JP2011205941A - 排水枡 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で簡単な構成でありながら、水田に供給された用水が排水枡から越流していることを遠方から確認可能な排水枡を提供する。
【解決手段】排水枡５は、取水口３から水田４に供給された用水を水田４から排水する排水管１０を備え、水田４から排水管１０に越流する用水の流体のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換する変換部２０と、変換部２０により変換された機械的なエネルギーにより駆動される報知部３０を備える。変換部２０は、排水管１０内に越流した用水の流れにより回転する羽根車２１と、羽根車２１の主軸２２を軸支する支持部２３とを備え、報知部３０は、主軸２２の回転動力が入力される伝達機構３１と、伝達機構３１から伝達される動力により状態が変位する表示部３２を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、水田に供給された用水を前記水田から排水して所定水位に維持する排水枡に関する。

一般に、水田に用水を供給する方法として、水田の外側に河川を流れる水を導く用水路を設置し、この用水路から水門や取水口を通じて取水する方法や、ポンプで揚水された用水が流れる管状の用水路を設置して、この用水路の必要な位置に取水バルブを設置し、この取水バルブを通じて取水する方法等がある。水田に供給された一定の水位以上の用水は排水枡へと越流し、排水路へ放流される。

例えば、図１１に示すように、特許文献１に記載される排水枡では、有底円筒状の本体部９２の側壁底部に、上流側耕作区９０からの給排水パイプ９９に接続する流入口９３と、下流側の給排水パイプ９９に接続する流出口９４とを対向して設けるとともに、本体部９２内を流入口９３側と流出口９４側とに区画する仕切板９５が設けられている。仕切板９５は、本体部内の下半部を区画する下部仕切板９６と、この下部仕切板９６に沿って上下動する水位調整用の上部仕切板９７とを備え、上部仕切板９７に設けられた操作ロッド９８を操作して、水田の水位を調整できるように構成されている。

特開平１０―１５５３７４号公報

水田内に十分な用水が供給されているにも関わらず、用水を供給すると、排水枡へと越流する用水と一緒に肥料や薬剤等も流出するため、必要量の用水が供給されたところで水門や取水口、取水バルブを閉じる必要がある。

しかし、特許文献１記載の排水枡では、排水枡から用水が越流しているか否かは、用水の供給側からの確認ができないため、排水枡へ足を運び排水状態を目視確認しなければならず、管理が非常に面倒であった。

水資源が不十分な環境でポンプにより用水を揚水して確保している場合は、必要量の水位以上となっても用水を供給し続けるのは水資源の無駄になり、また、余分なポンプのランニングコストがかかるため、余分な排水を極力避けたい。

特に、水田が山間地や傾斜面に構築されている場合は、水田に十分な用水が供給されているかの見回りも大変である。しかし、そのために、水田の水位に応じて給水を自動制御するような高価な設備を導入するのは不経済である。

本発明の目的は、安価で簡単な構成でありながら、水田に供給された用水が越流堰を越流していることを、遠方から確認可能な排水枡を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による排水枡の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、水田に供給された用水を前記水田から排水して所定水位に維持する排水枡であって、前記用水が越流する越流堰と、越流する用水のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換する変換部と、前記変換部により変換された機械的なエネルギーにより駆動される報知部を備えている点にある。

上述の構成によれば、変換部は水田から越流堰を越流する用水のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換し、報知部は前記機械的なエネルギーにより駆動するので、作業員は取水口から遠方にある排水枡での用水の排水状態を直接目視できないような場合でも、報知部による報知状態に基づいて水田に供給された用水が越流堰から越流していることを確認することができる。つまり水田に十分に用水が供給されていることを取水口にいながら確認できるので、作業員は取水口と排水枡を往復移動することなく水田への用水の供給を直ちに停止することができる。また、報知部は外部の動力を必要としないので、電気代等のランニングコストを必要としない。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記変換部は、前記越流堰を越流した用水の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の主軸を軸支する支持部とを備え、前記報知部は、前記主軸の回転動力が入力される伝達機構と、前記伝達機構から伝達される動力により状態が変位する表示部を備えている点にある。

上述の構成によれば、支持部に主軸を軸支され越流堰を越流する用水の流れを利用して回転する羽根車により、越流堰を越流した用水の流れを、主軸の回転動力に変換して伝達機構に入力し、伝達機構から出力される動力により表示部は状態を変位させるので、外部の動力を必要としない。よって、簡単に報知部を構成でき設備コストを安価に抑えることができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記伝達機構は、前記主軸と前記表示部の支軸を連結し、前記主軸の回転運動を往復運動に変換する運動変換機構で構成され、前記運動変換機構により前記表示部が往復動する点にある。

上述の構成によれば、運動変換機構によって主軸の回転運動が表示部の往復運動に変換される。作業者は、遠方から表示部が往復動することを目視することによって、水田に十分に用水が供給されていることを確認でき、水田への用水の供給を停止することができる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二又は第三特徴構成に加えて、前記表示部に、状態の変位に伴って周囲の空気が流れ込むことにより発音する共鳴部を備えている点にある。

上述の構成によれば、機械的なエネルギーを利用して、共鳴器が発音するので、特に、早朝や夕方、日没後等の目視による確認が困難な場合であっても、作業員は聴覚により確実に越流を確認できる。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第二から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記主軸の回転動力により発電する発電部を備え、前記表示部に、前記発電部が発電した電力により駆動する発光部又は発音部を備えている点にある。

上述の構成によれば、発電部は主軸の回転動力を利用して発電し、発光部又は発音部は発電部が発電した電力により駆動するので外部電力を必要とせず、早朝や夕方、日没後等であっても発光又は発音状態によって確実に越流を確認できる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第二から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記越流堰は拡径部を有する排水管で構成され、前記羽根車が、上方に付勢する弾性部材を介して前記排水管に設置され、前記羽根車に異物が絡みつき前記羽根車にかかる重量が増加すると、前記弾性部材による付勢力に抗して、前記羽根車が前記排水管の拡経部まで降下するように構成されている点にある。

上述の構成によれば、変換部は水田から排水管に越流する用水のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換し、報知部は前記機械的なエネルギーにより駆動するので、作業員は取水口から遠方にある排水枡での用水の排水状態を直接目視できないような場合でも、報知部による報知状態に基づいて水田に供給された用水が排水管から越流しているか確認することができる。つまり水田に十分に用水が供給されていることを取水口にいながら確認できるので、作業員は取水口と排水枡を往復移動することなく水田への用水の供給を直ちに停止することができる。また、報知部は外部の動力を必要としないので、電気代等のランニングコストを必要としない。

越流堰を排水管で構成し、前記排水管内に羽根車を設置しているので、越流した用水は排水管を流れながら羽根車と接触することとなる。よって、用水のもつエネルギーを効率良く機械的なエネルギーに変換することができる。

さらに、越流する用水とともに流出する夾雑物等の異物が羽根車に絡みつき、羽根車の回転が阻害されたり、排水管が詰まるような不都合が生じる場合であっても、異物の絡みつきにより羽根車にかかる重量が増加すると、弾性部材が弾性変形し羽根車を拡径部まで降下して、異物が羽根車から離脱し、その後正常な状態に自動で復帰するので、メンテナンスの手間が省ける。

同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第六特徴構成に加えて、前記排水管の流入部に、前記排水管に対して上下動させることによって、前記排水管に越流する用水の水位を調整可能な可動管を備え、前記支持部は、前記可動管の上下動に干渉しない位置に固定設置されている点にある。

上述の構成によれば、越流する用水の水位を調整する際に、支持部が干渉することなく、可動管を排水管に対して上下動させることができる。

以上説明した通り、本発明によれば、安価で簡単な構成でありながら、水田に供給された用水が越流堰を越流していることを、遠方から確認可能な排水枡を提供することができるようになった。

本発明の排水枡が設置された水田の概略図 排水枡の説明図 水田の設定水位が最低水位であるときの排水枡の概略図 表示部の説明図 発電部を備えた排水枡の説明図 排水管に拡径部を備えた排水枡の説明図であって、（ａ）は通常時の排水枡の説明図、（ｂ）は羽根車が降下したときの説明図 別実施形態による排水枡の説明図であって、（ａ）は運動変換機構及び表示部の概略図、（ｂ）はＡ−Ａ矢視図 （ａ）は運動変換機構と表示部の動きの説明図、（ｂ）は運動変換機構と表示部の動きの説明図、（ｃ）は運動変換機構と表示部の動きの説明図、（ｄ）は運動変換機構と表示部の動きの説明図 （ａ）は別実施形態による排水枡の説明図、（ｂ）は別実施形態による排水枡の説明図 別実施形態による排水枡の説明図であって、（ａ）は用水が越流していないときの排水枡の説明図、（ｂ）は用水が越流したときの説明図 従来の排水枡の説明図

以下に、本発明による排水枡の好ましい実施形態を説明する。

図１に示すように、河川１を流れる水は、用水路２に導かれて取水口３から用水として水田４に供給される。水田４の取水口３の対向側には、排水枡５が設置され、排水枡５へと越流した用水は排水路６へ放流され河川１に還流されるように構成されている。なお、取水口３を備えずに、河川１からポンプにより直接水田４に用水を供給してもよい。また、排水枡５へと越流した用水の放流先は水田に応じて任意に設定でき、排水路６を備えずに直接河川１に還流するようにしてもよい。

取水口３には、堰７が備えられ、作業員が堰７を開くと、用水路２から水田４へ用水が供給され、閉じると水田４への供給が止まるように構成されている。

図２に示すように、排水枡５は、取水口３から水田４に供給された用水が越流する越流堰としての排水管１０を備え、水田４から排水管１０に越流する用水の流体のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換する変換部２０と、変換部２０により変換された機械的なエネルギーにより駆動される報知部３０を備えている。

排水管１０は、例えば、ポリ塩化ビニル管等のプラスチック管で形成され、用水の流入部１１ａを備えた鉛直管１１と、排水路６への流出部１３ａを備えた水平管１３と、鉛直管１１と水平管１３を接続する曲管１２とで構成され、水平管１３は、コンクリートで形成された排水枡５の排水路６側の側面に貫通設置されている。なお、排水管１０は、例えば、鉛直管１１が図示しない支持部によって排水枡５内に支持されている。流入部１１ａにメッシュ部材（図示せず）を備え、排水管１０内に夾雑物が越流しにくいように構成してもよい。

鉛直管１１の流入部１１ａにはゴム製のシールパッキン等を介して水密状態で摺動可能な可動管１４が備えられている。可動管１４を、鉛直管１１に対して上下動させることで、鉛直管１１に越流する用水の水位を調整可能に構成されている。可動管１４を適当な高さに摺動させることで、可動管１４の上端を越流した余剰の用水だけが排水管１０から排水路６へ放流され、田面の水位が一定に保たれる。なお、以下の説明では、鉛直管１１、曲管１２、水平管１３、可動管１４を特に区別することなく単に排水管１０とも記す。

図３に示すように、鉛直管１１の流入部１１ａの高さは、水田の田面と同じ程度の高さに設定され、可動管１４の上端の高さを鉛直管１１の流入部１１ａの高さにしたときは、水田４内の用水はすべて排水管１０へと越流する。なお、水位の調整が必要ない場合は、可動管１４を備えずに、予め排水管１０の流入部１１ａの高さを適当に設定しておく構成であってもよい。また、水平管１３に加えて、排水枡５の底部に排水枡５内の用水を排水路６へと放流するバイパス管を備えることで、水田４に用水の供給が必要のない時期には、排水枡５内を空にしておくことができる。

変換部２０は、排水管１０内に越流した用水の流れにより回転する羽根車２１と、羽根車２１の主軸２２を軸支する支持部２３とを備え、報知部３０は、主軸２２の回転動力が入力される伝達機構３１と、伝達機構３１から伝達される動力により状態が変位する表示部３２を備えている。なお、羽根車の形状は、軸流羽根、斜流羽根やスクリュー等を使用することができる。

詳述すると、支持部２３は、プラスチックや樹脂やステンレス等の耐食性のある適当な材料で形成され、基端部は排水枡５に設置され、他端部は排水管１０の鉛直上方向に配置されている。支持部２３の他端部には、主軸２２の軸受２４が固定設置され、軸受２４は主軸２２が鉛直方向にずれないように回転可能に軸支するように構成されている。なお、支持部２３は、可動管１４の上下動に干渉しない位置に固定設置されている。

主軸２２には、越流した用水によって回転するように鉛直管１１内の適当な高さに羽根車２１が配設されている。

主軸２２の上端は、主軸２２と表示部３２の支軸３３と連結するカップリングが備えられ、当該カップリングが主軸２２と表示部３２の支軸３３を連結し、主軸２２の回転に伴って支軸３３を回転させる伝達機構３１を構成する。

表示部３２は、回転軸心に支軸３３を備えた円柱状部材で構成され、当該円柱状部材の表面には当該円柱状部材が回転していることを視認しやすいように螺旋状の模様３４が配設されている。なお、表示部３２は、円柱状に限らず四角柱等の多角形状で構成してもよい。

水田に供給した用水が設定水位に到達し、用水が排水管１０に越流すると、羽根車２１が回転し、主軸２２の回転が伝達機構３１に連結された支軸３３に伝達され、表示部３２が回転する。取水口３側にいる作業員は表示部３２の回転を確認すると、取水口３の堰７を閉じて水田４への用水の供給を止めることができる。

なお、表示部３２の円柱状部材の円周方向外周に共鳴部として、適当な切れ込みを形成して、表示部３２が回転すると周囲の空気が流れ込んで風切り音を発生したり、笛を設置して当該笛に周囲の空気が流れ込んで発音するように構成することで、早朝や夕方、日没後等の表示部３２の目視が確認が困難である場合でも、作業員は音により水田に供給した用水が設定水位に到達して用水が排水管１０に越流していることが確認できる。

さらに、図４に示すように、表示部３２の円柱状部材の円周方向外周に紐３５の一端を固定し、他端に錘３６を結びつけ、表示部３２が回転とともに表示部３２の周囲を回転し、支持部２３に備えた太鼓３７に周期的に当接して音を発生するよう構成してもよい。

図５に示すように、さらに、主軸２２の回転動力により発電する発電部４０を備えてもよい。

発電部４０は、主軸２２に固定された磁石４１と、その周囲に配置されたコイル４２を備え、主軸２２の回転を利用して発電し、駆動回路４３により当該発電した電力で電球４４を発光させるように構成されている。

電球４４は、表示部３２としての円柱状部材に組み込んでもよいし、前記円柱状部材に併設してもよく、また、前記円柱状部材に替えて、電球そのものを表示部とする構成であってもよい。また、発光部（電球４４）に替えて、又は、加えて、発電部４０が発電した電力により駆動するブザーや、サイレン、ベル等の発音部を備えてもよい。なお、発電部４０は、軸受２４に組み込んでもよい。

さらに、図６（ａ），（ｂ）に示すように、排水管１０のうち羽根車２１が設置されている箇所を縮径部１０ａとしたときに、縮径部１０ａの下方には、縮径部１０ａの直径より径の大きい拡径部１０ｂが連接されている。

支持部２３は、主軸２２及び軸受２４を上方に付勢する弾性部材としてのバネ２５を介して支持し、羽根車２１は、排水管１０の縮径部１０ａに設置されている。

このように構成することで、越流する用水とともに流出する夾雑物等の異物１９が羽根車２１に絡みつき羽根車２１にかかる重量が増加すると、バネ２５による上方への付勢力に抗して、羽根車２１が排水管１０の拡経部１０ｂまで降下して、異物１９が離脱しやすくなる。よって、羽根車２１の回転が阻害されたり、排水管１０が詰まるような不都合が生じる場合であっても、異物１９の絡みつきにより羽根車２１にかかる重量が増加すると、バネ２５が弾性変形し羽根車２１を拡径部１０ｂまで降下して、異物１９が羽根車２１から離脱し、その後正常な状態に自動で復帰するので、メンテナンスの手間が省ける。

上述した実施形態では、越流した用水により羽根車２１を回転させて表示部３２を回転させる構成について説明したが、表示部を揺動させる構成であってもよい。以下に、本発明による排水枡の別実施形態について説明する。なお、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し説明を省略する。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、主軸２２の動力を報知部６０に伝達する伝達機構は、主軸２２の回転運動を往復運動に変換する運動変換機構５０で構成されている。

運動変換機構５０は、主軸２２と一体に回転するベベルギア５１と、ベベルギア５１とかみ合うベベルギア５２と、ベベルギア５２の回転軸５３と一体に回転する第一アーム部材５４と、第一アーム部材５４の一端に回動自在に支持された第二アーム部材５５と、第二アーム部材５５の一端に報知部６０としての表示部６１で構成されている。表示部６１は、軸６２により第二アーム部材５５に対して揺動自在に取り付けられ、表示部６１の周囲は、透明なガラス、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン等で形成された外套部材５６で囲われている。なお、ベベルギア５２の回転軸５３は、第一アーム部材５４及び第二アーム部材５５の回転運動に干渉しないように軸受（図示せず）により支持されている。

図８（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に示すように、主軸２２の回転がベベルギア５１を介してベベルギア５２の回転軸５３に伝達され、回転軸５３と一体に第一アーム部材５６が回転する。

第二アーム部材５７の一端に備えられた表示部６１は外套部材５８により上下方向以外の運動が規制されているため、第一アーム部材５６と連結された第二アーム部材５７の運動によって、表示部６１は外套部材５８内を上下方向に往復動する。

よって、作業員は表示部６１の上下動によって、水田に供給した用水が設定水位に到達して用水が排水管１０に越流していることを確認できる。

さらに、運動変換機構の別実施形態について説明する。
図９に示すように、運動変換機構７０は、主軸２２の上部に固定された非円形状のカム７１と、弾性のあるプラスチック等で形成した棒状部材７２で構成してもよい。棒状部材７２は、上部に表示部としての旗７３を備え、下端は支持部２３に固定されている。

棒状部材７２は、カム７１の頂部７１ａの円周内に設置され、主軸２２の回転によりカム７１が回転すると、周期的にカム７１の頂部７１ａが当接することにより揺動させられるように構成されている。

よって、作業員は表示部としての旗７３の揺動によって、水田に供給した用水が設定水位に到達して用水が排水管１０に越流していることを確認できる。また、例えばベベルギアとカムを組み合わせて、表示部が鉛直方向に揺動する等，様々な動きを行うように構成してもよい。

なお、上述の何れの実施形態も、羽根車２１を排水管１０の鉛直管１２に設置し、主軸２２の軸心が鉛直方向である場合について説明したが、羽根車を水平管１３内、又は、流出口１３ａの外側に設置して、主軸の動力を取り出すように構成してもよい。

また、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、変換部は、排水管１０内に越流した用水の流れを受ける板状体８１と、板状体８１の支軸８２を上方に付勢する弾性部材としてのバネ２５を介して支持する支持部２３とを備え、報知部８３は、支軸８２の上部に備えられた旗８４と、支軸８２に設置されたバチ８５と、支持部２３に設置されたベル８６で構成してもよい。板状体８１は、用水の越流がないときは排水管１０の縮径部１０ａに配置される。

排水管１０に用水が越流すると、越流した用水によりバネ２５の付勢力に抗して板状体８１が拡径部１０ｂまで降下する。それに伴い、支軸８２に備えられた旗８４が降下するとともに、バチ８５がベル８６を鳴らすのである。

また、上述の実施形態では、排水管１０を備える構成について説明したが、排水管１０を備えずに、板状の越流堰を備え、前記板状の越流堰を上下動させることで水位調整が可能な排水枡に適用することができる。すなわち、水田に供給された用水を前記水田から排水して所定水位に維持する排水枡であって、前記用水が越流する越流堰と、越流する用水のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換する変換部と、前記変換部により変換された機械的なエネルギーにより駆動される報知部を備えている排水枡が実現される。

変換部として、例えば、越流堰を越流した用水の流れで回転する水車のごとき回転体を備え、回転体の回転動に基づいて報知部を駆動させるような駆動機構を備えればよい。

以上説明した排水枡の具体的構成は実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：河川
２：用水路
３：取水口
４：水田
５：排水枡
６：排水路
７：堰
１０：排水管
１０ａ：縮径部
１０ｂ：拡径部
１１：流入部
１４：可動管
２０：変換部
２１：羽根車
２２：主軸
２３：支持部
２４：軸受
２５：バネ
３０：報知部
３１：伝達機構
３２：表示部
３３：支軸
４０：発電部
４４：電球

Claims (7)

1. 水田に供給された用水を前記水田から排水して所定水位に維持する排水枡であって、
   前記用水が越流する越流堰と、
   越流する用水のもつエネルギーを機械的なエネルギーに変換する変換部と、
   前記変換部により変換された機械的なエネルギーにより駆動される報知部を備えている排水枡。
2. 前記変換部は、前記越流堰を越流した用水の流れにより回転する羽根車と、前記羽根車の主軸を軸支する支持部とを備え、
   前記報知部は、前記主軸の回転動力が入力される伝達機構と、前記伝達機構から伝達される動力により状態が変位する表示部を備えている請求項１記載の排水枡。
3. 前記伝達機構は、前記主軸と前記表示部の支軸を連結し、前記主軸の回転運動を往復運動に変換する運動変換機構で構成され、前記運動変換機構により前記表示部が往復動する請求項２記載の排水枡。
4. 前記表示部に、状態の変位に伴って周囲の空気が流れ込むことにより発音する共鳴部を備えている請求項２又は３記載の排水枡。
5. 前記主軸の回転動力により発電する発電部を備え、
   前記表示部に、前記発電部が発電した電力により駆動する発光部又は発音部を備えている請求項２から４の何れかに記載の排水枡。
6. 前記越流堰は拡径部を有する排水管で構成され、
   前記羽根車が、上方に付勢する弾性部材を介して前記排水管に設置され、
   前記羽根車に異物が絡みつき前記羽根車にかかる重量が増加すると、前記弾性部材による付勢力に抗して、前記羽根車が前記排水管の拡経部まで降下するように構成されている請求項２から５の何れかに記載の排水枡。
7. 前記排水管の流入部に、前記排水管に対して上下動させることによって、前記排水管に越流する用水の水位を調整可能な可動管を備え、
   前記支持部は、前記可動管の上下動に干渉しない位置に固定設置されている請求項６記載の排水枡。

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