JPH05188070A - 流速測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 主として植物の導管内水分の流速を測定し、
それによってその植物の耐乾機能の解明を図ることを目
的とする。 【構成】 取付座６から所定間隔を開けて突出させた２
本の温度センサー７と、該２本の温度センサー７の間で
且つ該２本の温度センサー７を結ぶ線上で取付座６から
突出させたヒータ８と、前記２本の温度センサー７から
の入力信号に基づきあらかじめ記憶している計算式によ
って流速を計算するプログラムを内蔵したコンピュータ
５とから成る流速測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として植物の導管
内水分の流速を測定する流速測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の地球環境の良好な保全を求める気
運の高まりの中で、とくに砂漠緑化技術の確立が求めら
れている。その一環として植物の耐乾機能の解明は、植
物に与える水をいかに節約しつつ健全な成長を期待でき
るかという課題の解決に欠かせないものである。このよ
うな課題の解決の１つの手段として、植物の導管内の水
分流速を測定することによって、その植物が真に成長に
必要な最小限の水分を計算によって算出し、この算出結
果に基づいて水供給量をコントロールして水の節約でき
る分だけ更に多くの植物を育成することができる方法が
考えられる。従来における植物の導管内の水分流速の測
定機は精度、使い勝手等の点から、不満足なもので、且
つ十分に実用に耐え得るものではなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記事情に
鑑み、ヒートパルス法と称せられる茎内蒸散流の測定方
法の理論を応用して、操作が簡単で且つ測定精度の高い
植物等の導管内水分の流速測定装置を提供するものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の手段は、取付
座から所定間隔を開けて突出させた２本の温度センサー
と、該２本の温度センサーの間で且つ該２本の温度セン
サーを結ぶ線上で取付座から突出させたヒータと、前記
２本の温度センサーからの入力信号に基づきあらかじめ
記憶している計算式によって流速を計算するプログラム
を内蔵したコンピュータとから成るところにある。

【０００５】

【作用】ヒートパルス法は、植物茎にヒートパルスを与
え、ヒートパルスの移動速度を計測することにより、間
接的に茎内蒸散流を測定する方法である。この方法は樹
木や草本類を含むすべての植物に適用できるものであ
る。茎内流に垂直なヒータからの熱輸送式は次式で表さ
れる。 Ｔ＝（Ｈ／４πρｃｋｔ）×ｅｘｐ｛−（ｘ−ｖｔ）2 ／４ｋｔ｝ 1) ここに、Ｔ：上昇温度（℃）， ｘ：ヒーターからの距離（mm）， ｔ：時間（ｓ）， Ｈ：茎に与えた単位長さ当たりの熱量（Ｊ／mm）， ρ：植物茎の密度（mg／mm3 ）， ｃ：植物茎の比熱（J ／mg・℃）, ｋ：植物茎の熱拡散係数（mm2 ／s ）， ｖ：ヒートパルスの速度（mm／s ）である。

【０００６】図４は、X1＝9mm, X2 ＝4mm, H＝0.15J ／
mm, ρ＝0.9mg ／mm3, c ＝0.0025J ／mg・℃, k ＝0.
25mm2 ／s, ヒートパルス速度をそれぞれv ＝0.05／s,
0.20mm／s, 0.50 mm／s として1)式より算定した上昇
温度Ｔの経時変化である。

【０００７】図５に示すように、ヒートパルス法では、
X1, X2における上昇温度の差△T （＝T1-T2 ）が負から
正に転じるのに要する時間toと、上昇温度が最大になる
までに要する時間tmを測定する。X1, X2における上昇温
度が等しいとき（t ＝to）, T1＝T2であるから、ヒート
パルス速度Ｖは1)式より次のように表される。 Ｖ＝（Ｘ１−Ｘ２）／ｔｏ 2)

【０００８】茎内蒸散流が遅い場合（V ＝0 〜0.17mm／
s ）, toの測定精度の方がtmの測定精度より高いので
（図４のV ＝0.05mm／s 参照）,Vは2)式より算出する。
上昇温度が最大となるとき（t ＝tm）, dT／dt＝0 であ
るから、1)式よりヒートパルス速度Ｖは次のように表さ
れる Ｖ＝（Ｘ2 −４ｋｔｍ）の平方根／ｔｍ 3)

【０００９】茎内蒸散流が早い場合（V ≧0.22mm／s
）,tm の測定精度の方がtoの測定精度より高いので
（図４のV ＝0.50／s 参照）, Ｖは3)式より算定する。
V ＝0.17〜0.22mm／s では、to,tm のいずれも正確に
測定されるので（図４のV ≧0.20mm／s 参照）, Ｖの算
定には3), 4)式のどちらを用いても良い。

【００１０】ヒートパルス速度Ｖと茎内蒸散流Ｆの間に
は、次式に示すような比例関係が成立する。 Ｆ＝（ρｃ／ρ1 ｃ1 ）Ｖ＝ｂ・ｖ 4) ここに、Ｆ：茎内蒸散流（mm／s ）, ρ1 ：茎内液の密度（mg／mm3 ）， ｃ1 ：茎内液の比熱（J ／mg・℃）, ｂ：キャリブレーション定数 すなわち、ヒートパルス法は、あらかじめキャリブレー
ションを行っておけば、ヒートパルス速度Ｖを測定する
ことにより、間接的に茎内蒸散流Ｆを測定することが可
能である。

【００１１】

【実施例】この発明の実施例を図１乃至図３に基づいて
説明する。この実施例の流速測定装置１は、植物等２に
取り付ける測定部３と、この測定部３をコントロールす
るコントローラ４と、該コントローラ４を経由して測定
部３で測定したデータを入力してあらかじめ記憶させて
いるプログラムに基づいて演算するコンピュータ５から
なる。前記測定部３は、図２から明らかなように、合成
樹脂成形品などからなる取付座６から所定間隔を開けて
熱電対等からなる２本の温度センサー７が突出して配置
されると共に、該２本の温度センサー７の間で且つこれ
ら２本の温度センサー７を結ぶ直線上には前記取付座６
から突出してヒータ８が設けられている。温度センサー
７及びヒータ８は植物等２内へ差し込んで測定を行うた
めにある程度の強度を要し、又、先端が鋭角に形成され
たものである。このような温度センサー７及びヒータ８
はケーブル９を介してコントローラ４と接続されてい
る。

【００１２】コントローラ４は、複数の測定部３を接続
し得るような接続端子を有している。この実施例では、
１〜８個の測定部３を接続することができ、これらはチ
ャンネル１０によって選択できる。又、コントローラ４
には、０〜９の数値等を入力する入力キー１１及び入力
した数値等を表示する表示部１２などが必要に応じて設
けられている。又、このコントローラ４には測定部３か
らの入力信号をコンピュータ５に転送する出力部が内蔵
されている。コンピュータ５へのデータの転送は、ケー
ブル９によっても電波によるものであってもよい。又、
山岳部のような送電配線がないような場所での使用を可
能ならしめるために、太陽電池の設備をも具備している
ものであればより好ましい。

【００１３】コンピュータ５はコントローラ４から送ら
れてくる信号に基づいて、前記した茎内蒸散流Ｆを計算
して出力する。この出力表示は、例えば図３に示される
ように、チャンネルＮＯ，月日，時刻，Ｘ１（一方の温
度センサーのヒータからの距離），Ｘ２（他方の温度セ
ンサー７のヒータからの距離），Ｋ（植物茎の熱拡散係
数），前記ｔｏ，ｔｍ，Ｖ（ヒートパルス速度）を表示
及び印字する。

【００１４】尚、使用時において測定部３を植物等２へ
取り付けるには、その植物等３がある程度の硬さを有し
ていれば温度センサー７やヒータ８を差し込むだけで固
定できるが、草本類の茎のようにやわらかい場合には、
図１に示すように取付座６に設けたベルト１３などによ
って茎に取付けるようにすればよい。本発明の流速測定
装置は、植物の導管内の水分流速を求める他、動物の体
内水分の流速、密閉された水道管内の水の流速（水漏れ
の有無の調査のため）などにも種々応用できる。

【００１５】

【発明の効果】以上の発明からも明らかなように、この
発明の流速測定装置によると、植物の茎等に温度センサ
ーとヒータを差し込むだけの簡単な操作で、その植物の
導管内の水分流速を正確に測定することができる。従っ
て、砂漠などの植物の耐乾機能の解明をより簡単により
正確に知ることによって、水分供給の節約を図り、限ら
れた水で多くの植物を育成することが可能となるなどに
有効に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の全体説明図。

【図２】測定部の断面説明図。

【図３】コンピュータの出力例。

【図４】ヒートパルスによるＸ１，Ｘ２における上昇温
度の経時変化を示す図。

【図５】ヒートパルス法における測定時間ｔｏ，ｔｍを
示す図。

【符号の説明】

１ 流速測定装置 ５ コンピュータ ６ 取付座 ７ 温度センサー ８ ヒータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取付座から所定間隔を開けて突出させた
   ２本の温度センサーと、該２本の温度センサーの間で且
   つ該２本の温度センサーを結ぶ線上で取付座から突出さ
   せたヒータと、前記２本の温度センサーからの入力信号
   に基づきあらかじめ記憶している計算式によって流速を
   計算するプログラムを内蔵したコンピュータとから成る
   流速測定装置。