環状部材は、前記弾性部材よりも硬度が高い材料から構成されることが好ましい。

本発明によれば、水田の水位設定を行う際の作業性を向上させ、かつ、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。 本発明の一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。 図２に示す水田用水位調節装置の断面図である。 図３に示す水田用水位調節装置の要部拡大断面図である。 可動管の引き上げ時の様子を示す要部拡大断面図である。 可動管の押し込み時の様子を示す要部拡大断面図である。

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。

図２は、本発明の一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。また、図３は、図２に示す水田用水位調節装置の断面図である。また、図４は、図３の要部拡大断面図である。
本実施形態の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が中心軸Ｃ方向に沿って移動可能に内部に挿通される筒状体１２とを備えている。

また、水田用水位調節装置１０は、筒状体１２の一端１２ａ寄りの外周面１２ｓを覆い、かつこの筒状体１２の一端１２ａ側の開口１２ｐの周縁部分を覆う被覆領域１３ｆを有するように形成され、可動管１１を挿通可能な第１開口１３ｐを備えた蓋体１３を備えている。

また、水田用水位調節装置１０は、蓋体１３の内側に配され、可動管１１を挿通可能な第２開口１４ｐを備えた環状部材１４と、蓋体１３の内側において蓋体１３の被覆領域１３ｆおよび環状部材１４の間に挟持され、可動管１１を摺動可能な第３開口１５ｐを備えた環状の弾性部材１５とを備えている。

さらに、水田用水位調節装置１０は、筒状体１２の他端１２ｂ寄りの外周面１２ｓを覆い、可動管１１の中心軸Ｃ方向に対して直角な２方向に屈曲して延びる接続体１６を備えている。

可動管１１は、例えば、全体が樹脂によって形成された略円筒形のパイプ部材である。この可動管１１は外径が例えば１５０ｍｍ～１６０ｍｍ程度になるように形成されている。この可動管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２１が形成されている。このオリフィス２１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（図１参照）の排水の流量を規制する。なお、こうしたオリフィス２１を可動管１１の内部に特に設けない構成であってもよい。
また、可動管１１の一端１１ａ側には、この可動管１１を中心軸Ｃ方向に沿って引上げる際の手掛かりとなる取っ手２２が回動可能に取り付けられている。

筒状体１２は、例えば、全体が樹脂によって形成された略円筒形のパイプ部材である。この筒状体１２の内部には可動管１１が中心軸Ｃ方向に沿って移動可能に収容される。また、筒状体１２の外周面１２ｓには、蓋体１３および接続体１６が被せられる。

蓋体１３は、例えば、全体が樹脂によって形成され、円筒形の一方が直径方向に屈曲した蓋状の部材である。この蓋体１３の円筒形の一方が直径方向に屈曲した部分が、被覆領域１３ｆを成す。そして、蓋体１３の被覆領域１３ｆ寄りの内部に、環状部材１４と弾性部材１５とが収容される。

蓋体１３の第１開口１３ｐは、開口径が例えば１７０ｍｍ以上、１９０ｍｍ以下の範囲に形成されることが好ましい。そして、蓋体１３の第１開口１３ｐは、その開口径が環状部材１４の第２開口１４ｐの開口径、および弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径よりも大きくなるように形成されている。
こうした蓋体１３の第１開口１３ｐの開口縁と可動管１１の外周面１１ｓとの間のクリアランスΔ１は、例えば２０～４０ｍｍ程度である。

環状部材１４は、例えば、樹脂や金属からなる円板状の部材であり、この環状部材１４の一面１４ａ側で弾性部材１５と接し、蓋体１３の被覆領域１３ｆの内側との間でこの弾性部材１５を挟持する。環状部材１４は、中心軸Ｃ方向に沿った厚みが例えば２ｍｍ以上、３ｍｍ以下の範囲になるように形成することが好ましい。また、環状部材１４は、弾性部材１５よりも硬度が高い材料を用いて形成することが好ましい。

環状部材１４の硬度としては、例えば、ロックウェル硬さ試験機のＲスケールによる硬さ（ＨＲＲ）を用いることができる。環状部材１４の材質別の硬度例としては、ポリ塩化ビニルの場合、ＨＲＲ＝１１０～１２０、ポリプロピレンの場合、ＨＲＲ＝８０～９０、ポリエチレンの場合、ＨＲＲ＝６０～７０である。環状部材１４の硬度としては、例えばＨＲＲ＝１１０以上のものを用いることが好ましい。

環状部材１４の他面１４ｂの周縁部は、筒状体１２の一端１２ａの開口縁部１２ａｅに接する。これにより、環状部材１４は蓋体１３の被覆領域１３ｆの内側に向かって押し付けられ、環状部材１４および弾性部材１５が蓋体１３の内側において被覆領域１３ｆ側に係止される。

環状部材１４の第２開口１４ｐは、その開口径が蓋体１３の第１開口１３ｐの開口径よりも小さく、かつ、弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径よりも大きくなるように形成されている。こうした環状部材１４の第２開口１４ｐの開口縁と可動管１１の外周面１１ｓとの間のクリアランスΔ２は、例えば０～２ｍｍ程度である。

弾性部材１５は、例えば、ゴムや伸縮性樹脂などからなる円環状の部材である。この弾性部材１５は、一面１５ａ側で蓋体１３の被覆領域１３ｆの内側に接し、かつ他面１５ｂ側で環状部材１４に接し、これにより、弾性部材１５は、蓋体１３の被覆領域１３ｆと環状部材１４との間で挟持される。

弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径は、弾性部材１５が伸縮していない状態において、可動管１１の外径と同じかそれよりも小さくなるように形成されている。即ち、第３開口１５ｐの開口径が可動管１１の外径よりも小さい場合には、第３開口１５ｐに可動管１１が挿通された状態で、弾性部材１５の一部が押し縮められているか、あるいは蓋体１３または環状部材１４に向けて第３開口１５ｐの周縁部分が屈曲した状態にある。こうした弾性部材１５の弾性変形を利用することによって、可動管１１は、中心軸Ｃ方向に沿って移動可能であり、かつ任意の位置で係止させることができる。

また、弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径は、蓋体１３の第１開口１３ｐの開口径、および環状部材１４の第２開口１４ｐの開口径よりも小さくなるように形成されている。

接続体１６は、断面視略Ｔ字状の形状を有し、その一端１６ａ側が筒状体１２の外周面１２ｓの一部を覆うように、筒状体１２に接続される。また、接続体の底部１６ｅは、可動管１１の中心軸Ｃ方向に対して直角な２方向に分岐し、そのうちの１方向は排水開口１６ｅ１とされ、また、もう一方は水抜き開口１６ｅ２とされている。

このうち、排水開口１６ｅ１は、排水管４（図１参照）に接続されて、水田２の水を下流側の排水路（用水路）５に排水を行う。また、水抜き開口１６ｅ２は、水田用水位調節装置１０の設定水位よりも低い水田２の水を排水開口１６ｅ１に向けて排水させるものであり、水田２の水抜き時以外は、閉栓１６ｖによって閉塞される。

以上の様な構成の本実施形態の水田用水位調節装置１０のそれぞれの部材の開口どうしの開口径の関係として、
第１開口１３ｐ（蓋体１３）＞第３開口１５ｐ（弾性部材１５）
第２開口１４ｐ（環状部材１４）＞第３開口１５ｐ（弾性部材１５）
可動管１１の外径≧第３開口１５ｐ（弾性部材１５）
を有するとともに、
第１開口１３ｐ（蓋体１３）＞第２開口１４ｐ（環状部材１４）＞可動管１１の外径という、関係を有する。

次に、以上の様な構成の本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Ｃ方向が鉛直方向（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、例えば、水田２の水位が降雨などによって上昇し、可動管１１の一方の開放端を成す一端１１ａを超えると、水田２の水がオーバーフローして可動管１１の内部に流れ込み、接続体１６の排水開口１６ｅ１から排水管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２１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に流れ込むことにより排水路（用水路）５が氾濫することを防止する。

水田２の水位を設定する可動管１１は、開口径が伸縮していない状態において可動管１１の外径と同じかそれよりも小さい第３開口１５ｐをもつ弾性部材１５の弾性力によって、鉛直方向に沿って任意の位置に係止することができる。これにより、水田２の最高水位を任意の高さに設定することができる。

そして、水田２に設置された本実施形態の水田用水位調節装置１０を用いて、水田２の最高水位の設定を変更する際には、中心軸Ｃ方向、即ち鉛直方向に沿って可動管１１を上下動させることにより行う。例えば、水田２の最大水位を上げる場合には、可動管１１の取っ手２２を把持して鉛直方向の上方に可動管１１を引上げ、可動管１１の一端１１ａを、所望する水田２の最高水位になる位置に合わせる。

蓋体１３の第１開口１３ｐの開口径は、弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径よりも大きくなるように形成されているので、弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が上方に湾曲することを許容している。
図５に示すように、こうした可動管１１の引上げ時においては、可動管１１の外周面１１ｓに当接している弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が、その弾性部材１５の弾性力によって可動管１１の上昇に伴って、上方に湾曲する。

このように、可動管１１の引上げ時に弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が上方に湾曲可能にすることで、可動管１１の引上げに必要な引っ張り力を低減できる。可動管１１の引上げに必要な引っ張り力を低減することで、作業者が容易に可動管１１を引上げて水田２の最高水位をより高く調節することができる。例えば、大雨などによって可動管１１のオリフィス２１に大きな水圧が加わっていた場合でも、調節が可能となる。

一方、例えば、水田２の最大水位を下げる場合には、を鉛直方向の下方に可動管１１を押し込むように下げ、可動管１１の一端１１ａを、所望する水田２の最高水位になる位置に合わせる。

環状部材１４の第２開口１４ｐの開口径は、弾性部材１５の第３開口１５ｐの開口径よりも大きくなるように形成されているので、弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が下方に湾曲することを許容している。
図６に示すように、こうした可動管１１の押し込み時においては、可動管１１の外周面１１ｓに当接している弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が、その弾性部材１５の弾性力によって可動管１１の降下に伴って、下方に湾曲する。

このように、可動管１１の押し込み時に弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部が下方に湾曲可能にすることで、可動管１１の押し込みに必要な押し込み力は、作業者が容易に可動管１１を押し込んで水田２の最高水位をより低く調節することができる。

そして、こうした可動管１１を支持する弾性部材１５を挟持する蓋体１３の第１開口１３ｐは、環状部材１４の第２開口１４ｐよりも開口径が大きくなるように形成されているので、可動管１１の下方への押し込み時よりも上方への引上げ時の方が、弾性部材１５の第３開口１５ｐの縁部をより大きく湾曲させることができる。即ち、可動管１１の下方への押し込み時よりも上方への引上げ時の方が、可動管１１の移動に要する力が小さくて済む。

これによって、例えば、大雨などによりオリフィス２１に大きな水圧が加わっていても、少ない力で容易に可動管１１を引上げることができ、その一方で可動管１１が水圧によって下方に押し込まれて、最高水位が予期せず低く変化してしまうことを抑制することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、こ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。この実施形態は、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。

本発明の蓋体の第１開口、環状部材の第２開口、および環状部材の第３開口のそれぞれの開口径と、可動管の引っ張り力および押し込み力との関係を調べた。この結果を表１に示す。

表１に示す結果によれば、蓋体の第１開口の開口径が環状部材の第２開口の開口径よりも大きくなるように形成した各試料は、第１開口と第２開口とを同一径に形成した各試料と比較して、可動管の引っ張り力と押し込み力との差がいずれも５０Ｎ以上であり、可動管の引上げ時の応力を軽くするとともに、可動管が水圧によって予期せず押し込まれることを抑制できることが確認された。

１０…水田用水位調節装置
１１…可動管
１２…筒状体
１３…蓋体
１３ｐ…第１開口
１４…環状部材
１４ｐ…第２開口
１５…弾性部材
１５ｐ…第３開口

Claims (1)

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、
   水田の水が流入する流入口と、水田の水が流出する流出口とを有する可動部と、前記可動部との接触面に弾性部材を有する本体部とを備え、
   前記可動部は、前記弾性部材に摺動させることにより上下方向に移動可能であり、
   前記可動部を下方に移動させるときの摺動抵抗よりも、該可動部を上方に移動させるときの摺動抵抗のほうが、移動に要する抵抗力が小さくなるようにしたことを特徴とする水田用水位調節装置。

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