JPH088440Y2 - 土壌水分測定器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、土壌水分を長期間連続して測定することが
できる水分測定器に関している。

（従来の技術） 従来における土壌水分の測定器は、本願考案者が提案
した実開平１−126550号の考案が知られている。

上記従来例は、空気は通さないが透水性がある素材に
よる中空のポーラスカップ内に水を充填してカップを閉
塞し、カップを土壌中に設置したのちカップ内の水の増
減による水圧の変化をセンサーで読み取り、このセンサ
ーからの電気的な信号により土壌水分を測定するもので
ある。

地表から一定の深さの土壌は不飽和層と称され、この
不飽和層には土粒子間の間隙に水が不飽和状態で存在す
る。土壌中において水を保持する力には吸着力、浸透
力、毛管力があり、これらの作用により降雨の後も水は
土壌中に存在する。前記吸着力は土粒子に吸着している
水分を移動させる力であり、この吸着力は土壌水分の量
によって変化する。すなわち、吸着力は水分が少ないと
きは大きく、逆に水分が多いときは弱い。このような吸
着力の性質を利用して土壌水分の含量を測定する方法が
開発され、上記従来例もこの原理を応用したものであ
る。

ポーラスカップ内に供給する水は脱気水を使用して測
定器内に気泡が発生するのを防止しているが、測定器は
屋外で使用されるために、器内は気泡が発生しやすく、
ごく僅かな気泡であっても測定値に誤差を生じ、正確な
測定値が得られないといった問題があった。この点、上
記従来構造ではセンサーの受感部と水の通路とをチュー
ブで接続したものであったので、測定器内の気泡がチュ
ーブを経てセンサーの受感部に溜りやすく、又、いった
んチューブ内に溜った気泡を排出するのは容易でなかっ
た。

又、土壌水分の測定期間が地球環境調査などでは５〜
６年も継続して行われることが予想される。このように
測定が年間を通して行われるときは、寒冷地での冬期間
は器内の水に不凍液を加えて凍結を防止する必要があ
る。このため、夏期および冬期ごとに水の交換を行う
が、従来技術においては測定器を引き抜かなくては水の
交換ができず、水の交換ならびに器内清掃の作業に手間
取るといった問題がある。

（考案が解決しようとする課題） 本考案は、土壌水分を測定するセンサーの受感部と測
定器に充填する水との接触が確保されており、水中に気
泡が発生した場合でもセンサーの受感部に気泡を溜めな
いため、正確な測定値が得られる土壌水分測定器を提供
することを目的としている。

又、本考案は、測定器を土壌中に設置したのちも器内
の水の交換が容易な水分測定器を提供することを目的と
している。

（課題を解決するための手段） 本考案における上記課題を解決するための手段は、透
明資材による水タンク１と、該水タンク１の下方に導水
管２を介して接続しかつ空気は通さないが透水性のある
資材により形成したポーラスカップ５と、前記水タンク
１の上方に設けた通水路11と、該通水路11と連通させた
検水室10に受感部を臨ませた感圧センサー８と、上記通
水路11の下端部に接続し先端開口部を上記導水管内に臨
ませた注水チューブ12と、上記検水室10の上端部に設け
たコック付きの第１栓体15と、上記水タンク１の上端部
に設けたコック付きの第２栓体17とを具備し、上記感圧
センサー８がハウジング７内に収容されていると共に当
該感圧センサー８に測定値を送信するための信号コード
が結合されていることを特徴とするものであり、又、水
タンク１と導水管２の接続部は、導水管２の接続口３を
Ｏリング４を介して着脱自在に嵌め込んだ構造であるこ
とを特徴としている。

（作用） 水タンク１内に給水すると導水管２およびポーラスカッ
プ５内に水が供給され、測定器内の空気は注水チューブ
12を経て検水室10に圧送され、第１栓体15から放出され
る。水が充填されたら水タンク１及びセンサー部６が地
表から出る状態にして測定器を土壌中に設置する。

土壌水分の状態により、土壌が乾燥していればポーラ
スカップ５内の水が土壌中に吸出し、土壌水分が多いと
きは逆に土壌中の水がカップ内に吸入される。この作用
によりポーラスカップ内の水圧が変化するので、この変
化を感圧センサー８で読み取り土壌水分として測定す
る。

（実施例） 実施例は第１図、第２図に示す構造である。水タンク
１は下端が開口されており、この水タンク１の開口部に
は、導水管２の頂部に設けた接続口３をＯリング４を介
して着脱自在に嵌め込んでいる。又、前記導水管２の先
端にはポーラスカップ５がねじ結合により接続されてい
る。

なお、前記水タンク１は透明資材がよく、又、前記ポ
ーラスカップ５はセラミックスの素焼などのように透水
性はあるが空気は通さない資材がよい。さらに又、前記
導水管２は水分を測定する土壌深さに対応できる長さが
必要であり、0.3〜5.0m程度の範囲で適宜選択された長
さに形成される。

前記水タンク１の上端にはセンサー部６が設けられて
いる。このセンサー部６はハウジング７内に感圧センサ
ー８を収容したものであって、該感圧センサー８の受感
部９は上向きにしてハウジング７の上方に形成した検水
室10に臨ませている。なお、検水室10は透水路11と連通
されており、この通水路11には先端が前記導水管２又は
ポーラスカップ５に至る注水チューブ12が接続されてい
る。従って、前記水タンク１と前記検水室10は注水チュ
ーブ12を経て連通している。

又、前記感圧センサー８には信号コード13が接続され
ていて、この信号コード13が測定装置の制御部と接続さ
れている。この他、前記感圧センサー８にはエアチュー
ブ14が接続されていて、センサーの室内を大気圧に保持
している。

一方、前記検水室10の上壁は中央部が高くなる傾斜面
10aに形成されており、又、前記ハウジング７の上端中
央部に検水室10の傾斜面頂部と通じる第１栓体15が設け
られており、該第１栓体15はコック16によって開閉され
るようになっている。さらに又、前記水タンク１の上部
に第２栓体17が設けられ、該第２栓体17もコック18で開
閉されるものである。

実施例は上記の構造であって、測定器に供給する水は
脱気水を使用する。まず、第２栓体17から水タンク１内
に給水する。水を供給するときは第１栓体15のコック16
を開放にする。これにより導水管２ないしはポーラスカ
ップ５内の空気は注水チューブ12を経て検水室10内に圧
送され第１栓体15から外部に放出される。水を供給して
第１栓体15から水が注水するようになれば測定器内に水
が充填されたことになるので、第１栓体15から水があふ
れ出たことを確認して第１及び第２栓体15,17を閉め
る。

測定器は水タンク１が地表から出ている状態になるよ
うに土壌中に埋設する。ポーラスカップ５を土壌中に埋
設するときは、予じめドリル等によって下穴をあけた中
に差込むとカップ先端を損傷しない。なお、前記した測
定器内への水の供給は、測定器を土壌中に設置したのち
に行ってもよい。

水を満たしたポーラスカップ５を土壌中に埋設する
と、土壌水分の状態により、土壌が乾燥していればカッ
プ内の水は土壌中に吸出し、逆に土壌水分が多い場合は
土壌の水がカップ内に吸入される。以後は土壌水分に応
じてカップ内の水が出入し、土壌水分張力に対して平衡
状態を維持する。このようにしてポーラスカップ５の水
の吸出入によってカップ内圧力が変化するので、この圧
力の変化が注水チューブ12を介して検水室10に伝えら
れ、検水室10と接触する感圧センサー８が当該圧力変化
を検出して電気信号に変えて制御機器へ送る。従って、
感圧センサー８から出力される電気的な信号によって土
壌水分を測定することができる。

水タンク１の水は原則として減少することはないが、
水が減少したとき、あるいは水中の気泡が検水室10に溜
ったときは第１栓体15を開口し、第２栓体17から水を補
給すると同時に第１栓体15から空気を排出する。又、気
泡が水タンク１に溜っている場合は、第２栓体17を開口
して第１栓体15から水を補給してタンク内の空気を第２
栓体17から排出する。

土壌水分の測定が長期間連続して行われ、測定器内の
水を交換する必要があるときは、測定器を引き抜かず
に、水タンク１及びセンサー部６のみを導水管２から外
し、器内の清掃および水の交換を行う。

（考案の効果） 本考案は、ポーラスカップ内の水圧の変化を検出する
感圧センサーの受感部をポーラスカップと連通する検水
室に臨ませているので、測定器内で発生する気泡をセン
サー受感部に溜めないものであって、気泡による測定誤
差を解消し正確な測定値を得ることができるものであ
る。

又、本考案は、土中に設置するポーラスカップ並びに
導水管と地表部に設置する水タンク等を着脱自在に結合
しているので、器内の水を交換するときに、導水管を土
壌中に設置したままで水の交換が行えるようになり、こ
のため、導水管が長い測定器においても水の交換が容易
となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体を組み立てた断面図、 第２図は全体の側面図である。 １…水タンク、２…導水管 ３…接続口、４…Ｏリング ５…ポーラスカップ、６…センサー部 ７…ハウジング、８…感圧センサー ９…受感部、10…検水室 11…通水路、12…注水チューブ 13…信号コード、14…エアチューブ 15…第１栓体、16…コック 17…第２栓体、18…コック

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】透明資材による水タンク（１）と、該水タ
   ンク（１）の下方に導水管（２）を介して接続しかつ空
   気は通さないが透水性のある資材により形成したポーラ
   スカップ（５）と、前記水タンク（１）の上方に設けた
   通水路（11）と、該通水路（11）と連通させた検水室
   （10）に受感部を臨ませた感圧センサー（８）と、上記
   通水路（11）の下端部に接続し先端開口部を上記導水管
   （２）内に臨ませた注水チューブ（12）と、上記検水室
   （10）の上端部に設けたコック付きの第１栓体（15）
   と、上記水タンク（１）の上端部に設けたコック付きの
   第２栓体（17）とを具備し、上記感圧センサー（８）が
   ハウジング（７）内に収容されていると共に当該感圧セ
   ンサー（８）に測定値を送信するための信号コードが結
   合されていることを特徴とする土壌水分測定器。
2. 【請求項２】検水室（10）は、上壁の中央部が高くなる
   傾斜面に形成されていることを特徴とする請求項第１項
   記載の土壌水分測定器。
3. 【請求項３】水タンク（１）と導水管（２）の接続部
   は、導水管（２）の接続口（３）をＯリング（４）を介
   して着脱自在に嵌め込んだ構造であることを特徴とする
   請求項第１項記載の土壌水分測定器。