JPS6339865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は土壌水分指示器に関するものである。

栽培植物を適切に育てるには過給水のない適切
な給水が必要である。給水は屋内で生育する植物
に対してだけでなく、多くの場合、屋外で生育す
る植物に対して雨水を補うためにも必須である。
然しながら、植物が多過ぎる水を受取る場合に
は、根腐れが発生し、その結果衰弱し、死に至る
こともある。

多過ぎる水を一度に植物に与える過給水は例え
ば屋内植物に対する排水孔のような適切な排水手
段を設けることにより容易に防ぐことができる。
このような排水孔によつて、土壌に吸収されない
過剰の水を土壌および植物の根の生育面積からに
じみ出させることができる。このような排水孔の
ある鉢には通常、このような水を集める外部容器
がある。その代理に、土壌の下の鉢の底に岩石そ
の他の材料の層を置くことにより排水させること
もできる。

上記の方法によるような適切な排水手段をそな
えた植物又は地上で栽培する植物は、一度に多過
ぎる水を受取ることによつてでなく、余りに多く
の頻度で給水を受けることにより、過給水の害を
こうむることがある。従つて、植物を鉢植えする
土壌を給水と次の給水の間に十分に乾燥させるこ
とが植物生育の専問家によつて通常、推奨されて
いる。このことは大多数の裁培植物に対する経験
的通則である。長時間、実質上乾燥状態で保持さ
れる多肉植物類とか、絶えず湿つた土壌に保持さ
れるシダ類のような例外もあるが、大ていの植物
は乾燥させてから間もなく十分な給水を受取時に
最も良く繁茂する。

給水間の適切な時間間隔（以後、湿―乾土壌サ
イクルと称する）は多くの要因によつて変化す
る。それは個々の植物の特性によつて変化し、ま
た植物の根が取上げる水の量は植物の齢だけでな
く一年の時期によつても左右される。大ていの植
物は冬季の間は水需要の少ない時期を経過する。
他の要因は根の周囲の土壌の組成である。土壌が
異なれば保持する水の量も異なる。環境条件も土
壌から水の蒸発速度に影響することによつて湿―
乾サイクルを変えることができる。これらの環境
条件には大気の温度と湿度のような要因も含まれ
る。

任意の個々の植物に対する適切な給水時間の決
定には、その植物の観察ないし土壌の含水量の試
験のいずれか又は両者が必要である。植物の葉は
植物が水を欲しがつている時垂れ下ることが多
い。一方、植物に過給水した場合にも葉が垂れ下
ることがある。従つて、植物の観察だけに頼つて
適切な給水時間を決定することは、とりわけ、植
物栽培に該博な経験をもたない人たちにとつて実
用的ではない。

植物の水需要を決定する第二の方法としての、
地表に触れて土壌を試験する方法も必ずしも信頼
できる方法ではない。何故ならば上層は地表から
の蒸発のため下層より一層速く乾燥する傾向があ
るからである。従つて、まさしくその地表の下の
土壌を試験することが土壌水分を決定する最も好
ましい方法である。この種の手による試験は土壌
を繰返しかき廻す必要があるので、多数の植物に
対してこの方法を適用する必要がある場合には、
不当に時間を消費することになる。

ずばり地表の下の土壌の含水量を目による観察
によつて測定する装置が知られているが、家庭又
は事務所又は庭園において使用するには重大な欠
点がある。これらの公知の装置は二つの範ちゆう
が考えられる。第一の範ちゆうには、米国特許第
2801538号、米国特許第2878671号、米国特許第
3026718号および米国特許第3045477号に開示され
たもののような複雑な水分計が含まれる。これら
の水分計指示器は浸透圧のような可変のものを測
定することにより土壌の水分を決定する。これら
は感度の良い計器であつて、見掛けには耐久性が
あるが、余りに高価であつて時たま家庭又は庭園
で使用するには実用的ではない。

指示器の第二の範ちゆうには米国特許第
3824844号に開示された装置の如きものが含まれ
る、これらは高価でなく、概してプラスチツク層
で掩われた親水性材料を用いており、該層は中に
孔がうがつてあつて土壌水分が小量のその親水性
材料に近づけるようになつている。これらの装置
は、その一部を植物の周囲の土壌に挿入した時、
その親水性材料の含水量が土壌の含水量に比例す
るようになつている。親水性材料又はその一部は
化学的に処理されていて含水量の変化につれて色
を変えるようになつている。この材料の色を目で
観ると含水率がわかるようになつている。これら
の装置は親水性材料の一部が直接、土壌中にある
生物に対して露出しているので、多分、土壌中に
ある生物により、劣化される。これらの装置も、
水分変化に対しゆつくりと反応することがわかつ
ている。

本発明は屋内屋外の鉢植えの植物の両者および
庭園の植物の湿―乾サイクルを決定する際の使用
に特に適した水分指示器を提供する。本発明は
又、製造費が高くなく、しかも水分指示材が直接
土壌と接触することにより生ずる劣化を受けるこ
とのない土壌水分指示器を提供する。更に本発明
は取付けが簡単で時たまの目視観察によりすぐ出
来る指示器を提供する。更に又本発明は長期にわ
たつて信頼できかつ植物の水需要を精確に反映す
る土壌水分指示器を提供する。

本発明は含水量とともに色を適切に変えるよう
に化学的に処理された吸着材を利用する。このよ
うな材料は、例えば、湿つた大気にさらされた
時、色が桃色に見え、湿りの少ない大気にさらさ
れた時には色が青色に見える塩化コバルトを含む
組成物をしみこませた水吸収支持材のシートであ
ると好都合である。コバルト化合物を水分指示薬
として使用することは当該技術において周知であ
る、例えば米国特許第2460071号、米国特許第
2460073号、米国特許第2580737号および米国特許
第3246758号中で論ぜられている。吸着材中のコ
バルト化合物の含有量および他の薬品の存在は、
色変化に作用する水分量のみならず、色変化を起
させる時間に関して、水分に対する感受性をもた
らすことができる。従つて、本発明において用い
られる指示薬材料の特殊な組成物は本発明のもう
一つの特色である。

その使用指示薬は、植物の土壌が十分に給水さ
れるまで、湿―乾サイクルの湿段階を指示する桃
色にならないことが本発明によつて重要である。
それ故、本発明の好ましい実施態様においては、
指示薬が色を変えるところの湿度水準を高める薬
剤を指示薬紙中に混ぜる。

本発明の概括的な目的は、使用が簡単で実用的
であるだけでなく土壌中の生物による劣化のない
高価でなくかつ精確な土壌水分指示器を提供する
ことである。

本発明の他の目的は以下の記述および添付の図
面にかんがみ明らかになるであろう。

図面において、本発明の１実施態様としての水
分指示器が第１図中、数字１０により概括的に示
されている。この指示器には、実質上円筒形で上
室１４を支持する下室１２が含まれる。第３図と
第４図において最も良くわかるように、上記の下
室と上室を相互に連通する通路１６が膜１８によ
り完全にカバーされている。膜１８は下室の湿度
に応答して色を変える水分指示薬組成物を含有し
ている。第１ないし４図に示した上室は、支持カ
ラー２０および外周がカラー２０の側面内にきつ
ちりはまる寸法になつているキヤツプ２４によつ
て構成されている。更に第１，３および４図に示
したように、保持壁３０も上記カラーにより支持
され、指示薬材料１８を包囲して、該薬材が側方
に移動するのを抑止している。

カラー２０、膜１８のシートおよび膜保持壁３
０はいずれも円形として図示されてる。勿論、他
の型、例えば角型又はダイヤモンド型又は意匠を
こらしたパターンなども使用でき、なお本発明の
範囲内にあることは明らかである。上記保持壁の
型と膜層の型との関係は指示薬材料が有効に保持
される如きものでありさえすればよい。保持壁３
０は連続壁でなくてもよい。側方への移動を防ぐ
適当なノツチ又はフランジ或は任意の他の保持手
段を使用できる。膜がその中に置かれる上室１４
を構成している本体の型と形状を第１図にわかり
易く示しているが、第１図に示した装置の対称も
空気の移動を容易にするので本発明の好ましい１
実施様である。

吸着材膜１８は、本発明によれば、土壌の地表
より上に置かれ、少なくとも一部が透明になつて
いる上室１４内に入れることにより土壌との接触
から防がれている。吸着材膜は、その１部が上室
下面内の開孔１６を横断して延びるように置かれ
る。この開孔１６は上室１４を下室１２に相互に
連通し、この下室はこの装置のステム部分
（stem portion）の軸空腔の形状であることがで
きる。

本発明は大まかに述べると、指示薬組成物を支
持している吸着材膜により実質上カバーされた通
路によつて相互に連通している二室である。上室
１４は指示薬材料を見易くするように一部が透明
になつている。本発明の一つの好ましい実施態様
においては、上室１４には例えば空気孔３２のよ
うな、外気への通気孔があけてある。下室は底開
孔２６をそなえ、土壌中に挿入し、土壌の含水量
が土壌の表面より下の点で試験されるようになつ
ている。

下室１２は実質上、上室１４を支持する円筒又
はステムの形状であることができ、ステムの円筒
型のおかげで容易に土壌中に挿入されあるいは土
壌から除去される。ステム内の下室は上室よりも
より小さい流路断面１２を有する。

装置１０のステム部分１２はその長さの実質的
な部分に沿つて土壌中に挿入される。上室を支持
するステム部分１２は、上記指示薬材料と土壌の
表面より下の深さにある土壌とを相互に連通す
る。指示薬材料１８は上下室を分離し、その両室
中の空気と接触している。従つて、このステム又
は下室１２の中に入つている空気は土壌表面より
下の土壌の含水量と平衡状態になろうとし、従つ
てステム中の空気の含水量又は湿度は地表下の土
壌の含水量の関数として変化する。

上室は、指示薬材料の、周囲の環境の湿度に対
する感受性を避けるため、囲つてもよいが、驚ろ
くべきことは、上室の底の一連の孔の如き、出口
即ち空気孔３２を上室と外気の間に設けると、土
壌の含水量の変化に対する指示薬材料の感受性が
増すことが見出された。大気への通気孔を設けた
上室および地表下の土壌に面する下室及び両室を
相互に連絡している指示薬材料を有する水分指示
器は、本発明の更に好ましい１実施態様を含んで
いる。

上述のように、膜１８中にしみこませた指示材
料の組成物は本発明の一つの特徴である。本発明
の指示薬材料は本発明により含水量を決定しよう
とする土壌と直接には接触しない。指示薬材料の
１面は下室内の空気と接触しかつその湿度は指示
薬材料が応答する変数である。

膜１８は吸着性の紙の如き水分吸着性基材を有
する。かかる用途に適した吸取紙は当該技術にお
いて周知である。

このような紙に例えば塩化コバルトの如き水分
指示薬組成物をしみこませると、特別の相対湿度
にさらされた時、目でみられる色変化を生ずる。
吸着材膜は、環境の相対湿度とともに変化する量
の水を吸収し、この水は指示薬又は組成物に作用
して目でみられる色変化を生ずる。

塩化コバルトの色変化は例えば下記式の如き平
衡反応から生ずる： 塩化コバルトは概して、約55％までの大気の相
対湿度にさらされた時青色であり、55％を越える
と桃色になる。変化を起こさせる相対湿度にさら
された際、指示薬の色の変化するのに所要の時間
は、変数のうちでも、湿度に左右される。即ち、
塩化コバルトを含有する指示薬組成物は70％の相
対湿度にさらされた場合よりも90％の場合の方が
一層速く青色から桃色に変化する、たゞしいずれ
の場合にも結局は色の変化を起こす。

第１図の上方キヤツプ２４は全く透明なものと
して図示されており、種々の角度からどのような
色の変化も見られるようになつている。

第１，２および３図に示した上室の支持カラー
２０には孔即ち通気孔３２があり、そのため室は
大気に開放されている。図では、これらの孔を上
室の下壁、支持カラー２０に設けてあるが、この
ような通気孔をどこか他の場所に位置させること
も、本発明により意図されている。

第２図に最もよく示されているが、膜１８の保
持壁３０にはその内周に沿つてノツチ４０が設け
てある。ノツチ４０は膜が上方に移動するのを抑
え、思いがけなく外れることを防いでいる。

第３図は、膜１８が、上室１４及び上室から下
室の開孔２６への通路を形成している下室１２を
相互に連通している実質上中央の通路１６よりも
上に位置していることを最も明瞭に示している。
第３図に最も明瞭に示してあるが、下室１２は、
指示器の土壌中への挿入を容易にしかつ指示器の
ための支持を与える内方にテーパーさせた下部す
なわちジヨイント２８を持つことが好ましい。

第３図は又指示器の土壤中での好ましい位置づ
けを示している、即ち例えば上室１４は土壌表面
より約0.158cmないし0.635cm（約1/16ないし1/4
インチ）上方に配置される。

第４図に示した指示器は第１ないし３図に示し
たものと実質上同じであるが、たゞし上室と周囲
の大気との間の通気孔３２がない。

膜１８は指示薬組成物をしみこませた吸取紙又
は他の吸着性材料のシートであつてもよい。膜に
しみこませる好ましい方法は指示薬組成物を含有
する溶液中に膜を浸漬する方法である。水溶液を
使用できるが、吸着材から後で蒸発させる溶剤は
組成物の溶解度に基づいて選ばれることになる。

本発明において使用される指示薬組成物には塩
化コバルトが含まれる。然しながら、好ましく
は、塩化コバルトは、約80％ないし約90％の範囲
の相対湿度において色の変化を生ずる薬剤と組合
わせて用いられる、例えば、塩化コバルトをチオ
シアン酸カリの如きチオシアン酸塩と組合わせで
使用する。色を増すための塩、例えば塩化ナトリ
ウムや塩化カルシウムを添加することにより他の
陰イオンや陽イオンを含有させるとともに本発明
において意図されている。

吸着性材料を上記の薬品を含有する溶液で飽和
させその後、溶剤を除去する他の方法は当該技術
において周知であり、本発明は指示薬組成物を調
製するどのような個々の事項にも限定されない。

好ましい指示薬組成物は塩化コバルトのチオシ
アン酸塩に対する重量割合によつて最もよく示さ
れる。本発明は、好ましくは１：0.5ないし１：
0.8の範囲の重量比の塩化コバルトとチオシアン
酸カリを含有する組成物の使用を意図している。
塩化コバルト対チオシアン酸カリの重量比が１：
0.6ないし１：0.7のものが本発明のより好ましい
実施態様である。勿論、当量の量の他のチオシア
ン酸塩、例えばナトリウム又はカルシウム塩など
もチオシアン酸カリの代りに用いることができ
る。

本発明を更に、吸取紙に指示薬組成物をしみこ
ませることを開示している下記の実施例により説
明する。

実施例 塩化コバルト28ｇ、塩化ナトリウム15ｇ、塩化
カルシウム（無水）４ｇおよびチオシアン酸カリ
19ｇを水で薄めて全溶液容量を380mlにした溶液
の中に吸取紙を浸漬して適当な指示薬材料をつく
つた。この紙は溶液が両側を掩う様に浸漬され
た。ついで紙を吊して風乾した。

本発明での正確な作動原理は、十分には理解さ
れていないのであるが、ステムにより限定される
下室についての空気の含水量は土壌の含水量の関
数として変化するものと信ぜられる。膜１８上
の、上室と下室の大気の両方にさらされた指示薬
組成物は最高の湿度に応答する。従つて、上記の
紙の１面の湿度が例えば90％であり、他面のそれ
が55％より低い場合には、紙は最高の湿度に応答
し、紙が塩化コバルトを含有する場合には桃色に
なる。この理論は、上室に外気への通気孔を設け
た本発明の実施態様において得られたすぐれた結
果に説明を与えている。植物の土壌に給水した場
合、このような下室中の湿度は70ないし80％以上
であつて、指示薬材料を桃色にする。土壌が乾く
と、下室内の湿度は低下する。上室の通気孔は紙
を“乾燥”させる。紙は水分を大気に蒸発させる
ので、通気孔により一層速く土壌の状態を追跡す
ることができる。換言すると、通気孔は、室内の
水分水準を越えた、紙中のどのような水分も蒸発
させることにより、紙を正確な水分水準に保たせ
ようとする。室内の湿度水準がある水準、例えば
70％よりも低下すると紙は青色になる。指示薬組
成物は大気の相対湿度が約50％ないし65％より低
い場合には湿状態を指示しないので、通常の室湿
度により影響されることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施態様としての水分指示
器の斜視図である。第２図は、第１図の水分指示
器の線２―２に沿つての断面図である。第３図
は、その水分指示器の線３―３に沿つての断面図
である。第４図は、本発明のもう一つの実施態様
としての水分指示器の一部破断側面図である。 １０…水分指示器、１２…下室、１４…上室、
１６…通路、１８…膜、２０…支持つば、２４…
キヤツプ、２６…底開孔、２８…テーパー・ジヨ
イント、３０…保持壁、３２…通気孔、４０…ノ
ツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上室； 下室； 前記下室は底開孔を有し、かつ前記下室内の湿
   度を土壌の湿潤度と関連させるように地表下の土
   壌中に挿入されるようになつており； 前記上室と前記下室とを相互に連通する通路手
   段； 前記下室内の相対湿度が少くとも70％より高く
   なると色変化を生ずる水分指示薬組成物； 前記上室と前記下室とを相互に連通する前記通
   路手段をよぎつて置かれ、かつ前記指示薬組成物
   を支持する水分指示薬支持材；および、 前記上室は前記指示薬組成物の色応答を見るた
   めの透明部分を有すること、 から成る土壌水分指示器。 ２ 支持カラーと該支持カラーの上に置かれた透
   明材料のキヤツプとにより構成され、かつ外気へ
   の通気孔を設けた上室； 底開孔を有し、かつ土壌中に挿入されるように
   なつているシステム部分を設けた下室； 前記上室と前記下室とを相互に連通する通路手
   段； 前記上室と前記下室とを相互に連通する前記通
   路手段を横断して置かれた膜；および、 前記膜に含有され、かつ約70％より上の相対湿
   度に応答して色変化を生ずる指示薬組成物、から
   なる土壌水分指示器。