自動給水装置

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【発明の名称】	自動給水装置
【発明者】	【氏名】下村義一【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号ヤンマー農機株式会社内【氏名】喜多毅【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号ヤンマー農機株式会社内【氏名】市場芳隆【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号ヤンマー農機株式会社内【氏名】橋本祥治【住所又は居所】大阪府大阪市淀川区西中島４丁目２番２１号共立金属工業株式会社内
【要約】	【課題】従来の自動給水装置は、間断灌漑のような複雑な灌水管理を自動的に実行するものではない。そのため、このような灌水管理を人手によって行うと非常に手間が掛かり、人為的ミスによって、適切な時期に水田に給水を行うことができない場合等が発生する恐れがある。【解決手段】本発明の自動給水装置１０は、主としてコントローラ２０、電磁弁３０、及び電磁弁カバー４１がプラットホーム４０上に設けられ、更に該プラットホーム４０外にフロートセンサ７０を具備して概略構成されている。つまり、コントローラ２０によって電磁弁３０の開閉操作を行うものである。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁弁を制御することによって、水田等の灌漑用の水を自動的に給水する自動給水装置において、
上記給水を行う時期、期間等の給水パターンを記憶するための記憶手段と、
上記記憶手段に記憶された給水パターンに基づいて、上記電磁弁を制御するための制御手段と、
を具備することを特徴とする自動給水装置。
【請求項２】
前記電磁弁は、パルスによって駆動されるものである請求項１記載の自動給水装置。
【請求項３】
水田等における水位を計測するためフロートセンサが前記制御部に接続され、該フロートセンサの検知信号の取得タイミングは、前記制御部に予め設定されてなる請求項１、又は請求項２のいずれかに記載の自動給水装置。
【請求項４】
前記電磁弁は、既設の給水栓等に接続されてなる請求項１から請求項３のいずれかに記載の自動給水装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、水田の灌漑用の自動給水装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に示すような水田の灌漑用の自動給水装置の技術がある。
この特許文献１に示される自動給水装置は、水田における灌水管理（水田内の水に関する管理）における水位調節を自動的に行うものである。
具体的には、上記自動給水装置は、水田の水位をフロートセンサで計測することによって、該水位が予め定められた所定の水位よりも低い場合にはバルブ（電磁弁）を開いて水田に給水し、他方、該水位が該所定の水位となった場合にはバルブを閉めて給水を停止させるものである。
このような制御を行うことによって、水田の水位を予め定められた所定の水位となるように調節することを可能にするものである。
【特許文献１】特開平７－２０３７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年は米の生育に関する研究等によって、米の品種によっては必ずしも水田を常時灌水させる必要がなく、断続的に灌水（以下、「間断灌漑」と称する）させる時期がある方が望ましいことが一般的に知られている。
具体的には、米の品種や地域によって多少は異なるが一般的に、例えば図５に示すような間断灌漑が望ましいことが分かっている。
この図５においては、米の生育過程を「活着期」、「分げつ期」、「種の発育期」、「結実期」と分けており、以下の如く水位を調節することが望ましいことが知られている。
この場合に、活着期から分げつ期の中期までは、水田の水位は浅い状態で常時灌水させた状態（図５における「浅水」の状態）が望ましい。
分げつ期中期から種の発育期序盤までは、水田の水を抜いた状態（図５における「中干し」の状態）が望ましい。
種の発育期序盤から結実期の中盤までは、水田に水を一定期間（例えば３日間）入れ、そして一定期間（例えば２日間）抜く状態（図５における「間断灌漑」）が望ましい。
そして、結実期の中盤以降は、水田の水を抜いた状態で収穫に備える状態（図５における「落水」の状態）が望ましい。
即ち、上述の灌水管理は、時期によって灌水管理のパターンが変化するものであり、複雑な灌水管理が要求され、特に上記間断灌漑を行う時期においては頻繁に給水と給水停止（水田内の水を抜く作業も含む）の処理を行う必要がある。
しかしながら、上述の灌水管理を、上記特許文献１に示されるような自動給水装置で自動的に実行することはできない。
即ち、上記特許文献１に記載される自動給水装置は、水田の水位を予め定められた所定の水位に保つことはできても、時期に応じて、図５に示すような複雑な灌水管理を自動的に実行するものではないためである。
そのため、このような灌水管理を人手によって行うと非常に手間が掛かり、人為的ミスによって、適切な時期に水田に給水を行うことができない場合等が発生する恐れがある。
このような人為的ミスは、米の生育に影響を与え、米の品質そのものを落とす要因となる可能性もあるため、人を介さず自動的に行うことが望ましい。
また、上記従来の自動給水装置は、給水栓と制御部とが別体として構成されるものであったため、このような自動給水装置を使用する場合においては、給水栓と制御部とを互いに接続するための工事を必要とし、その設置は手間が掛かるものであった。
更に、上記従来の自動給水装置は、電磁弁の駆動電源は２次電池等であったため、充電回路や電池自体の取り替え等のメンテナンスを頻繁に行う必要があり手間が掛かるものであった。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上述の如き灌水管理を自動的を行うことが可能であって、２次電池等を利用することなくメンテナンス等が容易に行える自動給水装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、電磁弁を制御することによって、水田等の灌漑用の水を自動的に給水する自動給水装置において、上記給水を行う時期、期間等の給水パターンを記憶するための記憶手段と、上記記憶手段に記憶された給水パターンに基づいて、上記電磁弁を制御するための制御手段と、を具備するものである。
【０００６】
請求項２においては、前記電磁弁は、パルスによって駆動されるものであるものである。
【０００７】
請求項３においては、水田等における水位を計測するためフロートセンサが前記制御部に接続され、該フロートセンサの検知信号の取得タイミングは、前記制御部に予め設定されてなるものである。
【０００８】
請求項４においては、前記電磁弁は、既設の給水栓等に接続されてなるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１０】
請求項１の構成により、電磁弁の開閉操作処理を自動的に行うようにしているため、間断灌漑中であっても作業者の手を煩わせることなく、安定的に間断灌漑中における灌水管理を行うことが可能となる。したがって、作業者の作業負担や、灌水管理におけるミス等を削減することが可能となる。
【００１１】
請求項２の構成により、電磁弁の駆動のために消費される電力量を従来よりも少なくすることが可能となって、二次電池等を用いなくても、単に一次電池等を用いて電磁弁を駆動することが可能となる。
また、二次電池を用いないので充電器等のメンテナンスの必要が無くなり、単に一次電池の交換のみでメンテナンスが済むので、従来と比較してメンテナンス等の作業効率が向上する。
【００１２】
請求項３の構成により、このようなタイミングで、フロートセンサの検知信号を取得することによって、風等によって水面が波立つことによって変化する水位変化を無視して、安定的に水位を計測することが可能となる。
【００１３】
請求項４の構成により、電磁弁は、既設給水栓と接続されるものであるので、手軽に本発明の自動給水装置を設置することが可能となり、該自動給水装置を設置する場合における工事費等を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の本発明を実施するための最良の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
図１は本発明の自動給水装置１０の外観を示す概略構成図、図２はコントローラ２０における操作部２３の外観を示す概略構成図、図３は本発明の自動給水装置１０の制御に関する構成の一例を示すブロック図、図４は図３に示した制御に関する構成を更に詳しく説明した機能ブロック図、図５は米の生育における灌水管理に関する説明図である。
【００１５】
＜概略構成＞
先ず、図１を用いて、本発明の自動給水装置の外観上の概略構成について説明する。
尚、図１（ａ）は自動給水装置１０の正面図であり、図１（ｂ）は自動給水装置１０のフロートセンサ７０、図１（ｃ）は自動給水装置１０を白抜き矢印Ａから見た図。
自動給水装置１０は、図１（ａ）（ｃ）に示すように、主としてコントローラ２０、電磁弁３０、及び電磁弁カバー４１がプラットホーム４０上に設けられ、更に該プラットホーム４０外にフロートセンサ７０（図１（ｂ）参照）を具備して概略構成されている。
電磁弁３０は、パルス駆動する電磁式のバルブであり、例えば図１で点線で示した既設給水栓６０等にホース５０等によって容易に接続される構成となっている。（例えば、互いにマチノ式ジョイント等で接続されても良い。）
電磁弁カバー４１は、上記電磁弁３０の上部をカバーするものである。
コントローラ２０は、該電磁弁カバー４１の下面側に設けられるものであって、上記電磁弁３０の制御を行うための判断機能、計算機能、メモリ機能等を具備するコントローラである。
プラットホーム４０（図１において点線図示）は、金属製の材料等の頑強な構造を有するものより成るもので、上記各要素を安定的に設けると共に、図１に示すように、当該プラットホーム４０の下部に脚を設けることによって既設給水栓６０を囲うものであっても良い。
勿論、上記電磁弁カバー４１を用いることなく、該プラットホーム４０自体が、コントローラ２０や電磁弁３０を覆う構成であっても良い。
また、プラットホーム４０以外の構成であるフロートセンサ７０は、図１（ｂ）に示すように、耕盤に対して突き刺すことによって固定する固定棒７１に固設されている。
このようにして、フロートセンサ７０は、水田の水面に浮かぶフロートの上下位置を検出することによって、水田の水位を計測するためのものである。
【００１６】
＜コントローラ２０の外観＞
次にコントローラ２０の外観について説明する。
尚、図２（ａ）はコントローラ２０の操作部２３の操作面の外観図、図２（ｂ）は間断灌漑の制御期間の一例図であり、例えば、図２（ａ）はコントローラ２０を白抜き矢印Ｂの方向から見たものである。
操作部２３の外観は、「一定維持」又は「間断灌漑」の何れかの動作モードを選択するための押し倒し式の選択スイッチ２１１を具備している。
ここで、「一定維持」とは、従来の自動給水装置と同様に、水田の水位を常時予め定められた水位とするべく制御するための動作モードである。
他方、「間断灌漑」とは、図２（ｂ）に示すように、例えば、灌水期間を３日間、給水停止期間を２日間とするような制御を繰り返し行う動作モードである。
即ち、水田は、灌水期間は自動給水装置１０の給水によって常時水が満たされ、他方、給水停止期間は自動給水装置１０による給水が停止され、別途水を放出することによって水田に水が無い状態となる。
上述の具体例の場合、図２（ａ）においては、操作部２３に灌水期間が表示部２１３に「３」と表示され、他方、給水停止期間が表示部２１４に「２」と表示されることになる。
この場合、操作部２３にジョグダイヤル又はテンキー等の選択手段を設けることによって、選択日数（期間）所望の値とするように選択可能とすることが望ましい。
更に、操作部２３には、上記ジョグダイヤル又はテンキー等の選択手段によって選択された値を最終的に設定するための設定ボタン２１２が設けられている。
【００１７】
＜制御に関する構成＞
次に、本発明の自動給水装置１０において、コントローラ２０内部に設けられる制御部２１を中心とした制御に関する構成について図３に示すブロック図を用いて説明する。
先ず、制御部２１は、コントローラ２０の内部に設けられるものであって、当該コントローラ２０が担う判断機能、計算機能、メモリ機能の役割を果たす部分である。
詳しくは、制御部２１は、カウンタ機能や時計機能（タイマ機能）を更に具備することによって、上記機能の統括的な制御を行っている。
該制御部２１には、図３に示すように、メモリ２２、操作部２３、サンプリング部２４、パルス発生器２５等が接続される構成となっている。
したがって、コントローラ２０は、主としてこれら制御部２１、メモリ２２、操作部２３、サンプリング部２４、パルス発生器２５を具備するものとして構成されてもよい。
【００１８】
＜メモリ２２＞
メモリ２２は、コントローラ２０の動作プログラムや設定データ等を記憶する機能を有するものであって、具体的には以下で述べるような、当該自動給水装置１０で給水を行う時期、期間等の給水パターンのデータ等を記憶する記憶手段の一例である。
つまり、制御部２１は、以下で詳しく述べるように、メモリ２２に記憶される給水パターンに基づいて、電磁弁３０の開閉操作を自動的に行うことが可能となる。
操作部２３は、既に上述した如く、コントローラ２０の操作入力及び表示を行う部分であり、図示せぬ電源スイッチ等を設けることによって、コントローラ２０の電源の投入・遮断を行えるようにしても良い。
【００１９】
＜サンプリング部２４＞
サンプリング部２４は、フロートセンサ７０の検知信号を予め定められた取得タイミング（以下、「サンプリング周期」とする）で取得する機能を有するものであって、そのサンプリング周期は作業者等によって予め設定可能であることが望ましい。
サンプリング周期の具体的設定例としては、例えば、３０分～６０分程度のサンプリング周期としても良い。
このようなタイミングで、フロートセンサ７０の検知信号を取得することによって、風等によって水面が波立つことによって変化する水位変化を無視して、安定的に水位を計測することが可能となる。
【００２０】
＜パルス発生器２５＞
パルス発生器２５は、電磁弁３０と接続されるものであって、単発又は予め定められた所定数のパルスを発生させて、電磁弁３０に対して送出するものである。
つまり、電磁弁３０は、該パルス発生器２５によって発生されたパルス数に応じて、バルブの開閉の操作が行われるようになっている。
このようにパルスで作動する電磁弁を採用することで、電磁弁の駆動のために消費される電力量を従来よりも少なくすることが可能となって、二次電池等を用いなくても、単に一次電池等を用いて電磁弁３０を駆動することが可能となる。
また、二次電池を用いないので充電器等のメンテナンスの必要が無くなり、単に一次電池の交換のみでメンテナンスが済むので、従来と比較してメンテナンス等の作業効率が向上する。
【００２１】
＜電磁弁３０＞
また、電磁弁３０は、既に図１で示したように、既設給水栓６０とホース５０等によって容易に接続される構成であることが望ましく、具体的には、所謂「マチノ式ジョイント」等の接続方式で接続されることが望ましい。
このように、当該自動給水装置１０の電磁弁３０を既設給水栓６０に接続することで、従来から存在する既設給水栓６０を有効利用することが可能となって、工事費等のイニシャルコストを抑制することが可能となる。
総じて、上述のような構成要素が制御部２１に接続されているので、制御部２１は、図２で説明した操作部２３における選択スイッチ２１１によって選択された動作モードと、サンプリング部２４で取得されたフロートセンサ７０の検知信号と、メモリ２２に記憶される給水パターンや動作プログラム等とから判断することによって、パルス発生器２５に指令を送信して電磁弁３０の開閉操作を行うことを可能にしている。
【００２２】
＜間断灌漑時における制御手法；図４（ａ）＞
ここで、操作部２３の選択スイッチ２１１によって動作モードとして間断灌漑が選択された場合の制御手法について説明する。
先ず、制御部２１は、図４（ａ）に示すように、メモリ２２に記憶される灌水期間（灌水日数）と、時計回路（タイマ）及びカウンタ機能と、選択スイッチ２１１及び電源スイッチ等の操作部２３の操作状態と応じて、灌水期間とすべきか否かの判断を行う。
ここで、制御部２１は、灌水期間（給水中）と判断した場合に給水信号（信号（１））を送出する。
【００２３】
＜間断灌漑時における制御手法；図４（ｃ）＞
他方、上記信号（１）と指定時刻パルスは、ＡＮＤ回路８４に入力され、その結果が制御部２１に入力される。
上記指定時刻パルスとは、例えば、別途設けられるタイマ回路又はメモリ等から送出されるものであっても良い。
この指定時刻パルスの送出タイミングはユーザによって予め該タイマ回路又はメモリ等に設定された指定時刻であって、具体的には間断灌漑をスタートする時刻であっても良い。
このように構成されているので、指定時刻パルスと信号（１）とが入力された場合に、ＡＮＤ回路８４は信号を制御部２１に送出する。
即ち、ＡＮＤ回路８４は、間断灌漑期間中で、且つ灌水期間中（給水中）状態である場合に信号を制御部２１へ送出している。
換言すれば、ＡＮＤ回路８４が信号を送出することは、現状、間断灌漑期間中で、且つ灌水期間中（給水中）である旨を制御部２１へ送出していることになる。
更に、制御部２１は、ＡＮＤ回路８４が送出される信号と共に、メモリ２２に記憶される給水停止期間（給水停止日数）と、カウンタ機能と、選択スイッチ２１１及び電源スイッチ等の操作部２３の操作状態に応じて、給水を停止とすべきか否かの判断を行う。
つまり、ＡＮＤ回路８４から信号が送出されない状態（例えば、間断灌漑で給水が停止されている状態）において、制御部２１は、メモリ２２の給水停止期間と、カウンタ機能のカウンタ数に応じて、給水停止を解除（即ち、給水開始）とすべきか否かの判断を行うことになる。
該判断で、給水停止を維持と判断した場合に、制御部２１は信号（２）を出力しない。
他方、該判断で、給水停止を解除と判断した場合に、制御部２１は信号（２）を出力する。
【００２４】
＜間断灌漑時における制御手法；図４（ｂ）＞
更に、上記信号（１）及び上記信号（２）は、ＡＮＤ回路８１に入力される。
この場合、信号（１）及び信号（２）は、上述より給水中において送出されるものである。
したがって、給水中においては、ＡＮＤ回路８１は信号をＡＮＤ回路８２へ送出する。
他方、水位レベル信号は、ＡＮＤ回路８２及びＡＮＤ回路８３に入力される。
この場合、水位レベル信号は、フロートセンサ７０より出力されるものであり、その信号の送出は、水田の水位が予め定められた所定の水位以下である場合に送出されるものである。
尚、このフロートセンサ７０より送出される水位レベル信号は、上述したサンプリング部２４を介してＡＮＤ回路８２及びＡＮＤ回路８３に入力されるものであり、その入力タイミングは上述したサンプリング周期（３０分～６０分程度）である。
したがって、「給水中であって、水位が所定の水位以下である場合」には、ＡＮＤ回路８２は信号をＯＲ回路８５へ出力する。
また、ＡＮＤ回路８３には、上記水位レベル信号から送出された信号と、選択スイッチ２１１によって「一定維持」（間断灌漑でない場合）の動作モードが選択された旨の信号が入力される。
したがって、「水位一定維持中（間断灌漑でない場合）であって、水位が所定の水位以下である場合」には、ＡＮＤ回路８３は信号をＯＲ回路８５へ出力する。
そして、ＯＲ回路は、ＡＮＤ回路８２又はＡＮＤ回路８３の何れかの回路から信号が出力された場合に、信号を制御部２１へ送出する。
したがって、「給水中であって、水位が所定の水位以下である場合」、又は、「水位一定維持中（間断灌漑でない場合）であって、水位が所定の水位以下である場合」のときに、ＯＲ回路８５は、信号を制御部２１における給水判定回路機能に送出する。
【００２５】
そして、制御部２１は、給水判定回路機能による判断に基づいて、パルス発生器２５へ信号を送出する。
この場合、例えば、制御部２１は、ＯＲ回路８５から信号が送出された場合に、パルス発生器２５へ信号を送出するようにしても良い。
そして、パルス発生器２５は、該制御部２１から信号を受信した場合に、その受信した信号の内容に基づいて、電磁弁３０を開閉操作するためのパルス信号を電磁弁３０を送出する。
そして、電磁弁３０は、該パルス発生器２５によって送出されたパルス信号に基づいて開閉される。
即ち、電磁弁３０は、パルス信号によって駆動されるものであるので、その駆動で消費される電力を抑制することが可能となる。
尚、上述における、ＡＮＤ回路８１・８２・８３・８４・８５は、制御部２１に含まれるものであっても良い。
上述のように、制御部２１と、該制御部２１に係る回路等によって、具体的な電磁弁３０の開閉操作処理を自動的に行うようにしているため、間断灌漑中であっても作業者の手を煩わせることなく、安定的に間断灌漑中における灌水管理を行うことが可能となる。
そのため、作業者の作業負担や、灌水管理におけるミス等を削減することが可能となる。
また、既に上述したように、電磁弁３０は、ホース５０等を介して既設給水栓６０と接続されるものであるので、手軽に本発明の自動給水装置１０を設置することが可能となる。
したがって、自動給水装置１０を設置する場合における工事費等を抑制することが可能となるので、低コストで上述のような間断灌漑の自動化を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の自動給水装置１０の外観を示す概略構成図。
【図２】コントローラ２０における操作部２３の外観を示す概略構成図。
【図３】本発明の自動給水装置１０の制御に関する構成の一例を示すブロック図。
【図４】図３に示した制御に関する構成を更に詳しく説明した機能ブロック図。
【図５】米の生育における灌水管理に関する説明図。
【符号の説明】
【００２７】
１０自動給水装置
２０コントローラ
２１制御部
２２メモリ
２３操作部
２４サンプリング部
３０電磁弁
４０プラットホーム
７０フロートセンサ

【出願人】	【識別番号】０００００６８５１【氏名又は名称】ヤンマー農機株式会社【住所又は居所】大阪府大阪市北区茶屋町１番３２号【識別番号】５９３０４３３４７【氏名又は名称】共立金属工業株式会社【住所又は居所】大阪府大阪市淀川区西中島４丁目２番２１号
【出願日】	平成１６年６月１４日（２００４．６．１４）
【代理人】	【識別番号】１０００８０６２１【弁理士】【氏名又は名称】矢野寿一郎
【公開番号】	特開２００５－３４８６９５（Ｐ２００５－３４８６９５Ａ）
【公開日】	平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願番号】	特願２００４－１７５６９７（Ｐ２００４－１７５６９７）