JP7255862B2 - 開閉装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、農業用給水管などの配管システムにおける管を開閉する開閉装置に関する。

従来から、この種の開閉装置として、例えば、下記特許文献１に記載の構成が知られている。配管装置は、管の上方に配置される支持部材と、支持部材に支持されたモータと、支持部材から下方に向けて延び、モータの回転力に基づいて回転することで上下動して管を開閉させるスピンドル（軸体）と、を備えている。

特開２０１７－１９３９１４号公報

ところでこの種の開閉装置において、モータの駆動軸と、管を開閉させるスピンドルと、の芯合わせの精度が低いと、モータからの回転力が円滑に伝達されず、管の開閉時にフリクションが増えることがある。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、モータからの回転力を円滑に伝達することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る開閉装置は、液体が流通する開口、及び上方に突出する雄ねじ部を有する本体部と、前記雄ねじ部を上下方向に貫通するとともに回転に伴って上下動し、上下動することにより前記開口を開閉させるスピンドルと、を備えるバルブを開閉させる開閉装置であって、前記雄ねじ部が配置される貫通孔が形成され、前記本体部上に配置される筐体と、前記雄ねじ部および前記貫通孔それぞれにはめ込まれ、前記本体部との間に前記筐体を挟み込む固定部材と、前記筐体に収容されたモータと、前記筐体に収容され、前記モータにより回転する駆動軸と、前記スピンドルと前記駆動軸とを連結する連結部材と、を備える。

この発明では、固定部材は、雄ねじ部および貫通孔それぞれにはめ込まれ、本体部との間に筐体を挟み込む。したがって、本体部（雄ねじ部）と筐体（貫通孔）との水平方向の位置を精度高く合わせた上で、本体部と筐体とを上下方向に固定することができる。よって、本体部側のスピンドルと筐体側の駆動軸とを、連結部材を介して精度よく組み合わせることが可能になり、回転力をロス少なく伝達することができる。その結果、モータからの回転力を円滑に伝達することが可能となる。

また、前記筐体は、前記底板を有する筐体本体と、前記底板の下面に設けられた底部材と、を備えるようにしてもよい。

この場合、筐体本体の底板が、底部材によって補強される。これらの底板および底部材は、固定部材と本体部との間に挟み込まれる部分である。このような部分の強度が高まることで、開閉動作時にスピンドルが回転に伴って上下動しても、その位置精度を維持することができる。

また、前記底板に、前記底板を上下に貫通する底板孔が形成され、前記底部材に、前記底板孔の下方位置から前記底部材の外縁に延びる溝が形成されているようにしてもよい。

この場合、筐体本体内に水が浸入した場合、侵入した水は、底板孔から溝を介して底部材の外側に排出される。

また、前記筐体内に収容され、上下方向に延びるガイド支柱と、前記ガイド支柱に沿って上下方向に移動可能に設けられ、前記モータを支持する支持部材と、を備えるようにしてもよい。

この場合、回転に伴って上下動するスピンドルとともに、モータが上下動する。モータは、連結部材を介してスピンドルに支持されていて、スピンドルの上昇時にはモータが押し上げられ、スピンドルの下降時にはモータの自重によりモータがスピンドルに追従する。

また、前記連結部材は、上下方向に延びるとともに下端部に前記スピンドルが配置され上端部に前記駆動軸が配置された筒状に形成され、前記連結部材の上端部には、回り止め片が取り付けられ、前記駆動軸は、前記連結部材の上端部に配置された状態で前記回り止め片に突き当たることで、前記連結部材と供回してもよい。
さらに、前記駆動軸は、断面Ｄ字状をなすように一部分が平面状に切り欠かれ、前記駆動軸のうち、平面状に切り欠かれた部分が前記回り止め片に突き当たってもよい。

これらの場合、連結部材に回り止め片を取り付けるだけの簡素な構成で、駆動軸からスピンドルに回転力を伝達することができる。また、例えばスピンドルの長さが違っても、連結部材の長さを変えることにより対応することができる。

本発明によれば、モータからの回転力を円滑に伝達することができる。

本発明の一実施形態に係る開閉装置を用いた用水管理システムの全体的な構成例を示す図である。 図１に示す圃場における給水栓および排水栓を示す側面図である。 図２に示す給水栓を示す図であり、給水栓が開栓時にあるときの縦断面図である。 図３に示す給水栓と開閉装置との接続部分の構成を示す拡大断面図である。 図３に示す開閉装置の筐体の構成を示す斜視展開図である。 図５に示す筐体を構成する底部材を示す斜視図である。 図３に示す開閉装置の開閉駆動機構の構成を示す斜視図である。 図７に示す開閉駆動機構のガイド支柱及び移動部材を示す斜視展開図である。 図３に示す開閉装置の開閉駆動機構の駆動軸と連結部材との連結構造を示す平断面図である。 図９に示す連結部材の斜視図である。 図１０に示す連結部材に設けられる回り止め片を示す斜視図である。 図３に示す給水栓が閉栓時にあるときの縦断面図である。 図２に示す給水栓を示すブロック図である。

以下、本発明の一実施形態による用水管理システムについて図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態の用水管理システムは、複数の圃場における給排水を管理する。図１では、用水管理システムが、２つの圃場ＦＭ－１、ＦＭ－２を管理対象とした例が示されている。本実施形態における圃場ＦＭ－１、ＦＭ－２は、例えば水田である。水田では、稲作の時期に応じて、適切な水位となるように灌漑、排水（給排水）が行われる。

以降の説明にあたり、圃場ＦＭ－１、ＦＭ－２について特に区別しない場合には、圃場ＦＭと記載する。なお、本実施形態の用水管理システムが管理対象とする圃場ＦＭの数は特に限定されるものではない。

圃場ＦＭ－１には給水栓１００－１が設けられている。給水栓１００－１は、パイプラインＰＬ（閉水路）を経由してファームポンドＦＰ（用水供給源）から送られた用水を圃場ＦＭ－１に供給する。給水栓１００－１は、ファームポンドＦＰから送られた用水を圃場ＦＭ－１に吐出するまでの流水経路において開閉する栓部（弁）を備える。給水栓１００－１は、ファームポンドＦＰから送られた用水を圃場ＦＭ－１に供給する量を調節する。

圃場ＦＭ－１には排水栓２００－１が設けられている。排水栓２００－１は、圃場ＦＭ－１に貯まっている水を排出させる。排水栓２００－１は、圃場ＦＭ－１から引き揚げた水を例えばパイプラインに出すまでの流水経路において開閉する栓部（弁）を備える。排水栓２００－１は、排水量を調節する。

圃場ＦＭ－２は、圃場ＦＭ－１より広い面積を有している。圃場ＦＭ－２においては、２つの給水栓１００－２Ａ、１００－２Ｂと、２つの排水栓２００－２Ａ、２００－２Ｂと、が備えられる。

なお、以降の説明にあたり、圃場ＦＭ－２の給水栓１００－２Ａ、１００－２Ｂについて特に区別しない場合には、給水栓１００－２と記載する。また、給水栓１００－１、１００－２Ａ、１００－２Ｂについて特に区別しない場合には、給水栓１００と記載する。
また、以降の説明にあたり、圃場ＦＭ－２の排水栓２００－２Ａ、２００－２Ｂについて特に区別しない場合には、排水栓２００－２と記載する。また、排水栓２００－１、２００－２Ａ、２００－２Ｂについて特に区別しない場合には、排水栓２００と記載する。

本実施形態の用水管理システムは、ゲートウェイＧＷを更に備える。ゲートウェイＧＷは、ネットワークＮＴと接続されており、ネットワークＮＴには用水管理サーバ５００が接続されている。

本実施形態における各圃場ＦＭの給水栓１００と排水栓２００は、それぞれ無線ＬＡＮに対応したネットワーク通信機能を有している。これにより、各圃場ＦＭの給水栓１００と排水栓２００は、それぞれ、ゲートウェイＧＷからネットワークＮＴを経由して用水管理サーバ５００と通信を行うことができる。

圃場ＦＭのそれぞれは、以下のように給水（灌漑）が行われる。圃場ＦＭに供給される用水は、まず、例えば河川ＲＶからパイプラインＰＬを経由してファームポンドＦＰに引かれ、ファームポンドＦＰにて貯留される。ファームポンドＦＰは、灌漑のための用水を貯留する池である。
ファームポンドＦＰに貯留された用水は、ポンプ（図示せず）によって汲み上げられ、圧力が加えられることによりパイプラインＰＬに供給される。同図の場合、パイプラインＰＬは３つの経路に分岐され、それぞれ、圃場ＦＭ－１、ＦＭ－２に設けられた給水栓１００－１、１００－２Ａ、１００－２Ｂと接続されている。これにより、ファームポンドＦＰからパイプラインＰＬを経由して送られた用水は、給水栓１００－１、１００－２Ａ、１００－２Ｂにまで到達する。この際、給水栓１００－１、１００－２Ａ、１００２Ｂの栓部が開状態であれば、給水栓１００－１、１００－２Ａ、１００－２Ｂから圃場ＦＭ－１、ＦＭ－２のそれぞれに対して用水が供給され、灌漑が行われる。

圃場主端末６００－１は、圃場ＦＭ－１の圃場主（農家）が利用するネットワーク端末装置である。圃場主端末６００－１は、例えば圃場ＦＭ－１の圃場主が所有するパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末などである。同様に、圃場主端末６００－２は、圃場ＦＭ－２の圃場主が利用するネットワーク端末装置である。なお、以降の説明にあたり、圃場主端末６００－１、６００－２について特に区別しない場合には、圃場主端末６００と記載する。
圃場主は、例えば圃場主端末６００－１を操作することで、各給水栓１００や排水栓２００を制御する。

図２に示すように、各給水栓１００および各排水栓２００には、開閉装置４０が設けられている。開閉装置４０は、各給水栓１００（バルブ）または各排水栓２００（バルブ）を開閉する。
以下では、開閉装置４０が設けられた給水栓１００を例示して説明する。開閉装置４０の説明の前に、まず、給水栓１００を説明する。

図３には、給水栓１００として、浮上式の止水栓ボールを用いた開閉弁を例示する。給水栓１００は、給水管６３と、弁開口７５を有する吐出管６４（本体部）と、吐出管６４の上方を覆うカバー６５と、給水管６３内で上下に移動自在に収容された止水栓ボール６７と、吐出管６４に対して上下方向に連通されたスピンドル６９と、を備えている。

給水管６３は、パイプラインＰＬから耕作区の所定の位置に導かれた管材である。給水管６３は、地面に対して略垂直に立ち上げられている。
吐出管６４は、有頂筒状をなしている。吐出管６４は、給水管６３の上端部に取り付けられている。吐出管６４内と給水管６３内とは連通している。本実施形態では、吐出管６４は、給水管６３よりも小径であるが、止水栓ボール６７よりも小径であれば（止水栓ボール６７よりによって止水可能であれば）、これに限られない。

弁開口７５は、吐出管６４の側壁の下端内縁部に全周にわたって設けられている。弁開口７５は、止水栓ボール６７の外周面が液密に当接可能な座面を形成している。

図３、図４に示すように、吐出管６４の天面の中心には、上下方向に貫通する孔６４ｈが形成されている。孔６４ｈの内側には、保持部材７４が設けられている。保持部材７４は、上下方向に延びる筒状で、その上端部の外周面に雄ねじ部７４ｎが形成されている。保持部材７４の内周面には、不図示の雌ねじ部が形成されている。保持部材７４は、その下端に径方向外側に突出するフランジ部７４ａを有している。

このような保持部材７４は、吐出管６４の孔６４ｈに下方から挿入され、その上端部が吐出管６４の天面から上方に突出している。これにより、雄ねじ部７４ｎは、吐出管６４の天面から上方に突出している。保持部材７４は、フランジ部７４ａが吐出管６４の天面の下面に形成された凹部６４ｂに嵌め込まれることで、上方への移動が規制されている。なお例えば、フランジ部７４ａは、下方から見ると、周方向の一部が切り欠かれたＤ字状をなしている。凹部６４ｂは、下方から見ると、フランジ部７４ａと同様にＤ字状をなし、フランジ部７４ａが嵌め込まれることで、保持部材７４がその中心軸回りに回転するのを拘束している。また、保持部材７４の雄ねじ部７４ｎには、ナット部材７９が装着されている。ナット部材７９は、雄ねじ部７４ｎに締結されることで、吐出管６４の天面に密着している。このナット部材７９により、保持部材７４の下方への移動が規制されている。

図３に示すように、吐出管６４の天面には、吐出孔７６（開口）が複数設けられている。弁開口７５が開いたときに、給水管６３の水（液体）が吐出管６４内に流入すると共に、吐出孔７６を通して給水栓１００の外部に吐出される。
カバー６５は、吐出管６４の上部を覆う有頂無底筒状の部材である。カバー６５の天面は、吐出管６４の上端部に固定されている。カバー６５は、天面から側壁にかけて傘形状をなすように拡径している。

止水栓ボール６７は、給水管６３を開閉させる。止水栓ボール６７は、いわゆるボール弁である。止水栓ボール６７は、弁開口７５より上流側で、給水管６３内において給水管６３内の水圧により浮上可能、且つ上下に移動可能に配置されている。給水管６３の内周面には、径方向に突出するガイド部７７が設けられている。ガイド部７７は、周方向に沿って間隔をあけて複数配置されている。止水栓ボール６７は、複数のガイド部７７に沿って上下方向に移動する。

止水栓ボール６７の直径は、弁開口７５の内径より大きく、且つ、給水管６３の内径より小さい。止水栓ボール６７は水に対して浮力を有する。
なお、止水栓ボール６７は、上側に弁開口７５の直径より大きな直径を有する球面が配置されるように形成されていれば、必ずしも球状に形成されていなくてもよい。例えば、止水栓ボール６７に、止水栓ボール６７の下側に向けて先細りした脚部が設けられていてもよい。止水栓ボール６７が、その他に公知の構成を備えていてもよい。

図３、図４に示すように、スピンドル６９は、雄ねじ部７４ｎが形成された保持部材７４を上下方向に貫通している。スピンドル６９の外周面には保持部材７４の内周面に形成された雌ねじ部７４ｐに螺合する雄ねじ溝６９ｎが形成されている。これにより、スピンドル６９は、保持部材７４及び吐出管６４との係合状態を保持しつつ、上下方向（即ち、給水管６３及び吐出管６４の延在方向）に沿って移動（上下動）可能とされている。

図２および図３に示すように、開閉装置４０は、装置本体４１と、制御ボックス４２と、を備えている。装置本体４１は、給水栓１００の上部に取り付けられている。制御ボックス４２は、装置本体４１内に設けられている。装置本体４１は、筐体４４と、開閉駆動機構２０と、固定部材２６と、を主に備えている。

筐体４４は、吐出管６４上に配置されている。図３、図５に示すように、筐体４４は、筐体本体４５と、底部材４６と、開閉扉４７と、を備えている。筐体本体４５は、底板４５ａと、側板４５ｂ、４５ｃ、４５ｄと、天板４５ｅと、を備えている。底板４５ａは、平面視矩形で、吐出管６４の上方に配置されている。側板４５ｂ、４５ｃは、底板４５ａの幅方向両端から上方に互いに平行延びている。側板４５ｄは、底板４５ａの後端から上方に延び、側板４５ｂ、４５ｃの間を塞いでいる。天板４５ｅは、平面視矩形で、側板４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ上に設けられている。これにより、筐体本体４５は、前方に向かって開口した箱状をなしている。

図３に示すように、筐体本体４５の天板４５ｅ上には、太陽光発電を行うソーラーパネル９１（太陽電池）が設けられている。ソーラーパネル９１で生成された電気は、図示しない配線を通して、後述するバッテリ９２に蓄電される。

図５に示すように、底板４５ａは、例えば金属製、樹脂製の板状で、その前端部に、下方に延びる前端リブ４５ｒが形成されている。底板４５ａの前端部には、底板４５ａを貫通する連通孔４５ｈが形成されている。連通孔４５ｈは、底板４５ａの前方に向かって開口した平面視Ｕ字状である。連通孔４５ｈの内周面は、底板４５ａの下面から下方に向かって延びる内周壁部４５ｗによって形成されている。内周壁部４５ｗは、平面視Ｕ字状である。
また、底板４５ａには、前後方向の中間部に、一対の底板孔４５ｇが形成されている。一対の底板孔４５ｇは、底板４５ａの幅方向（筐体本体４５の左右方向、以下単に幅方向という場合がある）の中間部に対し、幅方向で対称な位置に形成されている。各底板孔４５ｇは、平面視円形で、底板４５ａを上下に貫通して形成されている。

図４～図６に示すように、底部材４６は、平面視矩形の板状で、底板４５ａの下面に沿って設けられている。底部材４６は、好ましくは塩化ビニール樹脂等の樹脂からなるが、例えば金属などであってもよい。底部材４６は、ビスＢ（図４参照）により、底板４５ａと一体に固定される。
底部材４６の上下方向の厚みは、例えば５ｍｍ以上であり、底板４５ａの前端リブ４５ｒの上下方向の寸法よりも大きい。図３に示すように、底部材４６は、底板４５ａの前端リブ４５ｒよりも下方に突出している。これにより、底部材４６は、後述する開閉扉４７と給水栓１００との間のクリアランスを確保している。
底部材４６の前端部には、平面視Ｕ字状の収容溝４６ａが形成されている。図４に示すように、収容溝４６ａには、底板４５ａの内周壁部４５ｗが収容されている。これにより、底部材４６と底板４５ａ（筐体本体４５）とが位置決めされる。なお、収容溝４６ａおよび内周壁部４５ｗによる位置決めは必須ではなく、これらがなくてもよい。また、筐体本体４５と底部材４６とが、ビス（ねじ）等により位置決めされていてもよい。

図６に示すように、底部材４６の前端部には、底部材４６を貫通するとともに、連通孔４５ｈに連通する貫通孔４６ｈが形成されている。貫通孔４６ｈは、底部材４６の先方（筐体本体４５の前方）に向かって開口した平面視Ｃ字状である。

底部材４６の上面には、各底板孔４５ｇの下方位置から、底部材４６の幅方向両側の外縁４６ｅに連続して延びる一対の溝４６ｍが形成されている。各溝４６ｍは、底板孔４５ｇの下方位置となる始端４６ｓから、底部材４６の外縁４６ｅで側方に向かって開口する開口端４６ｔに向かって、水勾配が形成されている。

図５に示すように、開閉扉４７は、筐体本体４５の前面の開口を塞ぐように設けられている。開閉扉４７は、幅方向一方の側板４５ｂに、図示しないヒンジ等を介して開閉可能に設けられている。開閉扉４７は、幅方向他方の側板４５ｃに、図示しないロック金具等により、閉状態でロックできるように設けられている。開閉扉４７の下端は、閉状態で、底板４５ａの下側で、底部材４６の前端面に突き当たる。
なお、開閉扉４７が前述のようにロックされる場合、このロックを解除することで筐体本体４５内にアクセス可能である一方、不用意に筐体本体４５内にアクセスすることができなくなる。その結果、メンテナンスの実施を担保しつつ、例えば、筐体本体４５内の部品が盗難されること等が防止される。

図３に示すように、開閉駆動機構２０は、筐体４４の筐体本体４５内に収容されている。開閉駆動機構２０は、スピンドル６９を上下動させることで、給水栓１００を開閉動作させる。図３、図７に示すように、開閉駆動機構２０は、ガイド支柱２１と、支持部材２２と、モータ２３と、連結部材２４と、を主に備えている。

ガイド支柱２１は、筐体本体４５内において、幅方向一方の側に設けられている。ガイド支柱２１は、上下方向に延びている。ガイド支柱２１は、筐体本体４５に固定されている。図示の例では、ガイド支柱２１の下端部は、第１ブラケット２１ｃを介して筐体４４の底面に固定され、ガイド支柱２１の上端部は、第２ブラケット２１ｂを介して、筐体４４の背面に固定されている。図７、図８に示すように、ガイド支柱２１は、周方向複数個所に、上下方向に延びる溝状の凹部２１ａを有している。ガイド支柱２１の下端部と、筐体本体４５および底部材４６とは、強固に固定されている。ここで、スピンドル６９を上下させるために回転させるとき、スピンドル６９を起点としてガイド支柱２１を捻転するような外力が生じる。ガイド支柱２１の下端部と、筐体本体４５および底部材４６と、の固定強度は、前述の外力に対する反力（捻転動作）に耐えうる強度を持つ。

支持部材２２は、ガイド支柱２１に沿って上下方向に移動可能な移動部材２２ａと、モータ２３を支持するモータ支持ブラケット２２ｂと、を備えている。

図８に示すように、移動部材２２ａは、上下方向に延びる筒状で、アルミニウム合金等の金属製のアウター部材２２ｃと、アウター部材２２ｃの内側に設けられたインナー部材２２ｄと、を備えている。インナー部材２２ｄは、合成樹脂等、アウター部材２２ｃよりも摩擦係数が小さい材料から形成されている。インナー部材２２ｄの内周面には、周方向複数個所に、ガイド支柱２１の凹部２１ａに噛み合う凸部２２ｅが形成されている。支持部材２２は、各凸部２２ｅが凹部２１ａに噛み合うことで、ガイド支柱２１の中心軸回りの周方向への回転が拘束された状態で、ガイド支柱２１に沿って上下方向にスライド移動可能に設けられている。なお、凹部２１ａが上下方向に延びる蟻溝状である場合、移動部材２２ａが筒状でなく、凹部２１ａに差し込まれる形状であってもよい。

図７に示すように、モータ支持ブラケット２２ｂは、金属製で、移動部材２２ａのアウター部材２２ｃに固定されている。モータ支持ブラケット２２ｂは、筐体本体４５内で、移動部材２２ａに沿って下方に延びるブラケット中間部２２ｆと、ブラケット中間部２２ｆの下端から幅方向の中央部に向かって延びるモータ支持部２２ｇと、を一体に有している。モータ支持部２２ｇ上に、モータ２３が固定されている。

また、支持部材２２には、幅方向一方の側板４５ｃ側に向かって突出する位置検出片２２ｈが設けられている。図３に示すように、筐体本体４５の側板４５ｃには、上下方向に所定間隔を空けた位置に、一対のリミットスイッチ２８ａ、２８ｂが設けられている。リミットスイッチ２８ａ、２８ｂは、ガイド支柱２１に近接している。リミットスイッチ２８ａ、２８ｂからガイド支柱２１までの距離は、リミットスイッチ２８ａ、２８ｂからモータ２３までの距離よりも短い。リミットスイッチ２８ａ、２８ｂは、ガイド支柱２１に沿って上下動する支持部材２２の移動範囲の上限位置と下限位置とを設定する。リミットスイッチ２８ａ、２８ｂに、支持部材２２の位置検出片２２ｈが接触すると、電気信号が、制御ボックス４２（制御部８０）に出力される。

リミットスイッチ２８ａ、２８ｂは、側板４５ｃに着脱自在に取り付けられている。側板４５ｃには、取付け材４５ｃ１が設けられている。取付け材４５ｃ１は、上下方向に延びている。リミットスイッチ２８ａ、２８ｂは、取付け材４５ｃ１の任意の高さ位置に、離脱自在に取り付けることができる。これにより、リミットスイッチ２８ａ、２８ｂにより検出する上限位置、下限位置を任意に変更することができる。

モータ２３（モータユニット）は、筐体本体４５内に収容されている。モータ２３は、モータ本体２３ａと、ギヤボックス２３ｂと、駆動軸２３ｃ（図９参照）と、を備えている。モータ本体２３ａは、筐体本体４５内に収容されたバッテリ９２からの給電により、図示しない作動軸を回転させる。作動軸の回転は、ギヤボックス２３ｂを介して駆動軸２３ｃに伝達される。つまり、駆動軸２３ｃは、モータ２３のモータ本体２３ａによって回転する。
駆動軸２３ｃは、モータ支持ブラケット２２ｂのモータ支持部２２ｇを貫通して、下方に延びている。図９に示すように、駆動軸２３ｃの下端部２３ｄは、周方向の一部が平面状に切りかかれた断面Ｄ字状とされている。

図７に示すように、連結部材２４は、スピンドル６９と駆動軸２３ｃとを連結する。図９、図１０に示すように、連結部材２４は、平断面視矩形（正方形）で上下方向に延びる角筒状である。連結部材２４の上端部内には、駆動軸２３ｃの下端部２３ｄが挿入される。連結部材２４の下端部内には、スピンドル６９の上端部６９ａが挿入される。

連結部材２４の上端部には、回り止め片２５が装着可能とされている。図１１に示すように、回り止め片２５は、上下方向に延びる帯板状の外側片２５ａと、外側片２５ａと間隔を空けて略平行に延びる内側片２５ｂと、外側片２５ａの上端と内側片２５ｂの上端とを接続する接続部２５ｃと、を一体に有している。内側片２５ｂの上下方向の長さは、外側片２５ａの上下方向の長さよりも長い。外側片２５ａと内側片２５ｂとの間隔は、連結部材２４の一つの側面部２４ａの板厚とほぼ同じ寸法とされている。図９、図１０に示すように、回り止め片２５は、内側片２５ｂを連結部材２４の内側に挿入することで、連結部材２４の上端部に装着される。この状態で、回り止め片２５は、内側片２５ｂと外側片２５ａとで、連結部材２４の一つの側面部２４ａを挟み込む。回り止め片２５の接続部２５ｃは、側面部２４ａの上端に上方から突き当たる。

図９に示すように、回り止め片２５を装着した連結部材２４の上端部の内側に、駆動軸２３ｃの下端部２３ｄが挿入される。断面Ｄ字状の駆動軸２３ｃの下端部２３ｄは、平面状に切り欠かれた部分が、回り止め片２５の内側片２５ｂに突き当たる。これにより、駆動軸２３ｃと連結部材２４とが、駆動軸２３ｃの中心軸回りに回転不能に連結される。

図７に示すように、スピンドル６９の上端部６９ａには、角筒状の連結部材２４の下端部に装着可能な、平断面視矩形の回り止め部（図示無し）が形成されている。回り止め部が、連結部材２４の下端部に下方から挿入されることで、スピンドル６９の上端部６９ａと連結部材２４の下端部とが、スピンドル６９の中心軸回りに回転不能に連結される。

固定部材２６は、スピンドル６９と、スピンドル６９の上端部６９ａが連結された上記連結部材２４とを、筐体４４の筐体本体４５の底板４５ａ、及び底部材４６に対して、水平方向における位置を位置決めする。図４、図７に示すように、固定部材２６は、金属製で、筒状部２６ａと、上部フランジ部２６ｂと、工具係止部２６ｃと、を一体に備えている。

筒状部２６ａは、上下方向に延びる円筒状である。筒状部２６ａの内周面には、保持部材７４の雄ねじ部７４ｎが螺合する雌ねじ部（図示無し）が形成されている。上部フランジ部２６ｂは、平面視円環状で、筒状部２６ａの外周面から径方向外側に突出して形成されている。上部フランジ部２６ｂは、筒状部２６ａの上下方向中間部よりも上方に形成されている。工具係止部２６ｃは、上部フランジ部２６ｂ上に形成されている。工具係止部２６ｃは、例えば平面視矩形状で、スパナ等の工具を掛止可能な複数の平面部２６ｄを有している。

このような固定部材２６は、筐体本体４５の底板４５ａ上から、底板４５ａの連通孔４５ｈ、及び底部材４６の貫通孔４６ｈの内側に、筒状部２６ａが嵌め込まれる。ここで、筒状部２６ａの外径は、底部材４６の貫通孔４６ｈの内径よりも僅かに小さい寸法に設定されている。これにより、固定部材２６は、底部材４６に対して、水平方向に実質的に位置決め可能となっている。

そして本実施形態では、固定部材２６が貫通孔４６ｈに嵌め込まれた状態で、筒状部２６ａの雌ねじ部（図示無し）に、保持部材７４の雄ねじ部７４ｎがはめ込まれて（ねじこまれて）いる。すなわち、固定部材２６の筒状部２６ａは、雄ねじ部７４ｎおよび連通孔４５ｈそれぞれにはめ込まれている。また、この状態で、固定部材２６は、上部フランジ部２６ｂが底板４５ａの上面に突き当たっている。これにより、固定部材２６は、吐出管６４（給水栓１００）との間に筐体４４を挟み込んでいる。

上記したような開閉装置４０は、バッテリ９２からの給電により、モータ２３を作動させると、その作動軸（図示無し）の回転力が、ギヤボックス２３ｂを介して駆動軸２３ｃに伝達される。駆動軸２３ｃの回転力は、連結部材２４（回り止め片２５）を介してスピンドル６９に伝達される。このようにしてスピンドル６９に加わった回転運動は、スピンドル６９の雄ねじ溝６９ｎ及び保持部材７４の雌ねじ部７４ｐの螺合に従い、スピンドル６９の上下動に変換される。このとき、スピンドル６９が上下方向（即ち、給水管６３及び吐出管６４の延在方向）に沿って引き上げ、又は引き下げられる。なおこのとき、モータ２３は、連結部材２４を介してスピンドル６９に支持されていて、スピンドル６９の上昇時にはモータ２３が押し上げられ、スピンドル６９の下降時にはモータ２３の自重によりモータ２３がスピンドル６９に追従する。

図１２に示すように、給水栓１００の閉栓時には、即ち給水栓１００から給水を行わない場合には、スピンドル６９は引き上げられている。このとき、止水栓ボール６７は浮力によって吐出管６４の弁開口７５に密接し、弁開口７５と止水栓ボール６７との間を閉塞する。

給水栓１００の開栓時には、即ち給水栓１００から給水を行う場合には、図３に示すように、スピンドル６９が引き下げられる。このとき、止水栓ボール６７は浮力に抗し、スピンドル６９によって弁開口７５の位置から押し下げられる。これにより、止水栓ボール６７と弁開口７５との密接状態が解除される。水は、止水栓ボール６７と弁開口７５との間の隙間（所謂、スロート部分）を通過し、弁開口７５及び吐出管６４を通って吐出孔７６から上方に噴出される。その後、カバー６５が水の流れの向きを下方に変えることで、水が地面に向けて放出される。

ところで、上記開閉装置４０は、図１３に示すように、モータ２３に接続された制御部８０と、制御部８０に電力を供給する電源部９０と、制御部８０に接続された各種モジュール５０と、を更に備えている。
制御部８０は、モータ２３に接続され、装置本体４１の上記動作を制御する。制御部８０は、制御ボックス４２に収容されている。制御部８０は、モータ２３の駆動を制御するモータ駆動回路８３と、モータ２３に供給される電流を検出する電流検出回路８４と、モータ駆動回路８３、電流検出回路８４が接続されたマイコン８５と、マイコン８５に接続されたＲＴＣ８６（リアルタイムクロック）と、バッテリ９２からマイコン８５に供給される電流の電圧を検出する低電圧検出回路８７と、を備えている。

電源部９０は、ソーラーパネル９１と、ソーラーパネル９１から電力が供給されるバッテリ９２（電池、蓄電池、充電池）と、ソーラーパネル９１とバッテリ９２との間に配置された過電圧制御回路９３と、を備えている。ソーラーパネル９１は、装置本体４１に取り付けられている。バッテリ９２（例えば６Ｖ程度の電圧）および過電圧制御回路９３は、装置本体４１（筐体４４内）に収容されている。バッテリ９２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ９４を介してマイコン８５に電力を供給する。

各種モジュール５０としては、無線モジュール５１と、表示ＬＥＤ５２と、操作スイッチ５３と、水位センサ５４と、圧力計５５と、バルブ位置検出部５６と、が設けられている。
無線モジュール５１は、長距離無線モジュール５１ａ（例えば、９２０ＭＨｚ無線モジュール）と、短距離無線モジュール５１ｂ（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線モジュール）と、を備えている。長距離無線モジュール５１ａは、例えばゲートウェイＧＷを介してネットワークＮＴに接続される。

水位センサ５４は、圃場ＦＭに設置され圃場ＦＭの水位を測定するセンサモジュールを制御し、水位を測定するためのものである。
圧力計５５は、パイプラインＰＬの水圧を測定するセンサモジュールを制御し、圧力を測定するためのものである。
バルブ位置検出部５６は、作業者の携帯端末や装置本体４１や制御ボックス４２が備えるＧＰＳ機能等により、装置本体４１や制御ボックス４２の位置を測位するためのものである。

なお制御部８０には、上述しない各種センサや各種装置が電気的又は物理的に接続されていてもよい。例えば制御部８０に、肥料や農薬等の供給装置を接続すれば、開閉装置４０による給水と同時又は給水の前後に、これらの肥料や農薬等を耕作区に対して確実に供給することもできる。また制御部８０は、筐体４４内（装置本体４１）にのみ配置されていてもよく、筐体４４外にのみ配置されていてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る開閉装置４０によれば、雄ねじ部７４ｎが配置される連通孔４５ｈが形成され、吐出管６４上に配置される筐体４４と、雄ねじ部７４ｎおよび連通孔４５ｈそれぞれにはめ込まれ、吐出管６４との間に筐体４４を挟み込む固定部材２６と、筐体４４に収容されたモータ２３と、筐体４４に収容され、モータ２３により回転する駆動軸２３ｃと、スピンドル６９と駆動軸２３ｃとを連結する連結部材２４と、を備える。
このような構成では、固定部材２６は、雄ねじ部７４ｎおよび連通孔４５ｈそれぞれにはめ込まれ、吐出管６４との間に筐体４４を挟み込む。したがって、吐出管６４（雄ねじ部７４ｎ）と筐体４４（連通孔４５ｈ）との水平方向の位置を精度高く合わせた上で、吐出管６４と筐体４４とを上下方向に固定することができる。よって、吐出管６４側のスピンドル６９と筐体４４側の駆動軸２３ｃとを精度よく組み合わせることが可能になり、回転力をロス少なく伝達することができる。その結果、モータ２３からの回転力を円滑に伝達することができる。
また、スピンドル６９と駆動軸２３ｃとを、連結部材２４で連結することで、必要に応じて、連結部材２４の長さを変更すれば、モータ２３等の高さを容易に変更することができる。例えば、想定される水位が高い場合には、連結部材２４を長くし、モータ２３等をはじめとする電気部品を、より高い位置に設置することができる。また、想定される水位が十分に低い場合には、連結部材２４を短くし、開閉装置４０の筐体４４を小型化することができる。

ところで本実施形態のように、モータ２３がスピンドル６９に対して水平方向にずらされて配置されている場合、モータ２３作動時に、モータ２３とスピンドル６９との間（支持部材２２）に、モータ２３およびスピンドル６９が離れるように捻じれる力（捻転力）が作用する。ここで本実施形態では、スピンドル６９と駆動軸２３ｃとが直結されているのではなく、連結部材２４を介して連結されている。よって、この連結部材２４によって、前述のような捻転力を吸収することができる。

また、筐体４４は、底板４５ａを有する筐体本体４５と、底板４５ａの下面に設けられた底部材４６と、を備える。
このような構成では、筐体本体４５の底板４５ａが、底部材４６によって補強される。これらの底板４５ａおよび底部材４６は固定部材２６と吐出管６４との間に挟み込まれる部分である。このような部分が補強されることで、開閉動作時にスピンドル６９と駆動軸２３ｃとが回転に伴って上下動しても、その位置精度を維持することができる。

また、底板４５ａに、底板４５ａを上下に貫通する底板孔４５ｇが形成され、底部材４６に、底板孔４５ｇの下方位置から底部材４６の外縁４６ｅに連続して延びる溝４６ｍが形成されている。
このような構成では、筐体本体４５内に水が浸入した場合、侵入した水は、底板孔４５ｇから溝４６ｍを介して底部材４６の外側に排出される。なお水は、例えば、貫通孔４６ｈを通して筐体本体４５内に浸入したり、筐体本体４５における前面の開口を通して筐体本体４５内に浸入したりする。

また、筐体４４内に収容され、上下方向に延びるガイド支柱２１と、ガイド支柱２１に沿って上下方向に移動可能に設けられ、モータ２３を支持する支持部材２２と、を備える。
このような構成では、回転に伴って上下動するスピンドル６９とともに、モータ２３が上下動する。これにより、筐体４４の全体高さを抑え、装置本体４１の小型化を図ることができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態において、筐体本体４５の底板４５ａの下側に、底部材４６を備えるようにしたが、底部材４６を備えない構成としてもよい。

また、底部材４６は、単なる板状ではなく、給水栓１００に対して、開閉装置４０を上方にかさ上げして設けるため、上下方向に所定の高さを有する立体形状としてもよい。

また、上記実施形態において、筐体４４内で、モータ２３がスピンドル６９とともに上下動する構成としたが、これに限らない。筐体４４内に固定して設けたモータ２３により、スピンドル６９を回転駆動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、開閉装置４０を取り付ける対象として浮上式の止水栓ボール６７を用いた給水栓１００を例示して説明したが、給水栓１００は浮上式に限定されない。例えば、給水栓１００は、板状部材の昇降によって用水路の開閉を行うゲート式の給水装置であってもよい。給水栓１００は、その他の構成を備えた構成であってもよい。

上記実施形態では、開閉装置４０が、農業用給水管や農業用排水管に適用されているが、本発明はこれに限られない。例えば、農業用に限られず、また、給排水管以外に適用されてもよい。

その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

２１ ガイド支柱
２２ 支持部材
２３ モータ
２３ｃ 駆動軸
２４ 連結部材
２６ 固定部材
４０ 開閉装置
４４ 筐体
４５ 筐体本体
４５ａ 底板
４５ｇ 底板孔
４６ 底部材
４６ｅ 外縁
４６ｈ 貫通孔
４６ｍ 溝
６４ 吐出管（本体部）
６４ｈ 孔
６９ スピンドル
７４ｎ 雄ねじ部
７６ 吐出孔（開口）
１００ 給水栓（バルブ）

Claims (6)

1. 液体が流通する開口、及び上方に突出する雄ねじ部を有する本体部と、
   前記雄ねじ部を上下方向に貫通するとともに回転に伴って上下動し、上下動することにより前記開口を開閉させるスピンドルと、を備えるバルブを開閉させる開閉装置であって、
   前記雄ねじ部が配置される貫通孔が形成され、前記本体部上に配置される筐体と、
   前記雄ねじ部および前記貫通孔それぞれにはめ込まれ、前記本体部との間に前記筐体を挟み込む固定部材と、
   前記筐体に収容されたモータと、
   前記筐体に収容され、前記モータにより回転する駆動軸と、
   前記スピンドルと前記駆動軸とを連結する連結部材と、を備える開閉装置。
2. 前記筐体は、
   底板を有する筐体本体と、
   前記底板の下面に設けられた底部材と、を備える請求項１に記載の開閉装置。
3. 前記底板に、前記底板を上下に貫通する底板孔が形成され、
   前記底部材に、前記底板孔の下方位置から前記底部材の外縁に延びる溝が形成されている請求項２に記載の開閉装置。
4. 前記筐体内に収容され、上下方向に延びるガイド支柱と、
   前記ガイド支柱に沿って上下方向に移動可能に設けられ、前記モータを支持する支持部材と、を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の開閉装置。
5. 前記連結部材は、上下方向に延びるとともに下端部に前記スピンドルが配置され上端部に前記駆動軸が配置された筒状に形成され、
   前記連結部材の上端部には、回り止め片が取り付けられ、
   前記駆動軸は、前記連結部材の上端部に配置された状態で前記回り止め片に突き当たることで、前記連結部材と供回りする請求項１から４のいずれか１項に記載の開閉装置。
6. 前記駆動軸は、断面Ｄ字状をなすように一部分が平面状に切り欠かれ、
   前記駆動軸のうち、平面状に切り欠かれた部分が前記回り止め片に突き当たる請求項５に記載の開閉装置。

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