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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024131405
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】水門管理システム
(51)【国際特許分類】
A01G 25/00 20060101AFI20240920BHJP
E02B 7/26 20060101ALI20240920BHJP
E02B 7/20 20060101ALI20240920BHJP
E02B 13/00 20060101ALI20240920BHJP
E02B 9/00 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
A01G25/00 501D
A01G25/00 501E
E02B7/26 101
E02B7/26 Z
E02B7/20 Z
E02B13/00
E02B9/00 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023041643
(22)【出願日】2023-03-16
(71)【出願人】
【識別番号】000001247
【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】前田 洋佑
【テーマコード（参考）】
2D019
【Ｆターム（参考）】
2D019AA02
2D019AA45
2D019AA57
2D019AA58
2D019BA02
2D019BA21
(57)【要約】
【課題】自家発電した電力によって太陽光発電装置の発電量を補うことが可能な水門管理システムを提供する。
【解決手段】水田に接続される水路に設けられた水門を管理する水門管理システムは、前記水路に設けられた第１水門及び第２水門を備え、前記第１水門は、第１水車と、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が水平軸線回りに回転するように、前記水路を流通させる第１ゲートと、前記第１水車が回転した場合に発電を行う第１発電機と、を備え、前記第２水門は、前記水路を遮断するための第２ゲートと、前記第２ゲートを上下させる第２ゲート駆動装置と、を備え、前記水門管理システムは、前記第２ゲート駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記第１発電機が発電した電力を蓄電可能であり、前記制御装置に電力を供給する、バッテリーと、をさらに備える。
【選択図】図１
【解決手段】水田に接続される水路に設けられた水門を管理する水門管理システムは、前記水路に設けられた第１水門及び第２水門を備え、前記第１水門は、第１水車と、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が水平軸線回りに回転するように、前記水路を流通させる第１ゲートと、前記第１水車が回転した場合に発電を行う第１発電機と、を備え、前記第２水門は、前記水路を遮断するための第２ゲートと、前記第２ゲートを上下させる第２ゲート駆動装置と、を備え、前記水門管理システムは、前記第２ゲート駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記第１発電機が発電した電力を蓄電可能であり、前記制御装置に電力を供給する、バッテリーと、をさらに備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水田に接続される水路に設けられた水門を管理する水門管理システムであって、
前記水路に設けられた第１水門及び第２水門を備え、
前記第１水門は、
第１水車と、
前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が水平軸線回りに回転するように、前記水路を流通させる第１ゲートと、
前記第１水車が回転した場合に発電を行う第１発電機と、を備え、
前記第２水門は、
前記水路を遮断するための第２ゲートと、
前記第２ゲートを上下させる第２ゲート駆動装置と、を備え、
前記水門管理システムは、
前記第２ゲート駆動装置の動作を制御する制御装置と、
前記第１発電機が発電した電力を蓄電可能であり、前記制御装置に電力を供給する、バッテリーと、をさらに備える、
水門管理システム。
前記水路に設けられた第１水門及び第２水門を備え、
前記第１水門は、
第１水車と、
前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が水平軸線回りに回転するように、前記水路を流通させる第１ゲートと、
前記第１水車が回転した場合に発電を行う第１発電機と、を備え、
前記第２水門は、
前記水路を遮断するための第２ゲートと、
前記第２ゲートを上下させる第２ゲート駆動装置と、を備え、
前記水門管理システムは、
前記第２ゲート駆動装置の動作を制御する制御装置と、
前記第１発電機が発電した電力を蓄電可能であり、前記制御装置に電力を供給する、バッテリーと、をさらに備える、
水門管理システム。
【請求項2】
請求項１に記載の水門管理システムであって、
前記バッテリーの充電状態を検知する検知部を備える、
水門管理システム。
前記バッテリーの充電状態を検知する検知部を備える、
水門管理システム。
【請求項3】
請求項２に記載の水門管理システムであって、
前記第１ゲートは、前記第１水門に固定されており、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
前記第１ゲートは、前記第１水門に固定されており、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
【請求項4】
請求項２に記載の水門管理システムであって、
前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、
前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、
前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、
前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、
前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、
前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、
前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
【請求項5】
請求項２に記載の水門管理システムであって、
前記第１水門よりも上流の前記水路の水位を計測する水位計を備え、
前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、
前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、
前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、
前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
前記第１水門よりも上流の前記水路の水位を計測する水位計を備え、
前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、
前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、
前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、
前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
【請求項6】
請求項５に記載の水門管理システムであって、
前記水路に複数の前記第１水門を備え、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、
前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記水路において上流側に設けられた前記第１水門から、前記水路において下流側に設けられた前記第１水門の順に、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲートを前記発電位置まで上げるように、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
前記水路に複数の前記第１水門を備え、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、
前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記水路において上流側に設けられた前記第１水門から、前記水路において下流側に設けられた前記第１水門の順に、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲートを前記発電位置まで上げるように、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲート駆動装置を制御する、
水門管理システム。
【請求項7】
請求項３から６のいずれか一項に記載の水門管理システムであって、
前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられている、
水門管理システム。
前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられている、
水門管理システム。
【請求項8】
請求項３から６のいずれか一項に記載の水門管理システムであって、
前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられている、
水門管理システム。
前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられている、
水門管理システム。
【請求項9】
請求項４に記載の水門管理システムであって、
前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、
前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、
前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、
前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、を備え、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、
前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２導入水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２排出水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御する、第３導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、
前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、
前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、
前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、を備え、
前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、
前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２導入水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、
前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記第２排出水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御する、第３導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
【請求項10】
請求項９に記載の水門管理システムであって、
前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、
前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、前記第３導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、
前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、前記第３導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
【請求項11】
請求項５に記載の水門管理システムであって、
前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、
前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、
前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、
前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、
前記水田の水位を計測する水田水位計と、を備え、
前記制御装置は、
前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に、前記第２導入水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に、前記第２排出水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御する、
第２導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、
前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、
前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、
前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、
前記水田の水位を計測する水田水位計と、を備え、
前記制御装置は、
前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に、前記第２導入水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、
前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に、前記第２排出水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御する、
第２導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
【請求項12】
請求項１１に記載の水門管理システムであって、
前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、
前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲内である場合に、前記第２導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、
前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲内である場合に、前記第２導入排出発電処理を実行する、
水門管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、水門管理システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、水田の水位や水温の調節が必要である場合に、水田の入水口または排水口に設けられた水門に対して開閉の指示を行う水門管理システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－３１６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
水田に接続される水路に設けられた水門を管理する水門管理システムでは、太陽光発電装置を用いて、水門管理システムを稼働させる電力を自家発電している。しかし、太陽光発電装置の発電量は、天候に依存しているため安定しない。そのため、水門管理システムを稼働させる電力を安定して自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置の発電量を補うことが可能な技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【0006】
（１）本開示の第１の形態によれば、水門管理システムが提供される。この水門管理システムは、水田に接続される水路に設けられた水門を管理する水門管理システムであって、前記水路に設けられた第１水門及び第２水門を備え、前記第１水門は、第１水車と、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が水平軸線回りに回転するように、前記水路を流通させる第１ゲートと、前記第１水車が回転した場合に発電を行う第１発電機と、を備え、前記第２水門は、前記水路を遮断するための第２ゲートと、前記第２ゲートを上下させる第２ゲート駆動装置と、を備え、前記水門管理システムは、前記第２ゲート駆動装置の動作を制御する制御装置と、前記第１発電機が発電した電力を蓄電可能であり、前記制御装置に電力を供給する、バッテリーと、をさらに備える、
この形態の水門管理システムによれば、第１水門を通過する水流によって第１水車が回転し、第１発電機が発電を行うことで、水門管理システムを稼働させる電力を自家発電できる。
（２）上記形態の水門管理システムにおいて、前記バッテリーの充電状態を検知する検知部を備えてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態を検知することができる。
（３）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１ゲートは、前記第１水門に固定されており、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（４）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（５）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門よりも上流の前記水路の水位を計測する水位計を備え、前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（６）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水路に複数の前記第１水門を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記水路において上流側に設けられた前記第１水門から、前記水路において下流側に設けられた前記第１水門の順に、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲートを前記発電位置まで上げるように、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、水門管理システムが水路に１つの第１水門を備える場合と比べて、水門管理システムの発電量を増加させることができる。
（７）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられていてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、導入水路の水流を利用して電力を自家発電し、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（８）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられていてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、排出水路の水流を利用して電力を自家発電し、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（９）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２導入水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２排出水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御する、第３導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１０）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、前記第３導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、水田の水を入れ替えつつ、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１１）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、前記水田の水位を計測する水田水位計と、を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に、前記第２導入水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に、前記第２排出水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御する、第２導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１２）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲内である場合に、前記第２導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、水田の水を入れ替えることなく、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
この形態の水門管理システムによれば、第１水門を通過する水流によって第１水車が回転し、第１発電機が発電を行うことで、水門管理システムを稼働させる電力を自家発電できる。
（２）上記形態の水門管理システムにおいて、前記バッテリーの充電状態を検知する検知部を備えてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態を検知することができる。
（３）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１ゲートは、前記第１水門に固定されており、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（４）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２ゲートを上げるように前記第２ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（５）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門よりも上流の前記水路の水位を計測する水位計を備え、前記第１水門は、前記第１ゲートを上下させる第１ゲート駆動装置を備え、前記制御装置は、前記第１ゲート駆動装置の動作を制御し、前記第１ゲートは、前記第１ゲートが下りた状態で前記水路を遮断し、前記第１ゲートが上がった状態で前記水路を流通させ、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記第１水門を通過する水流によって前記第１水車が前記水平軸線回りに回転する位置である発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１ゲートを上げるように前記第１ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（６）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水路に複数の前記第１水門を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水位計によって計測された水位が、前記発電位置における前記第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、前記第２ゲートを下げるように前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記水路において上流側に設けられた前記第１水門から、前記水路において下流側に設けられた前記第１水門の順に、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲートを前記発電位置まで上げるように、それぞれの前記第１水門が備える前記第１ゲート駆動装置を制御してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、水門管理システムが水路に１つの第１水門を備える場合と比べて、水門管理システムの発電量を増加させることができる。
（７）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられていてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、導入水路の水流を利用して電力を自家発電し、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（８）上記形態の水門管理システムにおいて、前記第１水門及び前記第２水門は、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられていてもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、排出水路の水流を利用して電力を自家発電し、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（９）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知された場合に、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２導入水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記第２排出水門の前記第２ゲートを上げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御する、第３導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１０）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、前記第３導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲を外れている場合に、水田の水を入れ替えつつ、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１１）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田と、前記水田の水位よりも高い水位を有する高位側水路と、を接続する導入水路に設けられた前記第１水門である第１導入水門と、前記導入水路に設けられた前記第２水門である第２導入水門と、前記水田と、前記水田の水位よりも低い水位を有する低位側水路と、を接続する排出水路に設けられた前記第１水門である第１排出水門と、前記排出水路に設けられた前記第２水門である第２排出水門と、前記水田の水位を計測する水田水位計と、を備え、前記制御装置は、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に、前記第２導入水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２導入水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１導入水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１導入水門の前記第１ゲート駆動装置を制御し、前記検知部によって前記バッテリーの充電状態が悪いことが検知され、かつ、前記水田水位計によって計測された前記水田の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に、前記第２排出水門の前記第２ゲートを下げるように前記第２排出水門の前記第２ゲート駆動装置を制御し、前記発電位置まで前記第１排出水門の前記第１ゲートを上げるように前記第１排出水門の前記第１ゲート駆動装置を制御する、第２導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
（１２）上記形態の水門管理システムにおいて、前記水田の水温を計測する水田水温計を備え、前記制御装置は、前記水田水温計が計測した水温が予め定められた範囲内である場合に、前記第２導入排出発電処理を実行してもよい。
この形態の水門管理システムによれば、バッテリーの充電状態が悪く、水位計によって計測された水位が発電位置における第１ゲートの下端の高さよりも高い場合に、水田の水を入れ替えることなく、電力を自家発電して、バッテリーの充電状態を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】水門管理システムについて説明する図。
【図2】第１導入水門を水が通過する方向から見た、第１導入水門の裏面図。
【図3】第１導入水門の斜視図。
【図4】第２導入水門の斜視図。
【図5】導入水路を上方から見た図。
【図6】第１導入発電処理の工程図。
【図7】第１導入ゲート、第１導入水車、および、第２導入ゲートの位置を説明する模式図。
【図8】第１排出水門の斜視図。
【図9】第２排出水門の斜視図。
【図10】排出水路を上方から見た図。
【図11】第１排出発電処理の工程図。
【図12】第１排出ゲート、第１排出水車、および、第２排出ゲートの位置を説明する模式図。
【図13】第１実施形態の第１変形例における第１導入水門の斜視図。
【図14】第１実施形態の第２変形例における第１導入水門の斜視図。
【図15】第１実施形態の第２変形例における第１導入水門の上面図。
【図16】第２実施形態における導入水路および第１導入水門の側面図。
【図17】第２導入発電処理の工程図。
【図18】第１導入ゲートと第２導入ゲートの間に水が溜まっていく様子を示す図。
【図19】第２実施形態における、排出水路および第１排出水門の側面図。
【図20】第２排出発電処理の工程図。
【図21】第１排出ゲートと第２排出ゲートの間に水が溜まっていく様子を示す図。
【図22】第３導入発電処理の工程図。
【図23】第１導入ゲート、第１導入水車、および、第２導入ゲートの位置を説明する模式図。
【図24】第３排出発電処理の工程図。
【図25】第１排出ゲート、第１排出水車、および、第２排出ゲートの位置を説明する模式図。
【図26】第２実施形態の第１変形例における導入水路および第１導入水門の側面図。
【図27】第２実施形態の第２変形例における第１導入水門の斜視図。
【図28】第２実施形態の第２変形例における第１排出水門の斜視図。
【図29】第２実施形態の第３変形例における第１導入水門の斜視図。
【図30】第１導入ゲートが下ろされた状態を示す図。
【図31】第１導入ゲートが上げられた状態を示す図。
【図32】第２導入排出発電処理の工程図。
【図33】第３導入排出発電処理の工程図。
【図34】第４実施形態における導入水路を横から見た図。
【図35】第４実施形態における第２導入発電処理の工程図。
【図36】第４実施形態における排出水路を横から見た図。
【図37】第４実施形態における第２排出発電処理の工程図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
Ａ．第１実施形態（第１導入水門および第１排出水門が常に開いている形態）：
図１は、水門管理システム１０について説明する図である。水門管理システム１０は、水田２０に接続される水路に設けられた水門を管理する。本実施形態では、水門管理システム１０は、水田２０と高位側水路２１を接続する導入水路２２に設けられた水門、および、水田２０と低位側水路２３を接続する排出水路２４に設けられた水門を管理する。ここで、高位側水路２１は、水田２０の水位より高い水位を有する水路であり、低位側水路２３は、水田２０の水位より低い水位を有する水路である。水田２０には、高位側水路２１から導入水路２２を通して水が供給される。また、水田２０に供給された水は、排出水路２４を通して低位側水路２３へ排出される。図１には、導入水路２２および排出水路２４の、水の流れる方向が、白抜きの矢印で示されている。
図１は、水門管理システム１０について説明する図である。水門管理システム１０は、水田２０に接続される水路に設けられた水門を管理する。本実施形態では、水門管理システム１０は、水田２０と高位側水路２１を接続する導入水路２２に設けられた水門、および、水田２０と低位側水路２３を接続する排出水路２４に設けられた水門を管理する。ここで、高位側水路２１は、水田２０の水位より高い水位を有する水路であり、低位側水路２３は、水田２０の水位より低い水位を有する水路である。水田２０には、高位側水路２１から導入水路２２を通して水が供給される。また、水田２０に供給された水は、排出水路２４を通して低位側水路２３へ排出される。図１には、導入水路２２および排出水路２４の、水の流れる方向が、白抜きの矢印で示されている。
【0009】
水門管理システム１０は、導入水路２２と、第１導入水門３０と、第２導入水門４０と、排出水路２４と、第１排出水門５０と、第２排出水門６０と、制御装置７０と、駆動回路７１，７２，７３，７４と、太陽光発電装置７５と、ＡＣ／ＤＣ変換器８０と、バッテリー８５と、ＤＣ／ＡＣ変換器８６と、検知部９０と、水路水位計９５と、水路水温計９６と、水田水位計９７と、水田水温計９８と、を備える。
【0010】
導入水路２２は、Ｕ字形状の断面を有するコンクリート製の溝である。コンクリート製の溝の内面が、狭義の導入水路２２である。排出水路２４は、Ｕ字形状の断面を有するコンクリート製の溝である。コンクリート製の溝の内面が、狭義の排出水路２４である。第１導入水門３０は、導入水路２２に一体的に設けられている。第２導入水門４０は、第１導入水門３０と水田２０との間に、導入水路２２に一体的に設けられている。第１排出水門５０は、排出水路２４に一体的に設けられている。第２排出水門６０は、第１排出水門５０と低位側水路２３との間に、排出水路２４に一体的に設けられている。
【0011】
水路水位計９５は、第１導入水門３０よりも上流の水路の水位を計測する。すなわち、水路水位計９５は、高位側水路２１の水位を計測する。水路水位計９５は、導入水路２２において、第１導入水門３０の上流側に設けられている。水路水位計９５を、水位計とも呼ぶ。水路水温計９６は、第１導入水門３０よりも上流の水路の水温を計測する。すなわち、水路水温計９６は、高位側水路２１の水温を計測する。水路水温計９６は、導入水路２２において、第１導入水門３０の上流側に設けられている。
【0012】
水田水位計９７は、第１排出水門５０よりも上流の水路の水位を計測する。水田水位計９７は、排出水路２４において、第１排出水門５０の上流側に設けられている。第１排出水門５０よりも上流の排出水路２４の水位は、水田２０の水位と等しいため、水田水位計９７は、水田２０の水位を計測する。水田水位計９７を、水位計とも呼ぶ。水田水温計９８は、水田２０の水温を計測する。水田水温計９８は、排出水路２４において、第１排出水門５０の上流側に設けられている。なお、本実施形態では、水門管理システム１０は、水路水温計９６および水田水温計９８を備えなくてもよい。制御装置７０、駆動回路７１，７２，７３，７４、太陽光発電装置７５、ＡＣ／ＤＣ変換器８０、バッテリー８５、ＤＣ／ＡＣ変換器８６、および、検知部９０については後述する。
【0013】
図２は、第１導入水門３０を水が通過する方向から見た、第１導入水門３０の裏面図である。図３は、第１導入水門３０の斜視図である。図３では、第１導入水門３０を水が通過する方向が、白抜きの矢印で示されている。第１導入水門３０は、一対の柱部材１１０と、第１導入ゲート１２０と、第１導入ゲート駆動装置１３０と、第１導入水車１４０と、第１導入発電機１５０と、を備える。第１導入水門３０を、第１水門とも呼ぶ。
【0014】
柱部材１１０は、導入水路２２を流れる水が第１導入水門３０を通過する際に、一対の柱部材１１０の間を通過するように、導入水路２２と一体的に作られる。
【0015】
第１導入ゲート１２０は、鉛直方向に移動可能となるように、一対の柱部材１１０の間に設けられている。以下では、鉛直方向のことを、上下方向とも呼ぶ。第１導入ゲート１２０は、第１導入水門３０を通過する水流によって、第１導入水車１４０が水平軸線回りに回転するように、導入水路２２を流通させる。第１導入ゲート１２０を、第１ゲートとも呼ぶ。
【0016】
第１導入ゲート駆動装置１３０は、第１導入ゲート１２０を上下させる装置である。第１導入ゲート駆動装置１３０は、例えば、サーボモータまたはステッピングモータと、ボールねじと、から構成される。本実施形態では、第１導入ゲート駆動装置１３０は、サーボモータ１３１と、カップリング１３２と、ねじ軸１３３と、エンコーダ１３４と、を備える。サーボモータ１３１は、一対の柱部材１１０を繋ぐように柱部材１１０の上部に固定されている梁部材１１１の上部に設けられている。ねじ軸１３３は、その外周にねじ山が形成された略円柱形状の部材である。ねじ軸１３３は、第１導入ゲート１２０の上端部に設けられたボールナット１２２に螺号している。カップリング１３２は、サーボモータ１３１の出力軸１３５とねじ軸１３３を連結している。カップリング１３２は、サーボモータ１３１の出力軸１３５の回転をねじ軸１３３に伝達する。サーボモータ１３１が回転することにより、第１導入ゲート１２０が上下に移動する。エンコーダ１３４は、第１導入ゲート１２０の位置を検知する。第１導入ゲート駆動装置１３０を、第１ゲート駆動装置とも呼ぶ。
【0017】
第１導入ゲート駆動装置１３０が第１導入ゲート１２０を上昇させることで、第１導入水門３０が開かれる。また、第１導入ゲート駆動装置１３０が第１導入ゲート１２０を下降させることで、第１導入水門３０が閉じられる。上述した水門の開閉とゲートの動作との関係は、後述する他の水門についても同様である。
【0018】
本実施形態では、第１導入ゲート１２０は、常に下ろされている。本実施形態では、第１導入ゲート１２０が下りた状態でも、第１導入ゲート１２０の下端と、狭義の導入水路２２の底面が接触しない。本実施形態では、第１導入ゲート１２０が下りた状態で、第１導入ゲート１２０の下端と狭義の導入水路２２の底面の間に存在する空間を、第１導入開口部１２１とも呼ぶ。導入水路２２を流れる水は、第１導入ゲート１２０の下方、すなわち、第１導入開口部１２１を通過する。
【0019】
第１導入水車１４０は、第１導入水門３０を通過する水流によって回転する。本実施形態では、第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０の下方すなわち第１導入開口部１２１を通過する水流によって、その回転軸である第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように、第１導入ゲート１２０に設けられている。具体的には、第１導入水車１４０は、第１導入水車回転軸１４１が第１導入ゲート１２０の下縁と同じ高さになるように、第１導入ゲート１２０に設けられている。第１導入水車回転軸１４１の沿う方向は、水平面内で、第１導入ゲート１２０の下方を水が通過する方向に直交する方向である。すなわち、第１導入水車１４０は、水平軸線回りに回転する。第１導入水車１４０は、下方へ延びている一対のブラケット１４２によって、回転可能に、第１導入ゲート１２０の裏面に設置されている。第１導入水車１４０は、例えば、第１導入ゲート１２０の下方を通過した水流が第１導入水車１４０の下方の羽根に当たり、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように、第１導入ゲート１２０に設けられる。第１導入水車１４０を、第１水車とも呼ぶ。
【0020】
第１導入発電機１５０は、第１導入水車１４０が回転した場合に発電を行う。第１導入発電機１５０は、ブラケット１４２に固定され、第１導入水車１４０の第１導入水車回転軸１４１に接続されている。第１導入発電機１５０は、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転することで、発電を行う。本実施形態では、第１導入発電機１５０は、第１導入水車回転軸１４１が回転した場合に交流電流を生じさせるモータである。第１導入発電機１５０を、第１発電機とも呼ぶ。
【0021】
図４は、第２導入水門４０の斜視図である。図４では、第２導入水門４０を水が通過する方向が、白抜きの矢印で示されている。第２導入水門４０は、一対の柱部材１１０と、第２導入ゲート２２０と、第２導入ゲート駆動装置２３０と、を備える。第２導入水門４０を、第２水門とも呼ぶ。
【0022】
柱部材１１０は、導入水路２２を流れる水が第２導入水門４０を通過する際に、一対の柱部材１１０の間を通過するように、導入水路２２と一体的に作られる。
【0023】
第２導入ゲート２２０は、上下方向に移動可能となるように、一対の柱部材１１０の間に設けられている。第２導入ゲート２２０を、第２ゲートとも呼ぶ。
【0024】
第２導入ゲート駆動装置２３０は、第２導入ゲート２２０を上下させる装置である。第２導入ゲート駆動装置２３０の構成は、第１導入ゲート駆動装置１３０と同様である。第２導入ゲート駆動装置２３０を、第２ゲート駆動装置とも呼ぶ。
【0025】
第２導入水門４０が開かれた状態では、導入水路２２を流れる水は、第２導入ゲート２２０の下方を通過する。第２導入水門４０が閉じられた状態では、導入水路２２は、第２導入ゲート２２０によって遮断される。
【0026】
図５は、導入水路２２を上方から見た図である。太陽光発電装置７５は、太陽光を利用して電力を発電する装置である。太陽光発電装置７５が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。
【0027】
ＡＣ／ＤＣ変換器８０は、第１導入発電機１５０が生じさせた交流電流を直流電流に変換する。
【0028】
バッテリー８５は、第１導入発電機１５０が発電した電力を蓄電可能に設けられている。バッテリー８５には、ＡＣ／ＤＣ変換器８０によって第１導入発電機１５０が生じさせた交流電流から変換された直流電流が供給される。これにより、バッテリー８５は、第１導入発電機１５０が発電した電力を蓄電する。また、バッテリー８５には、太陽光発電装置７５によって発電された電力が蓄電される。バッテリー８５は、制御装置７０に、制御装置７０が稼動するために必要な電力を供給する。
【0029】
ＤＣ／ＡＣ変換器８６は、直流電流を交流電流に変換する。ＤＣ／ＡＣ変換器８６は、バッテリー８５の直流電流から変換した交流電流を、第１導入ゲート駆動装置１３０および第２導入ゲート駆動装置２３０に供給する。
【0030】
検知部９０は、バッテリー８５の充電状態を検知する。検知部９０は、バッテリー８５の充電率や、バッテリーチェッカーによって計測されたバッテリー８５の電圧や内部抵抗などから、バッテリー８５に充電されている電力の残量を検知する。なお、検知部９０は、天候に関する情報を取得可能であってもよい。検知部９０は、バッテリー８５の充電状態が悪いことを検知した場合、その旨を表す信号を制御装置７０に送信する。ここで、バッテリー８５の充電状態が悪いとは、例えば、バッテリー８５に充電されている電力の残量が予め定められた値を下回っている場合や、太陽光発電装置７５の発電量が少ない場合、天候に関する情報から太陽光発電装置７５の発電量が低下することが予想される場合などである。
【0031】
制御装置７０は、第１導入ゲート駆動装置１３０および第２導入ゲート駆動装置２３０の動作を制御する。制御装置７０は、位置制御可能なコントロールボードを有する。制御装置７０は、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を出力する。駆動回路７１は、位置指令に応じた駆動電力を、第１導入ゲート駆動装置１３０のサーボモータ１３１に供給する。サーボモータ１３１は、駆動電力によって、第１導入ゲート１２０を予め定められた位置へ上下させる。第１導入ゲート１２０が予め定められた位置へ移動したことがエンコーダ１３４によって検知されると、制御装置７０は、駆動回路７１への位置指令を停止する。また、制御装置７０は、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を出力する。駆動回路７２は、位置指令に応じた駆動電力を、第２導入ゲート駆動装置２３０のサーボモータ１３１に供給する。サーボモータ１３１は、駆動電力によって、第２導入ゲート２２０を予め定められた位置へ上下させる。第２導入ゲート２２０が予め定められた位置へ移動したことがエンコーダ１３４によって検知されると、制御装置７０は、駆動回路７２への位置指令を停止する。
【0032】
（第１導入発電処理：第１実施形態および第２実施形態で実行可能）
図６は、第１導入発電処理の工程図である。第１導入発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第１導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に実行される。第１導入発電処理は、後述する第１排出発電処理が実行され、水田２０の水位が予め定められた水位よりも低くなった後に、第１排出発電処理と同時に実行されてもよい。
図６は、第１導入発電処理の工程図である。第１導入発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第１導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、予め定められた水位よりも低い場合に実行される。第１導入発電処理は、後述する第１排出発電処理が実行され、水田２０の水位が予め定められた水位よりも低くなった後に、第１排出発電処理と同時に実行されてもよい。
【0033】
ステップＳ１０において、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を上げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0034】
図７は、導入水路２２を横から見た場合の、第１導入ゲート１２０、第１導入水車１４０、および、第２導入ゲート２２０の位置を説明する模式図である。図７では、第１導入ゲート１２０が下ろされ、第２導入ゲート２２０が上げられた状態が示されている。この場合、導入水路２２には、高位側水路２１から、第１導入ゲート１２０の下方を通して水が流入する。第１導入ゲート１２０の下方を水が通過することで、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入ゲート１２０の下方を通過して導入水路２２に流入した水は、第２導入ゲート２２０の下方を通過し、水田２０へ流入する。
【0035】
図６のステップＳ２０において、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を下ろすように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。ステップＳ２０は、第１導入発電機１５０が発電することにより、バッテリー８５の充電状態が改善された場合に実行される。以上で説明したようにして、第１導入発電処理が実行される。
【0036】
図８は、第１排出水門５０の斜視図である。図８では、第１排出水門５０を水が通過する方向が、白抜きの矢印で示されている。第１排出水門５０は、一対の柱部材３１０と、第１排出ゲート３２０と、第１排出ゲート駆動装置３３０と、第１排出水車３４０と、第１排出発電機３５０と、を備える。第１排出水門５０を、第１水門とも呼ぶ。
【0037】
柱部材３１０は、排出水路２４を流れる水が第１排出水門５０を通過する際に、一対の柱部材３１０の間を通過するように、排出水路２４と一体的に作られる。
【0038】
第１排出ゲート３２０は、鉛直方向に移動可能となるように、一対の柱部材３１０の間に設けられている。第１排出ゲート３２０は、第１排出水門５０を通過する水流によって、第１排出水車３４０が水平軸線回りに回転するように、排出水路２４を流通させる。第１排出ゲート３２０を、第１ゲートとも呼ぶ。
【0039】
第１排出ゲート駆動装置３３０は、第１排出ゲート３２０を上下させる装置である。第１排出ゲート駆動装置３３０の構成は、第１導入ゲート駆動装置１３０と同様である。第１排出ゲート駆動装置３３０を、第１ゲート駆動装置とも呼ぶ。
【0040】
本実施形態では、第１排出ゲート３２０は、常に下ろされている。本実施形態では、第１排出ゲート３２０が下りた状態でも、第１排出ゲート３２０の下端と、狭義の排出水路２４の底面が接触しない。本実施形態では、第１排出ゲート３２０が下りた状態で、第１排出ゲート３２０の下端と狭義の排出水路２４の底面の間に存在する空間を、第１排出開口部３２１と呼ぶ。排出水路２４を流れる水は、第１排出ゲート３２０の下方、すなわち、第１排出開口部３２１を通過する。
【0041】
第１排出水車３４０は、第１排出水門５０を通過する水流によって回転する。本実施形態では、第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０の下方すなわち第１排出開口部３２１を通過する水流によって、その回転軸である第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように、第１排出ゲート３２０に設けられている。具体的には、第１排出水車３４０は、第１排出水車回転軸３４１が第１排出ゲート３２０の下縁と同じ高さになるように、第１排出ゲート３２０に設けられている。第１排出水車回転軸３４１の沿う方向は、水平面内で、第１排出ゲート３２０の下方を水が通過する方向に直交する方向である。すなわち、第１排出水車３４０は、水平軸線回りに回転する。第１排出水車３４０は、下方へ延びている一対のブラケット３４２によって、回転可能に、第１排出ゲート３２０の裏面に設置されている。第１排出水車３４０は、例えば、第１排出ゲート３２０の下方を通過した水流が第１排出水車３４０の下方の羽根に当たり、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように、第１排出ゲート３２０に設けられる。第１排出水車３４０を、第１水車とも呼ぶ。
【0042】
第１排出発電機３５０は、第１排出水車３４０が回転した場合に発電を行う。第１排出発電機３５０は、ブラケット３４２に固定され、第１排出水車３４０の第１排出水車回転軸３４１に接続されている。第１排出発電機３５０は、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転することで、発電を行う。本実施形態では、第１排出発電機３５０は、第１排出水車回転軸３４１が回転した場合に交流電流を生じさせるモータである。第１排出発電機３５０を、第１発電機とも呼ぶ。
【0043】
図９は、第２排出水門６０の斜視図である。図９では、第２排出水門６０を水が通過する方向が、白抜きの矢印で示されている。第２排出水門６０は、一対の柱部材３１０と、第２排出ゲート４２０と、第２排出ゲート駆動装置４３０と、を備える。第２排出水門６０を、第２水門とも呼ぶ。
【0044】
柱部材３１０は、排出水路２４を流れる水が第２排出水門６０を通過する際に、一対の柱部材３１０の間を通過するように、排出水路２４と一体的に作られる。
【0045】
第２排出ゲート４２０は、上下方向に移動可能となるように、一対の柱部材３１０の間に設けられている。第２排出ゲート４２０を、第２ゲートとも呼ぶ。
【0046】
第２排出ゲート駆動装置４３０は、第２排出ゲート４２０を上下させる装置である。第２排出ゲート駆動装置４３０の構成は、第１排出ゲート駆動装置３３０と同様である。第２排出ゲート駆動装置４３０を、第２ゲート駆動装置とも呼ぶ。
【0047】
第２排出水門６０が開かれた状態では、排出水路２４を流れる水は、第２排出ゲート４２０の下方を通過する。第２排出水門６０が閉じられた状態では、排出水路２４は、第２排出ゲート４２０によって遮断される。
【0048】
図１０は、排出水路２４を上方から見た図である。ＡＣ／ＤＣ変換器８０は、第１排出発電機３５０が生じさせた交流電流を直流電流に変換する。
【0049】
バッテリー８５は、第１排出発電機３５０が発電した電力を蓄電可能に設けられている。バッテリー８５には、ＡＣ／ＤＣ変換器８０によって第１排出発電機３５０が生じさせた交流電流から変換された直流電流が供給される。これにより、バッテリー８５は、第１排出発電機３５０が発電した電力を蓄電する。
【0050】
ＤＣ／ＡＣ変換器８６は、バッテリー８５の直流電流から変換した交流電流を、第１排出ゲート駆動装置３３０および第２排出ゲート駆動装置４３０に供給する。
【0051】
制御装置７０は、第１導入ゲート駆動装置１３０および第２導入ゲート駆動装置２３０の動作に加えて、第１排出ゲート駆動装置３３０および第２排出ゲート駆動装置４３０の動作を制御する。制御装置７０は、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を出力する。駆動回路７３は、位置指令に応じた駆動電力を、第１排出ゲート駆動装置３３０のサーボモータ１３１に供給する。サーボモータ１３１は、駆動電力によって、第１排出ゲート３２０を予め定められた位置へ上下させる。第１排出ゲート３２０が予め定められた位置へ移動したことがエンコーダ１３４によって検知されると、制御装置７０は、駆動回路７３への位置指令を停止する。また、制御装置７０は、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を出力する。駆動回路７４は、位置指令に応じた駆動電力を、第２排出ゲート駆動装置４３０のサーボモータ１３１に供給する。サーボモータ１３１は、駆動電力によって、第２排出ゲート４２０を予め定められた位置へ上下させる。第２排出ゲート４２０が予め定められた位置へ移動したことがエンコーダ１３４によって検知されると、制御装置７０は、駆動回路７４への位置指令を停止する。
【0052】
（第１排出発電処理：第１実施形態および第２実施形態で実行可能）
図１１は、第１排出発電処理の工程図である。第１排出発電処理は、水田２０から低位側水路２３に水を流出させつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第１排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に実行される。第１排出発電処理は、第１導入発電処理が実行され、水田２０の水位が予め定められた水位よりも高くなった後に、第１導入発電処理と同時に実行されてもよい。
図１１は、第１排出発電処理の工程図である。第１排出発電処理は、水田２０から低位側水路２３に水を流出させつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第１排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、予め定められた水位よりも高い場合に実行される。第１排出発電処理は、第１導入発電処理が実行され、水田２０の水位が予め定められた水位よりも高くなった後に、第１導入発電処理と同時に実行されてもよい。
【0053】
ステップＳ１１０において、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を上げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0054】
図１２は、排出水路２４を横から見た場合の、第１排出ゲート３２０、第１排出水車３４０、および、第２排出ゲート４２０の位置を説明する模式図である。図１２では、第１排出ゲート３２０が下ろされ、第２排出ゲート４２０が上げられた状態が示されている。この場合、排出水路２４には、水田２０から、第１排出ゲート３２０の下方を通して水が流入する。第１排出ゲート３２０の下方を水が通過することで、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出ゲート３２０の下方を通過して排出水路２４に流入した水は、第２排出ゲート４２０の下方を通過し、低位側水路２３へ流出する。
【0055】
図１１のステップＳ１２０において、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を下ろすように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。ステップＳ１２０は、第１排出発電機３５０が発電することにより、バッテリー８５の充電状態が改善された場合に実行される。以上で説明したようにして、第１排出発電処理が実行される。
【0056】
以上で説明した第１実施形態における水門管理システム１０によれば、検知部９０がバッテリー８５の充電状態が悪いことを検知した場合に、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ第１導入水車１４０を用いて発電を行う、第１導入発電処理が実行される。第１導入発電処理では、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入発電機１５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。
【0057】
また、本実施形態では、検知部９０がバッテリー８５の充電状態が悪いことを検知した場合に、水田２０から低位側水路２３に水を排出しつつ第１排出導入水車を用いて発電を行う、第１排出発電処理が実行される。第１排出発電処理では、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出発電機３５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。
【0058】
以上のようにして、水門管理システム１０は、導入水路２２の水流、および、排出水路２４の水流を利用して、電力を自家発電することで、制御装置７０に電力を供給するバッテリー８５の充電状態を改善できる。そのため、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0059】
Ｂ．第１実施形態の第１変形例（第１導入水門が第１導入ゲート駆動装置を備える例）
：
第１実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０および第１排出ゲート３２０の形状が、第１実施形態と異なる。第１導入ゲート１２０および第１排出ゲート以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第１実施形態と同じである。
：
第１実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０および第１排出ゲート３２０の形状が、第１実施形態と異なる。第１導入ゲート１２０および第１排出ゲート以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第１実施形態と同じである。
【0060】
図１３は、第１実施形態の第１変形例における第１導入水門３０の斜視図である。第１実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０が下りた状態で、導入水路２２内で開口する、第１導入開口部１２１を有する。第１実施形態の第１変形例では、第１導入開口部１２１は、第１導入水門３０を水が通過する方向に第１導入ゲート１２０を貫く穴である。第１導入開口部１２１は、第１導入ゲート１２０の下部に設けられていることが好ましい。
【0061】
第１実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０は、常に下ろされている。第１実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０が下りた状態で、第１導入ゲート１２０の下端と、狭義の導入水路２２の底面が接触する。導入水路２２を流れる水は、第１導入開口部１２１を通過する。
【0062】
第１導入水車１４０は、第１導入開口部１２１を通過する水流によって、第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように、第１導入ゲート１２０に設けられている。具体的には、第１導入水車１４０は、第１導入水車回転軸１４１が第１導入開口部１２１の上縁と同じ高さになり、第１導入水車１４０の下縁が第１導入開口部１２１の下縁と同じ高さになるように、第１導入ゲート１２０に設置されている。
【0063】
第１実施形態の第１変形例では、第１排出ゲート３２０は、図１３に示す第１導入ゲート１２０と同様に、第１排出ゲート３２０が下りた状態で、排出水路２４内で開口する、第１排出開口部３２１を有する。第１実施形態の第１変形例では、第１排出開口部３２１は、第１排出水門５０を水が通過する方向に第１排出ゲート３２０を貫く穴である。
【0064】
第１実施形態の第１変形例では、第１排出ゲート３２０は、常に下ろされている。第１実施形態の第１変形例では、第１排出ゲート３２０が下りた状態で、第１排出ゲート３２０の下端と、狭義の排出水路２４の底面が接触する。排出水路２４を流れる水は、第１排出開口部３２１を通過する。
【0065】
第１排出水車３４０は、第１排出開口部３２１を通過する水流によって、第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように、第１排出ゲート３２０に設けられている。具体的には、第１排出水車３４０は、第１排出水車回転軸３４１が第１排出開口部３２１の上縁と同じ高さになり、第１排出水車３４０の下縁が第１排出開口部３２１の下縁と同じ高さになるように、第１排出ゲート３２０に設置されている。
【0066】
以上で説明した第１実施形態の第１変形例における水門管理システム１０によれば、第１導入発電処理において、第１導入開口部１２１を通過する水流によって、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。また、第１排出発電処理において、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。そのため、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0067】
Ｃ．第１実施形態の第２変形例（第１導入水門が第１導入ゲート駆動装置を備えない例）
：
第１実施形態の第２変形例では、第１導入水門３０および第１排出水門５０の構成が、第１実施形態と異なる。第１導入水門３０および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第１実施形態と同じである。
：
第１実施形態の第２変形例では、第１導入水門３０および第１排出水門５０の構成が、第１実施形態と異なる。第１導入水門３０および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第１実施形態と同じである。
【0068】
図１４は、第１実施形態の第２変形例における第１導入水門３０の斜視図である。図１５は、第１実施形態の第２変形例における第１導入水門３０の上面図である。第１導入水門３０は、柱部材１１０と、第１導入ゲート１２０と、第１導入水車１４０と、第１導入発電機１５０と、ベアリングホルダ１４３と、を備える。
【0069】
第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０の下端と狭義の導入水路２２の底面が接触しない状態で、柱部材１１０に固定されている。第１実施形態の第２変形例では、第１導入ゲート１２０の下端と狭義の導入水路２２の底面の間に存在する空間を、第１導入開口部１２１とも呼ぶ。導入水路２２を流れる水は、第１導入ゲート１２０の下方、すなわち、第１導入開口部１２１を通過する。
【0070】
第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように、第１導入ゲート１２０に設けられている。具体的には、第１導入水車１４０は、第１導入水車回転軸１４１が第１導入ゲート１２０の下縁と同じ高さになるように、第１導入ゲート１２０に設けられている。第１導入水車１４０は、水平方向へ延びている一対のブラケット１４２によって、回転可能に、柱部材１１０に設置されている。ベアリングホルダ１４３は、第１導入水車回転軸１４１を支持するベアリングを、内部に収容している。
【0071】
【0072】
第１排出ゲート３２０は、第１排出ゲート３２０の下端と狭義の排出水路２４の底面が接触しない状態で、柱部材３１０に固定されている。第１実施形態の第２変形例では、第１排出ゲート３２０の下端と狭義の排出水路２４の底面の間に存在する空間を、第１排出開口部３２１とも呼ぶ。排出水路２４を流れる水は、第１排出ゲート３２０の下方、すなわち、第１排出開口部３２１を通過する。
【0073】
第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように、第１排出ゲート３２０に設けられている。具体的には、第１排出水車３４０は、第１排出水車回転軸３４１が第１排出ゲート３２０の下縁と同じ高さになるように、第１排出ゲート３２０に設けられている。第１排出水車３４０は、水平方向へ延びている一対のブラケット３４２によって、回転可能に、柱部材３１０に設置されている。
【0074】
以上で説明した第１実施形態の第２変形例における水門管理システム１０によれば、第１実施形態における水門管理システム１０と同様にして、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0075】
Ｄ．第２実施形態（第１導入水門および第１排出水門を閉じることができる形態）：
第２実施形態では、導入水路２２および排出水路２４の構成が第１実施形態と異なる。上述した各部以外の水門管理システム１０の構成は、第１実施形態における水門管理システム１０と同じである。
第２実施形態では、導入水路２２および排出水路２４の構成が第１実施形態と異なる。上述した各部以外の水門管理システム１０の構成は、第１実施形態における水門管理システム１０と同じである。
【0076】
図１６は、第２実施形態における、導入水路２２および第１導入水門３０の側面図である。本実施形態では、導入水路２２には、第１導入ゲート１２０の下方に位置する部分に、上方に突出する堰２６が設けられている。図１６には、第１導入ゲート１２０が下ろされた状態が示されている。本実施形態では、第１導入ゲート１２０が下りた状態で、第１導入ゲート１２０の下端と、堰２６の上面が接触する。第１導入ゲート１２０が下ろされた状態では、導入水路２２は、第１導入ゲート１２０によって遮断される。第１導入ゲート１２０が上げられた状態では、導入水路２２を流れる水は、第１導入ゲート１２０の下方を通過する。本実施形態では、第１導入ゲート１２０が上がった状態で、第１導入ゲート１２０の下端と堰２６の上面の間に存在する空間を、第１導入開口部１２１とも呼ぶ。また、以下では、第１導入水門３０を通過する水流によって第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸回りに回転する第１導入ゲート１２０の位置を、発電位置とも呼ぶ。
【0077】
（第２導入発電処理：第２実施形態で実行可能、水田の水温が予め定められた範囲内）
図１７は、第２導入発電処理の工程図である。第２導入発電処理は、第１導入水門３０と第２導入水門４０の間に水を溜めつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第２導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水路水位計９５によって計測された第１導入水門３０よりも上流の水路の水位が、発電位置における第１導入ゲート１２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。ここで、水田２０の水温が予め定められた範囲内であるとは、水田２０の水温が適切であり、水田２０の水を入れ替える必要がないことを意味する。
図１７は、第２導入発電処理の工程図である。第２導入発電処理は、第１導入水門３０と第２導入水門４０の間に水を溜めつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第２導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水路水位計９５によって計測された第１導入水門３０よりも上流の水路の水位が、発電位置における第１導入ゲート１２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。ここで、水田２０の水温が予め定められた範囲内であるとは、水田２０の水温が適切であり、水田２０の水を入れ替える必要がないことを意味する。
【0078】
ステップＳ２１０において、制御装置７０は、第１導入ゲート１２０を下げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、第１導入ゲート１２０が既に下がっている場合は、ステップＳ２１０は実行されなくてもよい。
【0079】
ステップＳ２２０において、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を上げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。第２導入ゲート２２０が上げられると、第１導入水門３０と第２導入水門４０の間に貯留されていた水が水田２０に流出する。なお、第２導入ゲート２２０が既に上がっている場合は、ステップＳ２２０は実行されなくてもよい。
【0080】
ステップＳ２３０において、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を下げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0081】
ステップＳ２４０において、制御装置７０は、第１導入ゲート１２０を発電位置まで上げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。このとき、第１導入ゲート１２０は、第１導入水車１４０の下縁の高さが、堰２６の上縁と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0082】
図１８は、図１７のステップＳ２４０で第１導入ゲート１２０が上げられた後に、第１導入ゲート１２０と第２導入ゲート２２０の間に水が溜まっていく様子を示す図である。第１導入ゲート１２０が上げられてから時間が経過し、第１導入ゲート１２０と第２導入ゲート２２０の間の導入水路２２の水位が、高位側水路２１の水位と同じ高さになると、第１導入ゲート１２０の下方を水が通過しなくなる。そのため、第１導入水車１４０の回転が停止し、第１導入発電機１５０による発電が停止する。以上で説明したようにして、第２導入発電処理が実行される。
【0083】
図１９は、第２実施形態における、排出水路２４および第１排出水門５０の側面図である。本実施形態では、排出水路２４には、第１排出ゲート３２０の下方に位置する部分に、上方に突出する堰２６が設けられている。図１９には、第１排出ゲート３２０が下ろされた状態が示されている。本実施形態では、第１排出ゲート３２０が下りた状態で、第１排出ゲート３２０の下端と、堰２６の上面が接触する。第１排出ゲート３２０が下ろされた状態では、排出水路２４は、第１排出ゲート３２０によって遮断される。第１排出ゲート３２０が上げられた状態では、排出水路２４を流れる水は、第１排出ゲート３２０の下方を通過する。以下では、第１排出水門５０を通過する水流によって第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸回りに回転する第１排出ゲート３２０の位置を、発電位置とも呼ぶ。
【0084】
（第２排出発電処理：第２実施形態で実行可能、水田の水温が予め定められた範囲内）
図２０は、第２排出発電処理の工程図である。第２排出発電処理は、第１排出水門５０と第２排出水門６０の間に水を溜めつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第２排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、発電位置における第１排出ゲート３２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。第２排出発電処理は、第２導入発電処理と別々に実行される。
図２０は、第２排出発電処理の工程図である。第２排出発電処理は、第１排出水門５０と第２排出水門６０の間に水を溜めつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第２排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、発電位置における第１排出ゲート３２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。第２排出発電処理は、第２導入発電処理と別々に実行される。
【0085】
ステップＳ３１０において、制御装置７０は、第１排出ゲート３２０を下げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、第１排出ゲート３２０が既に下がっている場合は、ステップＳ３１０は実行されなくてもよい。
【0086】
ステップＳ３２０において、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を上げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。第２排出ゲート４２０が上げられると、第１排出水門５０と第２排出水門６０の間に貯留されていた水が低位側水路２３に流出する。なお、第２排出ゲート４２０が既に上がっている場合は、ステップＳ３２０は実行されなくてもよい。
【0087】
ステップＳ３３０において、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を下げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0088】
ステップＳ３４０において、制御装置７０は、第１排出ゲート３２０を発電位置まで上げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。このとき、第１排出ゲート３２０は、第１排出水車３４０の下縁の高さが、堰２６の上縁と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0089】
図２１は、図２０のステップＳ３４０で第１排出ゲート３２０が上げられた後に、第１排出ゲート３２０と第２排出ゲート４２０の間に水が溜まっていく様子を示す図である。第１排出ゲート３２０が上げられてから時間が経過し、第１排出ゲート３２０と第２排出ゲート４２０の間の排出水路２４の水位が、水田２０の水位と同じ高さになると、第１排出ゲート３２０の下方を水が通過しなくなる。そのため、第１排出水車３４０の回転が停止し、第１排出発電機３５０による発電が停止する。以上で説明したようにして、第２排出発電処理が実行される。なお、図２１に示すように、排出水路２４の堰２６の上縁の高さは、水田２０の水が抜けるように、水田２０の底よりも低いことが好ましい。
【0090】
（第３導入発電処理：第２実施形態で実行可能、水田の水温が予め定められた範囲外）
図２２は、第３導入発電処理の工程図である。第３導入発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。ここで、水田２０の水温が予め定められた範囲を外れているとは、水田２０の水温が適切ではなく、水田２０の水を入れ替える必要があることを意味する。
図２２は、第３導入発電処理の工程図である。第３導入発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３導入発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。ここで、水田２０の水温が予め定められた範囲を外れているとは、水田２０の水温が適切ではなく、水田２０の水を入れ替える必要があることを意味する。
【0091】
ステップＳ４１０において、制御装置７０は、第１導入ゲート１２０を下げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、第１導入ゲート１２０が既に下がっている場合は、ステップＳ４１０は実行されなくてもよい。
【0092】
ステップＳ４２０において、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を上げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。第２導入ゲート２２０が上げられると、第１導入水門３０と第２導入水門４０の間に貯留されていた水が水田２０に流出する。なお、第２導入ゲート２２０が既に上がっている場合は、ステップＳ４２０は実行されなくてもよい。
【0093】
ステップＳ４３０において、制御装置７０は、第１導入ゲート１２０を発電位置まで上げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。このとき、第１導入ゲート１２０は、第１導入水車１４０の下縁の高さが、堰２６の上縁と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0094】
図２３は、導入水路２２を横から見た場合の、第１導入ゲート１２０、第１導入水車１４０、および、第２導入ゲート２２０の位置を説明する模式図である。図２３では、第１導入ゲート１２０および第２導入ゲート２２０が上げられた状態が示されている。この場合、導入水路２２には、高位側水路２１から、第１導入ゲート１２０の下方を通して水が流入する。第１導入ゲート１２０の下方を水が通過することで、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入ゲート１２０の下方を通過して導入水路２２に流入した水は、第２導入ゲート２２０の下方を通過し、水田２０へ流入する。以上で説明したようにして、第３導入発電処理が実行される。
【0095】
（第３排出発電処理：第２実施形態で実行可能、水田の水温が予め定められた範囲外）
図２４は、第３排出発電処理の工程図である。第３排出発電処理は、水田２０から低位側水路２３に水を排出しつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。第３排出発電処理は、第３導入発電処理と同時に実行される。
図２４は、第３排出発電処理の工程図である。第３排出発電処理は、水田２０から低位側水路２３に水を排出しつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。第３排出発電処理は、第３導入発電処理と同時に実行される。
【0096】
ステップＳ５１０において、制御装置７０は、第１排出ゲート３２０を下げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、第１排出ゲート３２０が既に下がっている場合は、ステップＳ５１０は実行されなくてもよい。
【0097】
ステップＳ５２０において、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を上げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。第２排出ゲート４２０が上げられると、第１排出水門５０と第２排出水門６０の間に貯留されていた水が低位側水路２３に流出する。なお、第２排出ゲート４２０が既に上がっている場合は、ステップＳ５２０は実行されなくてもよい。
【0098】
ステップＳ５３０において、制御装置７０は、第１排出ゲート３２０を発電位置まで上げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。このとき、第１排出ゲート３２０は、第１排出水車３４０の下縁の高さが、堰２６の上縁と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0099】
図２５は、排出水路２４を横から見た場合の、第１排出ゲート３２０、第１排出水車３４０、および、第２排出ゲート４２０の位置を説明する模式図である。図２５では、第１排出ゲート３２０および第２排出ゲート４２０が上げられた状態が示されている。この場合、排出水路２４には、水田２０から、第１排出ゲート３２０の下方を通して水が流入する。第１排出ゲート３２０の下方を水が通過することで、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出ゲート３２０の下方を通過して排出水路２４に流入した水は、第２導入ゲート２２０の下方を通過し、低位側水路２３へ流出する。以上で説明したようにして、第３排出発電処理が実行される。
【0100】
以上で説明した第２実施形態における水門管理システム１０によれば、検知部９０がバッテリー８５の充電状態が悪いことを検知した場合に、水田２０の水温の計測値と、高位側水路２１または水田２０の水位の計測値によって、第２導入発電処理、第２排出発電処理、第３導入発電処理、第３排出発電処理のいずれかが実行される。第２導入発電処理および第３導入発電処理では、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入発電機１５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。第２排出発電処理および第３排出発電処理では、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出発電機３５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。
【0101】
以上のようにして、水門管理システム１０は、導入水路２２の水流、および、排出水路２４の水流を利用して、電力を自家発電することで、制御装置７０に電力を供給するバッテリー８５の充電状態を改善できる。そのため、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0102】
また、本実施形態では、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、第３導入発電処理または第３排出発電処理が実行される。そのため、水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、水田２０の水を入れ替えることができる。
【0103】
Ｅ．第２実施形態の第１変形例：
第２実施形態の第１変形例では、導入水路２２および排出水路２４の構成が第２実施形態と異なる。導入水路２２および排出水路以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
第２実施形態の第１変形例では、導入水路２２および排出水路２４の構成が第２実施形態と異なる。導入水路２２および排出水路以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
【0104】
図２６は、第２実施形態の第１変形例における、導入水路２２および第１導入水門３０の側面図である。第２実施形態の第１変形例では、導入水路２２には、第１導入水車１４０の下方に位置する部分に、溝部２７が設けられている。溝部２７は、第１導入ゲート１２０が下ろされた場合に、第１導入水車１４０を収容可能に設けられている。図２６には、第１導入ゲート１２０が下ろされた状態が示されている。第２実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０が下りた状態で、第１導入ゲート１２０の下端と、狭義の導入水路２２の底面が接触する。第１導入ゲート１２０が下ろされた状態では、導入水路２２は、第１導入ゲート１２０によって遮断される。第１導入ゲート１２０が上げられた状態では、導入水路２２を流れる水は、第１導入ゲート１２０の下方を通過する。第２実施形態の第１変形例では、第１導入ゲート１２０が上がった状態で、第１導入ゲート１２０の下端と狭義の導入水路２２の底面の間に存在する空間を、第１導入開口部１２１とも呼ぶ。
【0105】
排出水路２４には、図２６に示す導入水路２２と同様に、第１排出水車３４０の下方に位置する部分に、溝部２７が設けられている。溝部２７は、第１排出ゲート３２０が下ろされた場合に、第１排出水車３４０を収容可能に設けられている。第２実施形態の第１変形例では、第１排出ゲート３２０が下りた状態で、第１排出ゲート３２０の下端と、狭義の排出水路２４の底面が接触する。第１排出ゲート３２０が下ろされた状態では、排出水路２４は、第１排出ゲート３２０によって遮断される。第１排出ゲート３２０が上げられた状態では、排出水路２４を流れる水は、第１排出ゲート３２０の下方を通過する。第２実施形態の第１変形例では、第１排出ゲート３２０が上がった状態で、第１排出ゲート３２０の下端と狭義の排出水路２４の底面の間に存在する空間を、第１排出開口部３２１とも呼ぶ。
【0106】
第２実施形態の第１変形例では、図１７に示す第２導入発電処理のステップＳ２４０において、第１導入ゲート１２０は、第１導入水車１４０の下縁の高さが、溝部２７の上端と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0107】
第２実施形態の第１変形例では、図２０に示す第２排出発電処理のステップＳ３４０において、第１排出ゲート３２０は、第１排出水車３４０の下縁の高さが、溝部２７の上端と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0108】
第２実施形態の第１変形例では、図２２に示す第３導入発電処理のステップＳ４３０において、第１導入ゲート１２０は、第１導入水車１４０の下縁の高さが、溝部２７の上端と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0109】
第２実施形態の第１変形例では、図２４に示す第３排出発電処理のステップＳ５３０において、第１排出ゲート３２０は、第１排出水車３４０の下縁の高さが、溝部２７の上端と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0110】
以上で説明した第２実施形態の第１変形例における水門管理システム１０によれば、第２実施形態における水門管理システム１０と同様にして、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0111】
Ｆ．第２実施形態の第２変形例：
第２実施形態の第２変形例では、導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門５０の構成が、第２実施形態と異なる。導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
第２実施形態の第２変形例では、導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門５０の構成が、第２実施形態と異なる。導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
【0112】
第２実施形態の第２変形例では、導入水路２２および排出水路２４の形状は、第１実施形態と同じである。すなわち、導入水路２２および排出水路２４には、堰２６と溝部２７のいずれも設けられていない。
【0113】
図２７は、第２実施形態の第２変形例における第１導入水門３０の斜視図である。第１導入水門３０は、一対の柱部材１１０と、第１導入ゲート１２０と、第１導入ゲート駆動装置１３０と、第１導入水車１４０と、第１導入発電機１５０と、ベアリングホルダ１４３と、を備える。
【0114】
第１導入ゲート１２０は、鉛直方向に移動可能となるように、一対の柱部材１１０の間に設けられている。第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０が下りた状態で導入水路２２を遮断し、第１導入ゲート１２０が上がった状態で第１導入ゲート１２０の下方を水が通過するように設けられている。
【0115】
第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０が上がっている場合に、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように、柱部材１１０に設けられている。具体的には、第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０が上がった状態で、第１導入水車回転軸１４１が第１導入ゲート１２０の下縁と同じ高さになり、第１導入水車１４０の下縁が狭義の導入水路２２の底面よりも少し高くなるように、柱部材１１０に設けられている。第１導入水車１４０は、水平方向へ延びている一対のブラケット１４２によって、回転可能に、柱部材１１０に設置されている。
【0116】
第２実施形態の第２変形例では、図１７に示す第２導入発電処理のステップＳ２４０において、第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０の下縁の高さが、第１導入水車回転軸１４１と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0117】
第２実施形態の第２変形例では、図２２に示す第３導入発電処理のステップＳ４３０において、第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０の下縁の高さが、第１導入水車回転軸１４１と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0118】
図２８は、第２実施形態の第２変形例における第１排出水門５０の斜視図である。第１排出水門５０は、一対の柱部材１１０と、第１排出ゲート３２０と、第１排出ゲート駆動装置３３０と、第１排出水車３４０と、第１排出発電機３５０と、ベアリングホルダ３４３と、を備える。
【0119】
第１排出ゲート３２０は、鉛直方向に移動可能となるように、一対の柱部材３１０の間に設けられている。第１排出ゲート３２０は、第１排出ゲート３２０が下りた状態で排出水路２４を遮断し、第１排出ゲート３２０が上がった状態で第１排出ゲート３２０の下方を水が通過するように設けられている。
【0120】
第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０が上がっている場合に、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように、柱部材３１０に設けられている。具体的には、第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０が上がった状態で、第１排出水車回転軸３４１が第１排出ゲート３２０の下縁と同じ高さになり、第１排出水車３４０の下縁が狭義の排出水路２４の底面よりも少し高くなるように、柱部材３１０に設けられている。第１排出水車３４０は、水平方向へ延びている一対のブラケット３４２によって、回転可能に、柱部材１１０に設置されている。ベアリングホルダ３４３は、第１排出回転軸を支持するベアリングを、内部に収容している。
【0121】
第２実施形態の第２変形例では、図２０に示す第２排出発電処理のステップＳ３４０において、第１排出ゲート３２０は、第１排出ゲート３２０の下縁の高さが、第１排出水車回転軸３４１と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0122】
第２実施形態の第２変形例では、図２４に示す第３排出発電処理のステップＳ５３０において、第１排出ゲート３２０は、第１排出ゲート３２０の下縁の高さが、第１排出水車回転軸３４１と同程度の高さになる位置まで上げられることが好ましい。
【0123】
以上で説明した第２実施形態の第２変形例における水門管理システム１０によれば、第２実施形態における水門管理システム１０と同様にして、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0124】
Ｇ．第２実施形態の第３変形例：
第２実施形態の第３変形例では、導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門５０の構成が、第２実施形態と異なる。導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
第２実施形態の第３変形例では、導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門５０の構成が、第２実施形態と異なる。導入水路２２、排出水路２４、第１導入水門３０、および第１排出水門以外の水門管理システム１０の各部の構成は、第２実施形態における水門管理システム１０と同じである。
【0125】
第２実施形態の第３変形例では、導入水路２２および排出水路２４の形状は、第１実施形態と同じである。すなわち、導入水路２２および排出水路２４には、堰２６と溝部２７のいずれも設けられていない。
【0126】
図２９は、第２実施形態の第３変形例における第１導入水門３０の斜視図である。図２９では、第１導入水門３０を水が通過する方向が、白抜きの矢印で示されている。第１導入水門３０は、一対の柱部材１１０と、第１導入ゲート１２０と、第１導入ゲート駆動装置１３０と、第１導入水車１４０と、第１導入発電機１５０と、水車連結部材９４２と、を備える。
【0127】
第１導入ゲート１２０は、鉛直方向に移動可能となるように、一対の柱部材１１０の間に設けられている。第１導入ゲート１２０は、第１導入ゲート１２０が下りた状態で導入水路２２を遮断し、第１導入ゲート１２０が上がった状態で第１導入ゲート１２０の下方を水が通過するように設けられている。
【0128】
第１導入水車１４０は、水車連結部材９４２によって、第１導入ゲート１２０に連結されている。水車連結部材９４２の上端は、ピン９４３によって、第１導入ゲート１２０の裏面に連結されている。水車連結部材９４２は、ピン９４３の軸線である軸線ＡＸを中心として回転可能に設けられている。軸線ＡＸの沿う方向は、水平面内で、第１導入水門３０を水が通過する方向に直交する方向である。水車連結部材９４２の下端は、第１導入水車１４０に固定されている。
【0129】
第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０が上がっている場合に、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車回転軸１４１を中心として回転するように設けられている。
【0130】
【0131】
図３０は、第１導入ゲート１２０が下ろされた状態を示す図である。第１導入ゲート１２０が下ろされた状態では、導入水路２２は、第１導入ゲート１２０によって遮断される。このとき、第１導入水車１４０は、導入水路２２の底に接触しており、回転しない。
【0132】
第１導入ゲート１２０には、伸縮部材９４４が設けられている。伸縮部材９４４は、その一端が第１導入ゲート１２０の裏面に固定されており、その他端が水車連結部材９４２に固定されている。伸縮部材９４４は、第１導入ゲート１２０が上げられた場合に、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車１４０が回転できない位置まで移動することを防ぐために設けられている。伸縮部材９４４は、例えば、引張ばねである。また、第１導入ゲート１２０の裏面には、ストッパ９４５が設けられている。ストッパ９４５は、第１導入ゲート１２０の裏面において、伸縮部材９４４の上方に固定されている。ストッパ９４５は、第１導入ゲート１２０が上げられた場合に、第１導入ゲート１２０と第１導入水車１４０が接触することを防ぐために設けられている。なお、水車連結部材９４２の下端には、重り９４６が、第１導入水車回転軸１４１回りに回転可能となるように取り付けられていてもよい。水車連結部材９４２に重り９４６が取り付けられている場合、第１導入ゲート１２０には、伸縮部材９４４が設けられていなくてもよい。
【0133】
図３１は、第１導入ゲート１２０が上げられた状態を示す図である。この状態では、第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車回転軸１４１を中心として回転する。第１導入ゲート１２０が上げられた状態では、水車連結部材９４２は、ストッパ９４５に接触する。
【0134】
第２実施形態の第３変形例では、第１排出水門５０は、図２９に示す第１導入水門３０と同様に構成される。第１排出ゲート３２０は、第１排出ゲート３２０が下りた状態で排出水路２４を遮断し、第１排出ゲート３２０が上がった状態で第１排出ゲート３２０の下方を水が通過するように設けられる。第１排出水車３４０は、第１導入水車１４０と同様に、水車連結部材９４２によって、第１排出ゲート３２０の裏面に連結される。第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０が上がっている場合に、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車回転軸３４１を中心として回転するように設けられる。
【0135】
以上で説明した第２実施形態の第３変形例における水門管理システム１０によれば、第２実施形態における水門管理システム１０と同様にして、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0136】
Ｈ．第３実施形態（第２導入排出発電処理と第３導入排出発電処理を実行）：
第３実施形態における水門管理システム１０の構成は、第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例のいずれかの水門管理システム１０の構成と同じである。
第３実施形態における水門管理システム１０の構成は、第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例のいずれかの水門管理システム１０の構成と同じである。
【0137】
（第２導入排出発電処理：水田の水温が予め定められた範囲内）
図３２は、第２導入排出発電処理の工程図である。第２導入排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水路水位計９５によって計測された第１導入水門３０よりも上流の水路の水位が、発電位置における第１導入ゲート１２０の下端の高さよりも高く、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、発電位置における第１排出ゲート３２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。
図３２は、第２導入排出発電処理の工程図である。第２導入排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲内であり、かつ、水路水位計９５によって計測された第１導入水門３０よりも上流の水路の水位が、発電位置における第１導入ゲート１２０の下端の高さよりも高く、かつ、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、発電位置における第１排出ゲート３２０の下端の高さよりも高い場合に、実行される。
【0138】
ステップＳ６１０において、制御装置７０は、水田水位計９７によって計測された水田２０の水位が、予め定められた水位よりも高いか否かを判定する。水田２０の水位が予め定められた水位よりも高いと判定された場合、ステップＳ６２０において、図２０に示す第２排出発電処理が実行される。水田２０の水位が予め定められた水位よりも低いと判定された場合、ステップＳ６３０において、図１７に示す第２導入発電処理が実行される。
【0139】
（第３導入排出発電処理：水田の水温が予め定められた範囲外）
図３３は、第３導入排出発電処理の工程図である。第３導入排出発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行うと同時に、水田２０から低位側水路２３に水を排出しつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３導入排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。なお、図２２に示す第３導入発電処理、および、図２４に示す第３排出発電処理と同様の処理が実行される部分については、同一の符号を付記し、説明を省略する。
図３３は、第３導入排出発電処理の工程図である。第３導入排出発電処理は、高位側水路２１から水田２０に水を供給しつつ、第１導入水車１４０を用いて発電を行うと同時に、水田２０から低位側水路２３に水を排出しつつ、第１排出水車３４０を用いて発電を行い、バッテリー８５を充電させる処理である。第３導入排出発電処理は、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、実行される。なお、図２２に示す第３導入発電処理、および、図２４に示す第３排出発電処理と同様の処理が実行される部分については、同一の符号を付記し、説明を省略する。
【0140】
ステップＳ４３０で第１導入ゲート１２０が発電位置まで上げられ、ステップＳ４２０で第２導入ゲート２２０が上げられることで、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって第１導入水車１４０が回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入ゲート１２０および第２導入ゲート２２０が上げられることで、高位側水路２１から導入水路２２を通して水田２０に水が供給される。
【0141】
ステップＳ５３０で第１排出ゲート３２０が発電位置まで上げられ、ステップＳ４２０で第２排出ゲート４２０が上げられることで、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって第１排出水車３４０が回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出ゲート３２０および第２排出ゲート４２０が上げられることで、水田２０の水が排出水路２４を通して低位側水路２３へ排出される。
【0142】
以上で説明した第３実施形態における水門管理システム１０によれば、検知部９０がバッテリー８５の充電状態が悪いことを検知した場合に、水田２０の水温の計測値と、高位側水路２１または水田２０の水位の計測値によって、第２導入排出発電処理または第３導入排出発電処理が実行される。第２導入排出発電処理および第３導入排出発電処理では、第１導入ゲート１２０の下方を通過する水流によって、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。第１導入発電機１５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。また、第２導入排出発電処理および第３導入排出発電処理では、第１排出ゲート３２０の下方を通過する水流によって、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。第１排出発電機３５０が発電した電力は、バッテリー８５に蓄電される。
【0143】
以上のようにして、水門管理システム１０は、導入水路２２の水流、および、排出水路２４の水流を利用して、電力を自家発電することで、制御装置７０に電力を供給するバッテリー８５の充電状態を改善できる。そのため、水門管理システム１０を稼働させる電力を自家発電することができ、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量を補うことができる。
【0144】
また、本実施形態では、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が悪いことが検知され、かつ、水田水温計９８によって計測された水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、第３導入排出発電処理が実行される。そのため、水田２０の水温が予め定められた範囲を外れている場合に、水田２０の水を入れ替えることができる。
【0145】
Ｉ．第４実施形態（複数の第１導入水門および複数の第１排出水門を備える形態）：
第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例では、水門管理システム１０は、導入水路２２に１つの第１導入水門３０を備える。これに対して、第４実施形態では、水門管理システム１０は、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備える。また、第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例では、水門管理システム１０は、排出水路２４に１つの第１排出水門５０を備える。これに対して、第４実施形態では、水門管理システム１０は、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える。
第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例では、水門管理システム１０は、導入水路２２に１つの第１導入水門３０を備える。これに対して、第４実施形態では、水門管理システム１０は、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備える。また、第２実施形態およびその第１変形例から第３変形例では、水門管理システム１０は、排出水路２４に１つの第１排出水門５０を備える。これに対して、第４実施形態では、水門管理システム１０は、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える。
【0146】
図３４は、第４実施形態における導入水路２２を横から見た図である。複数の第１導入水門３０は、第２導入水門４０よりも高位側水路２１に近い側に設けられる。
【0147】
図３５は、第４実施形態における第２導入発電処理の工程図である。ステップＳ７１０において、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を下げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、最も上流側に位置する第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０が既に下がっている場合は、ステップＳ７１０は実行されなくてもよい。
【0148】
ステップＳ７２０において、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１導入水門３０以外の第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を上げるように、それぞれの第１導入水門３０に備えられた第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。また、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を上げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。最も上流側に位置する第１導入水門３０以外の第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０、および、第２導入ゲート２２０が上げられると、最も上流側に位置する第１導入水門３０と第２導入水門４０の間に貯留されていた水が水田２０に流出する。なお、上述した第１導入ゲート１２０および第２導入ゲート２２０が既に上がっている場合は、ステップＳ７２０は実行されなくてもよい。
【0149】
ステップＳ７３０において、制御装置７０は、全ての第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を下げるように、第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。すなわち、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１導入水門３０以外の第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を下げるように、それぞれの第１導入水門３０に備えられた第１導入ゲート駆動装置１３０の駆動回路７１に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。また、制御装置７０は、第２導入ゲート２２０を下げるように、第２導入ゲート駆動装置２３０の駆動回路７２に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0150】
ステップＳ７４０において、制御装置７０は、導入水路２２において上流側に設けられた第１導入水門３０から、導入水路２２において下流側に設けられた第１導入水門３０の順に、それぞれの第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を発電位置まで上げるように、それぞれの第１導入水門３０が備える第１導入ゲート駆動装置１３０を制御する。検知部９０は、１つの第１導入ゲート１２０が発電位置まで上げられる毎に、バッテリー８５の充填状態を検知する。検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が改善されたことが検知された場合、制御装置７０は、次に開かれるべき第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０を上げるように第１導入ゲート駆動装置１３０を制御しない。すなわち、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が改善されたことが検知された後は、第１導入ゲート１２０は上げられない。１つ以上の第１導入水門３０が備える第１導入ゲート１２０が上げられた場合、最も上流側の第１導入水門３０と、導入水路２２において閉じられている水門のうち最も上流側の水門との間に水が満たされるまで、上げられた第１導入ゲート１２０の下方を水が通過することで、第１導入水車１４０が第１導入水車回転軸１４１を中心として回転し、第１導入発電機１５０が発電を行う。
【0151】
図３６は、第４実施形態における排出水路２４を横から見た図である。複数の第１排出水門５０は、第２排出水門６０よりも水田２０に近い側に設けられる。
【0152】
図３７は、第４実施形態における第２排出発電処理の工程図である。ステップＳ８１０において、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を下げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。なお、最も上流側に位置する第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０が既に下がっている場合は、ステップＳ８１０は実行されなくてもよい。
【0153】
ステップＳ８２０において、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１排出水門５０以外の第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を上げるように、それぞれの第１排出水門５０に備えられた第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。また、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を上げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。最も上流側に位置する第１排出水門５０以外の第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０および第２排出ゲート４２０が上げられると、最も上流側に位置する第１排出水門５０と第２排出水門６０の間に貯留されていた水が低位側水路２３に流出する。なお、上述した第１排出ゲート３２０および第２排出ゲート４２０が既に上がっている場合は、ステップＳ８２０は実行されなくてもよい。
【0154】
ステップＳ８３０において、制御装置７０は、全ての第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を下げるように、第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。すなわち、制御装置７０は、最も上流側に位置する第１排出水門５０以外の第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を下げるように、それぞれの第１排出水門５０に備えられた第１排出ゲート駆動装置３３０の駆動回路７３に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。また、制御装置７０は、第２排出ゲート４２０を下げるように、第２排出ゲート駆動装置４３０の駆動回路７４に位置指令を送信し、サーボモータ１３１を駆動させる。
【0155】
ステップＳ８４０において、制御装置７０は、排出水路２４において上流側に設けられた第１排出水門５０から、排出水路２４において下流側に設けられた第１排出水門５０の順に、それぞれの第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を発電位置まで上げるように、それぞれの第１排出水門５０が備える第１排出ゲート駆動装置３３０を制御する。検知部９０は、１つの第１排出ゲート３２０が発電位置まで上げられる毎に、バッテリー８５の充填状態を検知する。検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が改善されたことが検知された場合、制御装置７０は、次に開かれるべき第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０を上げるように第１排出ゲート駆動装置３３０を制御しない。すなわち、検知部９０によってバッテリー８５の充電状態が改善されたことが検知された後は、第１排出ゲート３２０は上げられない。１つ以上の第１排出水門５０が備える第１排出ゲート３２０が上げられた場合、最も上流側の第１排出水門５０と、排出水路２４において閉じられている水門のうち最も上流側の水門との間に水が満たされるまで、上げられた第１排出ゲート３２０の下方を水が通過することで、第１排出水車３４０が第１排出水車回転軸３４１を中心として回転し、第１排出発電機３５０が発電を行う。
【0156】
以上で説明した第４実施形態における水門管理システム１０は、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備える。そのため、導入水路２２には、複数の第１導入水車１４０および第１導入発電機１５０が配置される。したがって、水門管理システム１０が導入水路２２に１つの第１導入水門３０を備える場合と比べて、第２導入発電処理における水門管理システム１０の発電量を増加させることができる。そのため、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量をより多く補うことができる。
【0157】
また、本実施形態では、水門管理システム１０は、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える。そのため、排出水路２４には、複数の第１排出水車３４０および第１排出発電機３５０が配置される。したがって、水門管理システム１０が排出水路２４に１つの第１排出水門５０を備える場合と比べて、第２排出発電処理における水門管理システム１０の発電量を増加させることができる。そのため、自家発電した電力によって太陽光発電装置７５の発電量をより多く補うことができる。
【0158】
Ｊ．他の実施形態：
（Ｊ－１）第４実施形態では、水門管理システム１０は、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備え、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える。これに対して、水門管理システム１０が、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備える場合、排出水路２４に備える第１排出水門５０は１つであってもよい。また、水門管理システム１０が、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える場合、導入水路２２に備える第１導入水門３０は１つであってもよい。
（Ｊ－１）第４実施形態では、水門管理システム１０は、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備え、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える。これに対して、水門管理システム１０が、導入水路２２に複数の第１導入水門３０を備える場合、排出水路２４に備える第１排出水門５０は１つであってもよい。また、水門管理システム１０が、排出水路２４に複数の第１排出水門５０を備える場合、導入水路２２に備える第１導入水門３０は１つであってもよい。
【0159】
（Ｊ－２）上記実施形態では、導入水路２２および排出水路２４は、コンクリート製である。これに対して、導入水路２２および排出水路２４は、水田２０の粘土で形成されてもよい。
【0160】
（Ｊ－３）上記実施形態では、第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０の裏面に設けられている。これに対して、第１導入水車１４０は、第１導入ゲート１２０の表面に設けられてもよい。
【0161】
（Ｊ－４）上記実施形態では、第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０の裏面に設けられている。これに対して、第１排出水車３４０は、第１排出ゲート３２０の表面に設けられてもよい。
【0162】
本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0163】
１０…水門管理システム、２０…水田、２１…高位側水路、２２…導入水路、２３…低位側水路、２４…排出水路、２６…堰、２７…溝部、３０…第１導入水門、４０…第２導入水門、５０…第１排出水門、６０…第２排出水門、７０…制御装置、７１，７２，７３，７４…駆動回路、７５…太陽光発電装置、８０…ＡＣ／ＤＣ変換器、８５…バッテリー、８６…ＤＣ／ＡＣ変換器、９０…検知部、９５…水路水位計、９６…水路水温計、９７…水田水位計、９８…水田水温計、１１０…柱部材、１１１…梁部材、１２０…第１導入ゲート、１２１…第１導入開口部、１２２…ボールナット、１３０…第１導入ゲート駆動装置、１３１…サーボモータ、１３２…カップリング、１３３…ねじ軸、１３４…エンコーダ、１３５…出力軸、１４０…第１導入水車、１４１…第１導入水車回転軸、１４２…ブラケット、１４３…ベアリングホルダ、１５０…第１導入発電機、２２０…第２導入ゲート、２３０…第２導入ゲート駆動装置、３１０…柱部材、３２０…第１排出ゲート、３２１…第１排出開口部、３３０…第１排出ゲート駆動装置、３４０…第１排出水車、３４１…第１排出水車回転軸、３４２…ブラケット、３４３…ベアリングホルダ、３５０…第１排出発電機、４２０…第２排出ゲート、４３０…第２排出ゲート駆動装置、９４２…水車連結部材、９４３…ピン、９４４…伸縮部材、９４５…ストッパ、９４６…重り
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】