JPH0870716A - 給水栓自動開閉装置及び給水堰自動開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既存の給水栓又は給水堰に装着し、給水栓又
は給水堰の開閉を自動的に行う、給水栓自動開閉装置又
は給水堰自動開閉装置を提供する。 【構成】 太陽電池１２により発電された電気エネルギ
ーを用いてモーター１３を駆動し、モーター１３の駆動
力を歯車機構１５、第１及び第２の軸１７及び１８、ア
ダプター１９等を介して給水栓４の駆動軸４ａに伝達す
る。制御装置１６は、あらかじめ設定されたプログラム
に従いモーター１３の起動及び停止、回転方向、駆動時
間等を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水田等に設けられた給
水栓の駆動軸に取付けて用いる給水栓自動開閉装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、兼業農家等では人手不足等の理
由により、水田等を常時監視することは事実上不可能で
ある。そのため、水田の水位を一定に保つために、給水
栓又は給水路に設けられた給水堰を開放して常時水を水
田に供給し、水田からあふれた水を河川に排水すること
が行われている。しかし、この方法では水資源が浪費さ
れると共に、水田に投入した肥料が排水と共に河川に流
れ出し、川や湖、あるいは海等を富栄養化し、赤潮発生
等の原因となる。また、水田で稲作を行う理由の１つと
して、昼間の太陽熱で水を温めておき、夜間の冷却から
稲を守るということが挙げられる。従って、前記方法の
ように、せっかく太陽熱で温められた表面付近の水を排
水したのでは、稲の成育に悪影響を及ぼす。

【０００３】そこで、水田の水位を一定に保つ方法の１
つとして水位センサー及び自動開閉給水栓を設けること
が提案されている。例えば、自動開閉給水栓の主弁を油
圧又は水圧によって開閉されるダイアフラム弁とし、水
田の水位に従って上下するフロート及びフロートの上下
動によって開閉される補助弁とを機械的な水位センサー
とし、補助弁の開閉により自動開閉給水栓の主弁を開閉
する。この方法によれば、フロートが所定の下限位置よ
りも下がれば自動開閉給水栓の主弁が開き、水田に水が
供給される。また、フロートが所定の上限位置よりも上
がれば自動開閉給水栓の主弁が閉じ、水の供給が停止さ
れる。その結果、フロート部分の水位が一定となるよう
に制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記水位セン
サー及び自動開閉給水栓を用いる方法では、従来から用
いられている手動式の給水栓を油圧又は水圧によって開
閉されるダイアフラム弁等を用いた特殊構造の自動開閉
給水栓に交換しなければならず、又はオープン式給水路
及び給水堰を専用の管状の密閉式給水管及び前記自動開
閉給水栓に交換しなければならず、初期コストが非常に
高くなるという問題点を有している。また、自動開閉給
水栓は水位センサー、特に補助弁の開閉によって油圧又
は水圧を制御されるため、水位センサーを自動開閉給水
栓の近傍に設置しなくてはならない。ところが、一般に
給水栓や給水堰は水田の端部に設けられている。また、
水田の水位はせいぜい数センチ程度であり、風の影響を
受けやすく、風下の水位は平均的な水位よりも低くな
り、また風上の水位は平均的な水位よりも高くなる。従
って、給水栓近傍の水位は必ずしも水田の平均的な水位
ではなく、水位センサーを給水栓の近傍に設けたのでは
水田の平均的な水位を測定していることにはならず、風
の影響により水位センサーが誤動作するという問題点を
有している。さらに、このような水位センサーは自然環
境下におかれるため、泥等の付着により動作不能に陥る
可能性があるという問題点も有している。特に、ダイア
フラム弁を水田の水を用いて直接開閉する構造の場合、
水に含まれている泥やゴミが弁に付着し、水位が下がっ
ているのに弁が開かなかったり、又は水位が所定のレベ
ルに上昇しているのに弁が閉らないという問題を生ずる
場合がある。

【０００５】一方、兼業農家といえども、１日に１度は
自分の田畑を見に行くという習慣があり、必ずしも２４
時間無人で水田の水位を監視する必要はない。また、稲
の成育にあわせて適宜水田の水位を調節する必要もあ
る。従って、水位センサーを用いて水田の水位を一定に
保つことが必ずしも稲の成育に有利に作用するとは限ら
ない。さらに、水田の水位を見て、給水栓をどの程度ど
の位の時間開けば所定の水位に達するかは、長年の経験
から容易に判断できる場合が多い。

【０００６】本発明は以上のような問題点を解決するた
めになされたものであり、構造が簡単で、かつ既存の給
水栓又は給水堰に簡単に装着でき、操作が容易な給水栓
自動開閉装置及び給水堰自動開閉装置を提供することを
目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の給水栓自動開閉装置は、太陽電池と、前記
太陽電池により発電された電気エネルギーを蓄えるため
の蓄電池と、前記電気エネルギーにより駆動されるモー
ターと、前記モーターの出力軸と給水栓の駆動軸とを連
結し前記モーターの駆動力を前記駆動軸に伝達する駆動
力伝達機構と、前記モーターの起動及び停止、回転方向
及び駆動時間を制御するためのプログラムを内蔵した制
御装置とを具備する。上記構成において、既存の給水栓
のハンドルを取り外し、前記ハンドルが取付けられてい
た部分にアダプターを介して駆動力伝達機構を連結する
ことが好ましい。

【０００８】一方、本発明の給水堰自動開閉装置は、太
陽電池と、前記太陽電池により発電された電気エネルギ
ーを蓄えるための蓄電池と、前記電気エネルギーにより
駆動されるモーターと、前記モーターの出力軸と給水堰
とを連結し前記モーターの駆動力により前記給水堰を略
垂直方向に上下動させる駆動力伝達機構と、前記モータ
ーの起動及び停止、回転方向及び駆動時間を制御するた
めのプログラムを内蔵した制御装置とを具備する。上記
構成において、既存の給水堰と駆動力伝達機構とをアダ
プターを介して連結することが好ましい。

【０００９】また、本発明の別の給水堰自動開閉装置
は、太陽電池と、前記太陽電池により発電された電気エ
ネルギーを蓄えるための蓄電池と、前記電気エネルギー
により駆動されるモーターと、既存の給水堰を撤去した
後に装着される密閉式給水堰ユニットと、前記モーター
の出力軸と給水堰ユニットとを連結し前記モーターの駆
動力により前記給水堰ユニットを開閉させる駆動力伝達
機構と、前記モーターの起動及び停止、回転方向及び駆
動時間を制御するためのプログラムを内蔵した制御装置
とを具備する。上記構成において、給水堰ユニットは、
略水平に設けられた管状部と、前記管状部の略中央部に
設けられ、前記管状部の管軸に対し略垂直方向に移動
し、前記管状部の開口を開閉する遮蔽板とを具備するこ
とが好ましい。

【００１０】上記各構成において、給水栓又は給水堰に
装着後、初回使用時のみ手動でモーターを制御して前記
給水栓又は給水堰の開閉量を調整し、前記モーターの制
御データを記憶し、以後の使用時は記憶された制御デー
タに基づいて自動的に行うことが好ましい。また、上記
各構成において、複数組の制御データを記憶し、任意に
制御データを切り換えてモーターを制御することが好ま
しい。また、上記各構成において、制御装置はタイマー
を内蔵し、１度スイッチをオンし所定のプログラムを実
行した後、少なくとも１回、２４時間後に前記所定のプ
ログラムを再実行することが好ましい。また、上記各構
成において、制御装置は水位センサーに接続され、１度
スイッチをオンし所定のプログラムの実行を開始し給水
を開始した後、前記水位センサーが所定の水位に達した
ことを検出すると、前記プログラムの途中であっても終
了までジャンプし、給水を終了することが好ましい。ま
た、上記各構成において、前記水位センサーはフロート
と、前記フロートが所定に水位に達したことを電気的又
は磁気的に検出する検出手段を具備することが好まし
い。また、上記各構成において、太陽電池は、水平から
略２２度から３０度傾斜させて設けられていることが好
ましい。

【００１１】上記給水堰自動開閉装置において、駆動力
伝達機構は前記給水堰の垂直方向の上下動を吸収するた
めの、垂直方向には上下動しない第１の軸と、前記第１
の軸と係合し垂直方向に上下動可能な第２の軸を有する
滑り機構を具備することが好ましい。また、上記構成に
おいて、駆動力伝達機構は前記給水堰の垂直方向の上下
動の動作可能範囲を設定するためのリミットスイッチを
有することが好ましい。

【００１２】上記給水栓自動開閉装置において、給水栓
の駆動軸はねじ送り機構により垂直方向に上下動し、駆
動力伝達機構は前記給水栓の駆動軸の垂直方向の上下動
を吸収するための、垂直方向には上下動しない第１の軸
と、前記第１の軸と係合し垂直方向に上下動可能な第２
の軸を有する滑り機構を具備することが好ましい。

【００１３】

【作用】以上のように構成された本発明の給水栓自動開
閉装置又は給水堰自動開閉装置は、太陽電池により発電
された電気エネルギーを駆動源としているので、特に田
畑等のように付近に電源のないような場所でも使用可能
である。また、太陽電池により発電された電気エネルギ
ーを蓄電池に貯蔵しておくため、雨天や曇天が続いた場
合でも使用可能である。また、給水栓自動開閉装置の場
合、既存の給水栓の駆動軸とモーターの出力軸とを駆動
力伝達機構により連結し、モーターの駆動力により給水
栓の駆動軸を回転させ、給水栓を開閉させるため、給水
栓を特殊構造のものに取り替える必要がない。また、給
水堰自動開閉装置の場合、既存の給水堰にアダプターを
介して駆動力伝達機構を連結し、モーターの駆動力によ
り給水堰を垂直方向に上下動させ、給水堰を開閉するた
め、オープン式給水路及び給水堰を専用のものに取り替
える必要がない。一方、既存の給水堰を撤去し、その後
に密閉式の給水堰ユニットを装着することにより、給水
堰部分が外部から隔離されるため、泥の付着等を防止す
ることができ、給水堰の開閉動作を安定させることがで
きる。また、給水堰ユニットを略水平に設けられた管状
部と、管状部の略中央部に設けられ、管状部の管軸に対
し略垂直方向に移動し、管状部の開口を開閉する遮蔽板
等とで構成することにより、既存の給水堰にアダプター
を介して装着する場合と駆動力伝達機構を共通化するこ
とができる。

【００１４】さらに、制御装置に、あらかじめ給水栓又
は給水堰を開くためのモーターの駆動方向及び駆動時
間、所定量の水を水田に供給するために要する時間（モ
ーターを停止させておく時間）及び給水栓又は給水堰を
閉じるためのモーターの駆動方向及び駆動時間等を設定
したプログラムを内蔵させたので、給水栓自動開閉装置
又は給水堰自動開閉装置のスイッチを入れておけば、水
田に所定量の水を供給した後、自動的に給水栓又は給水
堰を閉じることが可能となる。そのため、給水栓又は給
水堰を開放する必要がなくなり、水資源を節約すること
が可能になると共に、水田に供給した肥料が流れ出すこ
ともなく、川、湖、海等の富栄養化を防止することも可
能となる。

【００１５】一般に、給水栓の機種や給水堰の大きさ等
によって駆動軸の回転数や駆動軸の動作ストローク、給
水堰を上下動させるのに必要な駆動力等が異なる。ま
た、個々の給水栓や給水堰によっても、錆や泥の付着等
によって駆動軸を回転させ又は堰を上下動させるために
必要なトルク等も異なる。さらに、水圧等によっても給
水に要する時間が異なる。そのため、既存の給水栓又は
給水堰に本発明の給水栓自動開閉装置又は給水堰自動開
閉装置を装着した場合、最初に動作テストが行われる。
そこで、給水栓又は給水堰に装着後、初回使用時のみ手
動でモーターを制御して前記給水栓又は給水堰の開閉量
を調整し、モーターの制御データを記憶し、以後の使用
時は記憶された制御データに基づいて自動的に行うこと
により、個々の給水栓又は給水堰固有の条件に対応する
ことが可能となる。

【００１６】一方、水田に供給（補充）すべき水の量
は、天候によって調節する必要がある場合もある。例え
ば晴天の場合、水の蒸発量が多いため供給量を多くしな
ければならない。曇天や雨天の場合はむしろ水をほとん
ど補充しなくてもよい場合もある。また、田植えの時
期、稲の開花時期及び収穫前等、稲の成育にあわせて水
田の水位を調節する必要もある。そこで、複数組の制御
データを記憶し、任意に制御データを切り換えてモータ
ーを制御することにより、各条件に応じて水量を調節す
ることが可能となる。

【００１７】また、制御装置にタイマーを内蔵し、１度
スイッチをオンし所定のプログラムを実行した後、少な
くとも１回、２４時間後に前記所定のプログラムを再実
行するように構成することにより、なんらかの事情で毎
日水田を見回りに行けない場合であっても、最低２日間
は自動的に水田の給水量を自動的に制御することができ
る。また、給水栓又は給水堰の閉動作をタイマーで制御
する代りに、制御装置を水位センサーに接続し、１度ス
イッチをオンし所定のプログラムの実行を開始し給水を
開始した後、水位センサーが所定の水位に達したことを
検出すると、プログラムの途中であっても終了までジャ
ンプさせ、給水を終了させることにより、給水管の水圧
や水路の水量の変化に応じた制御を行うことができる。
特に、水位センサーは必ずしも水田の平均的な水位を表
わすものではないが、風のない穏やかな条件の下では十
分に実用性がある。また、水位センサーとして、フロー
トと、フロートが所定に水位に達したことを電気的又は
磁気的に検出する検出手段を具備することにより、泥や
ゴミの付着による影響を除去することが可能となる。ま
た、太陽電池を水平から略２２度から３０度傾斜させる
ことにより、もっとも効率よく太陽熱／電気エネルギー
変換効率を得ることが可能となる。

【００１８】また、給水堰自動開閉装置の駆動力伝達機
構に、例えば垂直方向には上下動しない第１の軸と、前
記第１の軸と係合し垂直方向に上下動可能な第２の軸を
有する滑り機構を設けることにより、給水堰が開閉され
る際の垂直方向の上下動を吸収することが可能となる。
また、駆動力伝達機構に給水堰の垂直方向の上下動の動
作可能範囲を設定するためのリミットスイッチを設ける
ことにより、大きさの異なる複数種類の給水堰に適応す
ることができる。

【００１９】また、既存の給水栓のハンドルを取り外
し、前記ハンドルが取付けられていた部分にアダプター
を介して給水栓自動開閉装置の駆動力伝達機構を連結す
ることにより、さまざまな形式の給水栓に対応すること
が可能となる。駆動力伝達機構に、例えば垂直方向には
上下動しない第１の軸と、当該第１の軸と係合し垂直方
向に上下動可能な第２の軸を有する滑り機構を設けるこ
とにより、給水栓の駆動軸がねじ送り機構により垂直方
向に駆動される場合の垂直方向の上下動を吸収すること
が可能となる。

【００２０】

【実施例】

（第１の実施例）本発明の給水栓自動開閉装置を、その
好適な一実施例（第１の実施例）を示す図１から図３を
参照しつつ説明する。図１は、給水栓付近の水田の状態
を示す図であり、図２は給水栓に本発明の給水栓自動開
閉装置を装着した状態を示す図である。図３において、
（ａ）は給水栓自動開閉装置の構成を示す正面部分破断
断面図、（ｂ）はその側部断面図である。

【００２１】図１において、水田１には水２が注入さ
れ、稲３が植えられている。水田１の地中には、ため池
等から引かれた給水管６が設置されており、地上露出部
には給水栓４が設けられている。一般には、給水栓４は
その上部に設けられたハンドル５を手動操作することに
より開閉される。次に、図２に示すように、給水栓４か
らハンドル５を取り外し、本発明の給水栓自動開閉装置
１０を給水栓４の上部に装着する。給水栓自動開閉装置
１０は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、筐体１１
の上部に傾斜して取付けられた太陽電池１２と、太陽電
池１２により発電された電気エネルギーを駆動源とする
モーター１３と、余分な電気エネルギーを蓄えておくた
めの蓄電池１４と、モーター１３の出力軸に連結された
歯車機構１５と、モーター１３の起動及び停止、回転方
向や回転時間等を制御するためのプログラムを内蔵した
制御装置１６と、歯車機構１５の出力軸１５ａに連結さ
れ垂直方向には上下動しない第１の軸１７と、第１の軸
１７と嵌合し垂直方向に上下動可能な中空の第２の軸１
８と、給水栓４の駆動軸４ａに取付けられたアダプター
１９等で構成されている。

【００２２】モーター１３の駆動力を給水栓４の駆動軸
４ａに伝達するため、この実施例の場合、第１の軸１７
及び第２の軸１８はそれぞれ矩形断面を有している。な
お、矩形断面を有する軸は製造工程が複雑で、コストを
高くする要因となるため、第１及び第２の軸１７及び１
８をそれぞれ円形断面とし、両者を小判穴及び当該小判
穴を摺動するピン等で連結してもよい。太陽電池１２
は、太陽熱／電気エネルギー変換効率が最も高くなるよ
うに、水平から略２２度から３０度傾斜させて設けられ
ている。また、太陽電池１２の傾斜面を太陽の方向、例
えば南向きにすることはいうまでもない。モーター１３
としては、小型軽量で高トルクのギヤードモーター等を
用いる。制御装置１６は、ＣＰＵ、メモリー、入力キ
ー、ディスプレイド及びタイマー等で構成され、内蔵さ
れているプログラムに従ってモーター１３を制御する。
また、歯車機構１５、第１及び第２の軸１７及び１８、
アダプター１９等は、モーター１３の駆動力を給水栓４
の駆動軸４ａに伝達するための駆動力伝達機構を構成す
る。

【００２３】以上のように構成された本発明の給水栓自
動開閉装置の動作について説明する。一般に、給水栓４
の機種により駆動軸４ａの回転数や駆動軸４ａの動作ス
トローク等が異なる。また、個々の給水栓４によって
も、錆や泥の付着、駆動部分の嵌合や潤滑の程度又は水
圧等により駆動軸４ａを回転させるために必要なトルク
が異なる。さらに、給水栓４の開き量が同じであって
も、水圧等により給水に要する時間が異なる。そのた
め、既存の給水栓に本発明の給水栓自動開閉装置を装着
した場合、最初に動作テストを行う。例えば、給水栓４
が、その駆動軸４ａを反時計方向に１０回転させること
により全開するものである場合、モーター１３が駆動軸
４ａを左方向に１０回転まで所定方向の電流を通電し、
その通電時間をカウントしておく。次に、給水栓４が開
いた状態で、水田１の水２が所定の水位を上昇するのに
要する時間をカウントする。そして、水田１の水２が所
定の水位に達した後、前記所定方向とは逆向きの電流を
モーター１３に通電し、駆動軸４ａを時計方向に１０回
転させる。このとき、駆動軸４ａを時計方向に１０回転
させるのに要する時間もカウントしておく。このように
して得られたデータを制御装置１６に内蔵されているプ
ログラムの変数として入力する。そして、水田を見回り
に行った際に、水位の低下を見て、給水栓４の全開時間
をセットする。

【００２４】なお、上記実施例では、既存の給水栓に本
発明の給水栓自動開閉装置を装着した後、最初に動作テ
ストを行ったが、初回使用だけ手動制御によりモーター
１３を操作し、次の使用からは最初に手動制御したデー
タに基づいて給水栓４の開閉を自動制御するように構成
してもよい。上記実施例と同様に、例えば、給水栓４
が、その駆動軸４ａを反時計方向に１０回転させること
により全開するものである場合、制御装置１６のタイマ
ーをカウントしつつ、モーター１３が駆動軸４ａを左方
向に１０回転まで所定方向の電流を通電する。そして、
この時にモーター１３が駆動軸４ａを左方向に１０回転
までに要した時間をメモリーに記憶しておく。次に、給
水栓４が開いた状態で、水田１の水２が所定の水位を上
昇するのに要する時間をタイマーでカウントし、その時
間をメモリーに記憶する。そして、水田１の水２が所定
の水位に達した後、前記所定方向とは逆向きの電流をモ
ーター１３に通電し、駆動軸４ａを時計方向に１０回転
させる。このとき、駆動軸４ａを時計方向に１０回転さ
せるのに要する時間もタイマーによりカウントしてお
き、その時間をメモリーに記憶する。制御装置１６に内
蔵されて入るプログラムは、これらのデータを自動的に
入力し、次の使用時からは自動的に給水栓４の開閉を行
う。なお、水田の水位の低下の状況に応じて、給水栓４
の全開時間を調整できるようにすることはいうまでもな
い。

【００２５】さらに、水田に供給（補充）すべき水の量
は、天候によって調節する必要がある場合もある。例え
ば晴天の場合、水の蒸発量や地面に沁み込む量が多いた
め供給量を多くしなければならない。この場合、例えば
給水栓４を全開にし、全開時間も長くする必要がある。
一方、曇天や雨天の場合は水の蒸発量や地面に沁み込む
量は少なく、あまり水を補充しなくてもよい場合もあ
る。この場合、給水栓４を全開させず半開程度にとどめ
たり、あるいは全開時間を短くする必要がある。また、
雨天時の降水量の多い場合、水を補充する必要がない場
合もある。この場合は、給水栓自動開閉装置を動作させ
る必要はない。さらには、田植えの時期、稲の開花時期
及び収穫前等、稲の成育にあわせて水田の水位を調節す
る必要もある。そこで、制御装置１６に複数組の制御デ
ータを記憶させ、任意に制御データを切り換えてモータ
ー１３を制御するように構成してもよい。

【００２６】（第２の実施例）本発明の給水堰自動開閉
装置の好適な一実施例（第２の実施例）を、図４から図
６を参照しつつ説明する。図４は第２の実施例に係る給
水堰自動開閉装置の外観構成を示す斜視図、図５は既存
の給水堰に第２の実施例に係る給水堰自動開閉装置を装
着した状態を示す図、図６は給水堰自動開閉装置の本体
部の構成を示す側部断断面図である。

【００２７】図５において、水田１には水２が注入さ
れ、稲３が植えられている。水田１と農道１０５との境
界部には、ため池等から引かれた開放水路１０６が設置
されており、水田への導入部には給水堰１０４が設けら
れている。図４及び図５に示すように、給水堰１０４に
は、アダプター１０７を介して本発明の給水堰自動開閉
装置１１０の駆動軸１２１が連結されている。給水堰自
動開閉装置１１０は、図６に示すように、筐体１１１の
上部に傾斜して取付けられた太陽電池１１２と、太陽電
池１１２により発電された電気エネルギーを駆動源とす
るモーター１１３と、余分な電気エネルギーを蓄えてお
くための蓄電池１１６と、モーター１１３の出力軸に連
結された歯車機構１１５と、モーター１１３の起動及び
停止、回転方向や回転時間等を制御するためのプログラ
ムを内蔵した制御装置１１４と、歯車機構１１５の出力
軸１１５ａに連結され垂直方向には上下動しない第１の
軸１１７と、第１の軸１１７と係合垂直方向に上下動可
能な第２の軸１１８と、第２の軸１１８の下端部に結合
されたおねじ１１９と、筐体１１１の低部に設けられお
ねじ１１９と係合するめねじ１２０、おねじ１１９の下
部に結合された出力軸１２１等で構成されている。

【００２８】おねじ１１９及びめねじ１２０は給水堰１
０４を垂直方向に上下動させるためのねじ送り機構を構
成し、おねじ１１９の垂直方向の上下動を吸収するた
め、この実施例の場合、第１の軸１１７を垂直方向に固
定軸とし、第２の軸１１８の内周が第１の軸１１７の外
周を垂直方向に摺動可能なように構成されている。ま
た、モーター１１３のトルクを出力軸１２１に伝達する
ため、第１の軸１１７と第２の軸１１８とは水平方向に
設けられたピン１２２により係合されている。なお、第
１及び第２の軸の断面をそれぞれ矩形とし、ピン１２２
を省略してもよい。また、第１及び第２の軸１１７及び
１１８の近傍には垂直方向に所定の距離だけ隔てて設け
られた２つのリミットスイッチ１２３及び１２４が設け
られている。リミットスイッチ１２３は、ピン１２２と
接触することにより、給水堰１０４が所定の高さまで引
き上げられたこと（給水堰１０４が開いたこと）を検出
し、それに基づいて制御装置１１４はモーター１１３へ
の通電を停止する。一方、リミットスイッチ１２４はピ
ン１２２と接触することにより、給水堰が最下降位置ま
で下降したこと（給水堰１０４が閉じたこと）を検出
し、それに基づいて制御装置１１４はモーター１１３へ
の通電を停止する。

【００２９】太陽電池１１２は、太陽熱／電気エネルギ
ー変換効率が最も高くなるように、水平から略２２度か
ら３０度傾斜させて設けられている。また、太陽電池１
１２の傾斜面を太陽の方向、例えば南向きにすることは
いうまでもない。モーター１１３としては、小型軽量で
高トルクのギヤードモーター等を用いる。制御装置１１
４は、ＣＰＵ、メモリー、入力キー、ディスプレイド及
びタイマー等で構成され、内蔵されているプログラムに
従ってモーター１１３を制御する。また、歯車機構１１
５、第１及び第２の軸１１７及び１１８、おねじ１１
９、めねじ１２０、出力軸１２１等は、給水堰１０４を
垂直方向に上下動させるための駆動力伝達機構を構成す
る。

【００３０】以上のように構成された本発明の給水堰自
動開閉装置の動作について説明する。一般に、給水堰１
０４の種類や大きさにより、給水堰１０４が垂直方向に
上下動可能なストロークが異なる。また、個々の給水堰
１０４によっても、給水堰１０４の重さや泥の付着程度
等により給水堰１０４を垂直方向に持ち上げるために必
要なトルクが異なる。さらに、給水堰１０４の開き量が
同じであっても、水量等により給水に要する時間が異な
る。そのため、既存の給水堰に本発明の給水堰自動開閉
装置を装着した場合、最初に動作テストを行う。例え
ば、給水堰１０４を所定のストロークだけ持ち上げるの
に出力軸１２１（又はおねじ１１９）を反時計方向に１
０回転させる必要がある場合、モーター１１３が駆動軸
１０４ａを反時計方向に１０回転するまで所定方向の電
流を通電し、その通電時間をカウントしておく。次に、
給水堰１０４が開いた状態で、水田１の水２が所定の水
位を上昇するのに要する時間をカウントする。そして、
水田１の水２が所定の水位に達した後、前記所定方向と
は逆向きの電流をモーター１１３に通電し、出力軸１２
１（おねじ１１９）を時計方向に１０回転させる。この
とき、出力軸１２１（おねじ１１９）を時計方向に１０
回転させるのに要する時間もカウントしておく。このよ
うにして得られたデータを制御装置１１４に内蔵されて
いるプログラムの変数として入力する。そして、水田を
見回りに行った際に、水位の低下を見て、給水堰１０４
の全開時間をセットする。

【００３１】なお、上記実施例では、既存の給水堰に本
発明の給水堰自動開閉装置を装着した後、最初に動作テ
ストを行ったが、初回使用だけ手動制御によりモーター
１１３を操作し、次の使用からは最初に手動制御したデ
ータに基づいて給水堰１０４の開閉を自動制御するよう
に構成してもよい。上記実施例と同様に、例えば、給水
堰１０４を所定のストロークだけ持ち上げるのに出力軸
１２１（又はおねじ１１９）を反時計方向に１０回転さ
せる必要がある場合、制御装置１１４のタイマーをカウ
ントしつつ、モーター１１３が出力軸１２１（おねじ１
１９）を反時計方向に１０回転まで所定方向の電流を通
電する。そして、この時にモーター１１３が出力軸１２
１（おねじ１１９）を反時計方向に１０回転までに要し
た時間をメモリーに記憶しておく。次に、給水堰１０４
が開いた状態で、水田１の水２が所定の水位を上昇する
のに要する時間をタイマーでカウントし、その時間をメ
モリーに記憶する。そして、水田１の水２が所定の水位
に達した後、前記所定方向とは逆向きの電流をモーター
１１３に通電し、駆動軸１０４ａを時計方向に１０回転
させる。このとき、駆動軸１０４ａを時計方向に１０回
転させるのに要する時間もタイマーによりカウントして
おき、その時間をメモリーに記憶する。制御装置１１４
に内蔵されて入るプログラムは、これらのデータを自動
的に入力し、次の使用時からは自動的に給水堰１０４の
開閉を行う。なお、水田の水位の低下の状況に応じて、
給水堰１０４の全開時間を調整できるようにすることは
いうまでもない。

【００３２】さらに、水田に供給（補充）すべき水の量
は、天候によって調節する必要がある場合もある。例え
ば晴天の場合、水の蒸発量や地面に沁み込む量が多いた
め供給量を多くしなければならない。この場合、例えば
給水堰１０４を全開にし、全開時間も長くする必要があ
る。一方、曇天や雨天の場合は水の蒸発量や地面に沁み
込む量は少なく、あまり水を補充しなくてもよい場合も
ある。この場合、給水堰１０４を全開させず半開程度に
とどめたり、あるいは全開時間を短くする必要がある。
また、雨天時の降水量の多い場合、水を補充する必要が
ない場合もある。この場合は、給水堰自動開閉装置を動
作させる必要はない。さらには、田植えの時期、稲の開
花時期及び収穫前等、稲の成育にあわせて水田の水位を
調節する必要もある。そこで、制御装置１１４に複数組
の制御データを記憶させ、任意に制御データを切り換え
てモーター１１３を制御するように構成してもよい。

【００３３】また、なんらかの都合で、毎日は水田を見
回りに行けない場合もある。そこで、制御装置１１４の
タイマーを利用し、１度スイッチをオンし所定のプログ
ラムを実行した後、少なくとも１回、２４時間後に前記
所定のプログラムを再実行するように構成してもよい。
このように構成することにより、最低２日間は自動的に
水田の給水量を自動的に制御することができる。

【００３４】（第３の実施例）次に、本発明の給水堰自
動開閉装置の別の好適な実施例（第３の実施例）を、図
７及び図８を参照しつつ説明する。図７は第３の実施例
に係る給水堰自動開閉装置の外観構成を示す斜視図、図
８は既存の給水堰を撤去した後に第３の実施例に係る給
水堰自動開閉装置を装着した状態を示す図である。な
お、給水堰自動開閉装置の本体部の構成は図６に示す第
２の実施例の装置とほぼ同様であるため、その説明を省
略する。

【００３５】図７に示すように、第３の実施例にかかる
給水堰自動開閉装置では図３に示した既存の給水堰１０
４を撤去し、その後に密閉式の給水堰ユニット１３０を
装着する。給水堰ユニット１３０は、略水平に設けられ
た管状部１３１と、管状部１３１の略中央部に設けら
れ、管状部の管軸に対し略垂直方向に移動し、管状部の
開口を開閉する遮蔽板１３２等で構成されている。給水
路１０６との隙間はコンクリート１３３等により埋めら
れ、これにより給水堰ユニット１３０が固定されるとと
もに、漏水が防止される。このように、密閉式の給水堰
ユニット１３０を用いることにより、給水堰部分が外部
から隔離されるため、泥の付着等を防止することがで
き、給水堰の開閉動作を安定させることができる。ま
た、既存の給水堰にアダプターを介して装着する第２の
実施例に係る給水堰自動開閉装置の場合と駆動力伝達機
構を共通化することができる。

【００３６】尚、上記各実施例では、給水栓又は給水堰
の閉動作をタイマーで制御したが、その代りに、制御装
置を水位センサーに接続し、１度スイッチをオンし所定
のプログラムの実行を開始し給水を開始した後、水位セ
ンサーが所定の水位に達したことを検出すると、プログ
ラムの途中であっても終了までジャンプさせ、給水を終
了させるように構成してもよい。この場合、給水管の水
圧や水路の水量の変化に応じた制御を行うことができ
る。特に、水位センサーは必ずしも水田の平均的な水位
を表わすものではないが、風のない穏やかな条件の下で
は十分に実用性がある。また、水位センサーとして、フ
ロートと、フロートが所定に水位に達したことを電気的
又は磁気的に検出する検出スイッチを具備することによ
り、泥やゴミの付着による影響を除去することが可能と
なる。また、上記各実施例では、水田に設置されている
既存の給水栓又は給水堰に本発明の給水栓自動開閉装置
又は給水堰自動開閉装置を装着し、水田に水を供給する
際の給水栓又は給水堰の開閉を自動的に行う場合を例示
したが、これに限定されるものではなく、上下水道、農
業用水、工業用水等の分岐バルブ等に装着して使用する
ことも可能である。さらに、プールに水を供給するため
の給水栓や散水用のスプリンクラー等の制御にも応用す
ることができることはいうまでもない。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の給水栓自動開閉
装置又は給水堰自動開閉装置は、太陽電池により発電さ
れた電気エネルギーを駆動源としているので、特に田畑
等のように付近に電源のないような場所でも使用可能で
ある。また、太陽電池により発電された電気エネルギー
を蓄電池に貯蔵しておくため、雨天や曇天が続いた場合
でも使用可能である。また、給水栓自動開閉装置の場
合、既存の給水栓の駆動軸とモーターの出力軸とを駆動
力伝達機構により連結し、モーターの駆動力により給水
栓の駆動軸を回転させ、給水栓を開閉させるため、給水
栓を特殊構造のものに取り替える必要がない。また、給
水堰自動開閉装置の場合、既存の給水堰にアダプターを
介して駆動力伝達機構を連結し、モーターの駆動力によ
り給水堰を垂直方向に上下動させ、給水堰を開閉するた
め、オープン式給水路及び給水堰を専用のものに取り替
える必要がない。一方、既存の給水堰を撤去し、その後
に密閉式の給水堰ユニットを装着することにより、給水
堰部分が外部から隔離されるため、泥の付着等を防止す
ることができ、給水堰の開閉動作を安定させることがで
きる。また、給水堰ユニットを略水平に設けられた管状
部と、管状部の略中央部に設けられ、管状部の管軸に対
し略垂直方向に移動し、管状部の開口を開閉する遮蔽板
等とで構成することにより、既存の給水堰にアダプター
を介して装着する場合と駆動力伝達機構を共通化するこ
とができる。

【００３８】さらに、制御装置に、あらかじめ給水栓又
は給水堰を開くためのモーターの駆動方向及び駆動時
間、所定量の水を水田に供給するために要する時間（モ
ーターを停止させておく時間）及び給水栓又は給水堰を
閉じるためのモーターの駆動方向及び駆動時間等を設定
したプログラムを内蔵させたので、給水栓自動開閉装置
又は給水堰自動開閉装置のスイッチを入れておけば、水
田に所定量の水を供給した後、自動的に給水栓又は給水
堰を閉じることが可能となる。そのため、給水栓又は給
水堰を開放する必要がなくなり、水資源を節約すること
が可能になると共に、水田に供給した肥料が流れ出すこ
ともなく、川、湖、海等の富栄養化を防止することも可
能となる。

【００３９】一般に、給水栓の機種や給水堰の大きさ等
によって駆動軸の回転数や駆動軸の動作ストローク、給
水堰を上下動させるのに必要な駆動力等が異なる。ま
た、個々の給水栓や給水堰によっても、錆や泥の付着等
によって駆動軸を回転させ又は堰を上下動させるために
必要なトルク等も異なる。さらに、水圧等によっても給
水に要する時間が異なる。そのため、既存の給水栓又は
給水堰に本発明の給水栓自動開閉装置又は給水堰自動開
閉装置を装着した場合、最初に動作テストが行われる。
そこで、給水栓又は給水堰に装着後、初回使用時のみ手
動でモーターを制御して前記給水栓又は給水堰の開閉量
を調整し、モーターの制御データを記憶し、以後の使用
時は記憶された制御データに基づいて自動的に行うこと
により、個々の給水栓又は給水堰固有の条件に対応する
ことが可能となる。

【００４０】一方、水田に供給（補充）すべき水の量
は、天候によって調節する必要がある場合もある。例え
ば晴天の場合、水の蒸発量が多いため供給量を多くしな
ければならない。曇天や雨天の場合はむしろ水をほとん
ど補充しなくてもよい場合もある。また、田植えの時
期、稲の開花時期及び収穫前等、稲の成育にあわせて水
田の水位を調節する必要もある。そこで、複数組の制御
データを記憶し、任意に制御データを切り換えてモータ
ーを制御することにより、各条件に応じて水量を調節す
ることが可能となる。

【００４１】また、制御装置にタイマーを内蔵し、１度
スイッチをオンし所定のプログラムを実行した後、少な
くとも１回、２４時間後に前記所定のプログラムを再実
行するように構成することにより、なんらかの事情で毎
日水田を見回りに行けない場合であっても、最低２日間
は自動的に水田の給水量を自動的に制御することができ
る。また、給水栓又は給水堰の閉動作をタイマーで制御
する代りに、制御装置を水位センサーに接続し、１度ス
イッチをオンし所定のプログラムの実行を開始し給水を
開始した後、水位センサーが所定の水位に達したことを
検出すると、プログラムの途中であっても終了までジャ
ンプさせ、給水を終了させることにより、給水管の水圧
や水路の水量の変化に応じた制御を行うことができる。
特に、水位センサーは必ずしも水田の平均的な水位を表
わすものではないが、風のない穏やかな条件の下では十
分に実用性がある。また、水位センサーとして、フロー
トと、フロートが所定に水位に達したことを電気的又は
磁気的に検出する検出手段を具備することにより、泥や
ゴミの付着による影響を除去することが可能となる。ま
た、太陽電池を水平から略２２度から３０度傾斜させる
ことにより、もっとも効率よく太陽熱／電気エネルギー
変換効率を得ることが可能となる。

【００４２】また、給水堰自動開閉装置の駆動力伝達機
構に、例えば垂直方向には上下動しない第１の軸と、前
記第１の軸と係合し垂直方向に上下動可能な第２の軸を
有する滑り機構を設けることにより、給水堰が開閉され
る際の垂直方向の上下動を吸収することが可能となる。
また、駆動力伝達機構に給水堰の垂直方向の上下動の動
作可能範囲を設定するためのリミットスイッチを設ける
ことにより、大きさの異なる複数種類の給水堰に適応す
ることができる。

【００４３】また、既存の給水栓のハンドルを取り外
し、前記ハンドルが取付けられていた部分にアダプター
を介して給水栓自動開閉装置の駆動力伝達機構を連結す
ることにより、さまざまな形式の給水栓に対応すること
が可能となる。駆動力伝達機構に、例えば垂直方向には
上下動しない第１の軸と、当該第１の軸と係合し垂直方
向に上下動可能な第２の軸を有する滑り機構を設けるこ
とにより、給水栓の駆動軸がねじ送り機構により垂直方
向に駆動される場合の垂直方向の上下動を吸収すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な給水栓が設けられた水田の状態を示す
図

【図２】既存の給水栓に本発明の第１の実施例に係る給
水栓自動開閉装置を装着した状態を示す図

【図３】（ａ）は本発明の給水栓自動開閉装置の一実施
例（第１の実施例）の構成を示す正面部分破断断面図、
（ｂ）はその側部断面図

【図４】本発明の給水堰自動開閉装置の一実施例（第２
の実施例）の構成を示す斜視図

【図５】既存の給水堰に本発明の第２の実施例に係る給
水堰自動開閉装置を装着した状態を示す図

【図６】本発明の給水堰自動開閉装置の本体部の構成を
示す側部断面図

【図７】本発明の給水堰自動開閉装置の別の実施例（第
３の実施例）の構成を示す斜視図

【図８】既存の給水堰に本発明の第３の実施例に係る給
水堰自動開閉装置を装着した状態を示す図

【符号の説明】

１ ：水田 ２ ：水 ３ ：稲 ４ ：給水栓 ４ａ：駆動軸 ５ ：ハンドル ６ ：給水管 １０ ：給水栓自動開閉装置 １１ ：筐体 １２ ：太陽電池 １３ ：モーター １４ ：蓄電池 １５ ：歯車機構 １５ａ：出力軸 １６ ：制御装置 １７ ：第１の軸 １８ ：第２の軸 １９ ：アダプター １０４ ：給水堰 １０５ ：農道 １０６ ：オープン式給水路 １０７ ：アダプター １１０ ：給水堰自動開閉装置 １１１ ：筐体 １１２ ：太陽電池 １１３ ：モーター １１４ ：制御装置 １１５ ：歯車機構 １１５ａ：出力軸 １１６ ：蓄電池 １１７ ：第１の軸 １１８ ：第２の軸 １１９ ：おねじ １２０ ：めねじ １２１ ：出力軸 １２２ ：ピン １２３ ：リミットスイッチ １２４ ：リミットスイッチ １３０ ：給水堰ユニット １３１ ：管状部 １３２ ：遮蔽板 １３３ ：コンクリート

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 太陽電池と、前記太陽電池により発電さ
   れた電気エネルギーを蓄えるための蓄電池と、前記電気
   エネルギーにより駆動されるモーターと、前記モーター
   の出力軸と給水栓の駆動軸とを連結し前記モーターの駆
   動力を前記駆動軸に伝達する駆動力伝達機構と、前記モ
   ーターの起動及び停止、回転方向及び駆動時間を制御す
   るためのプログラムを内蔵した制御装置とを具備する給
   水栓自動開閉装置。
2. 【請求項２】 既存の給水栓のハンドルを取り外し、前
   記ハンドルが取付けられていた部分にアダプターを介し
   て駆動力伝達機構を連結する請求項１記載の給水栓自動
   開閉装置。
3. 【請求項３】 太陽電池と、前記太陽電池により発電さ
   れた電気エネルギーを蓄えるための蓄電池と、前記電気
   エネルギーにより駆動されるモーターと、前記モーター
   の出力軸と給水堰とを連結し前記モーターの駆動力によ
   り前記給水堰を略垂直方向に上下動させる駆動力伝達機
   構と、前記モーターの起動及び停止、回転方向及び駆動
   時間を制御するためのプログラムを内蔵した制御装置と
   を具備する給水堰自動開閉装置。
4. 【請求項４】 既存の給水堰と駆動力伝達機構とをアダ
   プターを介して連結する請求項３記載の給水堰自動開閉
   装置。
5. 【請求項５】 太陽電池と、前記太陽電池により発電さ
   れた電気エネルギーを蓄えるための蓄電池と、前記電気
   エネルギーにより駆動されるモーターと、既存の給水堰
   を撤去した後に装着される密閉式給水堰ユニットと、前
   記モーターの出力軸と給水堰ユニットとを連結し前記モ
   ーターの駆動力により前記給水堰ユニットを開閉させる
   駆動力伝達機構と、前記モーターの起動及び停止、回転
   方向及び駆動時間を制御するためのプログラムを内蔵し
   た制御装置とを具備する給水堰自動開閉装置。
6. 【請求項６】 給水堰ユニットは、略水平に設けられた
   管状部と、前記管状部の略中央部に設けられ、前記管状
   部の管軸に対し略垂直方向に移動し、前記管状部の開口
   を開閉する遮蔽板とを具備する請求項５記載の給水堰自
   動開閉装置。
7. 【請求項７】 給水栓又は給水堰に装着後、初回使用時
   のみ手動でモーターを制御して前記給水栓又は給水堰の
   開閉量を調整し、前記モーターの制御データを記憶し、
   以後の使用時は記憶された制御データに基づいて自動的
   に行う請求項１から６のいずれかに記載の給水栓自動開
   閉装置又は給水堰自動開閉装置。
8. 【請求項８】 複数組の制御データを記憶し、任意に制
   御データを切り換えてモーターを制御する請求項１から
   ７のいずれかに記載の給水栓自動開閉装置又は給水堰自
   動開閉装置。
9. 【請求項９】 制御装置はタイマーを内蔵し、１度スイ
   ッチをオンし所定のプログラムを実行した後、少なくと
   も１回、２４時間後に前記所定のプログラムを再実行す
   る請求項１から８のいずれかに記載の給水栓自動開閉装
   置又は給水堰自動開閉装置。
10. 【請求項１０】 制御装置は水位センサーに接続され、
    １度スイッチをオンし所定のプログラムの実行を開始し
    給水を開始した後、前記水位センサーが所定の水位に達
    したことを検出すると、前記プログラムの途中であって
    も終了までジャンプし、給水を終了する請求項１から９
    のいずれかに記載の給水栓自動開閉装置又は給水堰自動
    開閉装置。
11. 【請求項１１】 前記水位センサーはフロートと、前記
    フロートが所定に水位に達したことを電気的又は磁気的
    に検出する検出手段を具備する請求項１０記載の給水栓
    自動開閉装置又は給水堰自動開閉装置。
12. 【請求項１２】 太陽電池は、水平から略２２度から３
    ０度傾斜させて設けられている請求項１から１１のいず
    れかに記載の給水栓自動開閉装置又は給水堰自動開閉装
    置。
13. 【請求項１３】 駆動力伝達機構は前記給水堰の垂直方
    向の上下動を吸収するための、垂直方向には上下動しな
    い第１の軸と、前記第１の軸と係合し垂直方向に上下動
    可能な第２の軸を有する滑り機構を具備する請求項３か
    ら１２のいずれかに記載の給水堰自動開閉装置。
14. 【請求項１４】 駆動力伝達機構は前記給水堰の垂直方
    向の上下動の動作可能範囲を設定するためのリミットス
    イッチを有する請求項１３記載の給水堰自動開閉装置。
15. 【請求項１５】 給水栓の駆動軸はねじ送り機構により
    垂直方向に上下動し、駆動力伝達機構は前記給水栓の駆
    動軸の垂直方向の上下動を吸収するための、垂直方向に
    は上下動しない第１の軸と、前記第１の軸と係合し垂直
    方向に上下動可能な第２の軸を有する滑り機構を具備す
    る請求項１、２及び７から１２のいずれかに記載の給水
    栓自動開閉装置。