JP7217879B2

JP7217879B2 - センサ部材の差込補助装置

Info

Publication number: JP7217879B2
Application number: JP2018238608A
Authority: JP
Inventors: 亮繁田; 圭博川原; 真英千葉; 一仁大山
Original assignee: University of Tokyo NUC
Current assignee: University of Tokyo NUC
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-02-06
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020101405A

Description

本発明は、センサ部材の差込補助装置に関し、詳しくは、土壌に差し込んで土壌の状態量を検出するためのセンサ部材を土壌に差し込む際に用いられるセンサ部材の差込補助装置に関する。

土壌に差し込んで土壌の状態量を検出するためのセンサ部材としては、棒状のパイプの表面に静電容量を測定するための電極が形成されたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このセンサ部材は、長さが５０ｃｍ程度となるように形成されており、頂部に取り付けられた制御装置が土壌に埋まらないように土壌に４０ｃｍ～４５ｃｍ程度差し込んで用いられる。

特開２０１７－１５１０４２号公報

発明者らは、樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ））により幅が５ｃｍ程度、長さが５０ｃｍ程度、厚みが５ｍｍ程度の長板状の板材に電極を印刷したセンサ部材を考案した。このセンサ部材は、土壌を掘り起こすことなく直接差し込みが可能となるように差込端が鋭角になるように形成されている。このセンサ部材や上述のパイプ状のセンサ部材でもセンサ電極と土壌との間に空隙が生じると、センサ感度が低下する。このため、センサ電極と土壌との間に空隙が生じないようにする必要があるが、センサ部材を土壌に差し込む際に差込方向とは異なる方向の力が作用すると、センサ電極と土壌との間に空隙が生じやすくなる。特に長板状のセンサ部材の場合、センサ部材に一時的な湾曲が生じる場合もあり、センサ電極と土壌との間に空隙が生じやすくなる。なお、センサ電極と土壌との間に空隙は、こうしたセンサ部材の差し込み時による場合だけでなく、その後のセンサ部材に作用する外力による振動によっても生じるし、灌水と乾燥による沈着と圧縮とによっても生じる。

本発明のセンサ部材の差込補助装置は、センサ部材のセンサ電極と土壌との間に空隙が生じ難くすることを主目的とする。

本発明のセンサ部材の差込補助装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明のセンサ部材の差込補助装置は、
土壌の状態量を検出するためのセンサ電極が表面に取り付けられて棒状または長板状となるように形成されたセンサ部材を土壌に差し込む際に用いられるセンサ部材の差込補助装置であって、
土壌の上面に設置する台座部を有し、
前記台座部には、前記センサ部材を摺動可能に挿入可能な所定長さの差込孔が形成されている、
ことを特徴とする。

この本発明のセンサ部材の差込補助装置では、台座部を土壌の上面に設置し、台座部に形成された所定長さの差込孔にセンサ部材を摺動させながらセンサ部材を土壌に差し込む。この際、センサ部材に差込方向とは異なる力を作用させても差込孔の内側側面からの反力によりその力は打ち消されるから、土壌中のセンサ部材には差込方向のみの力だけが作用する。このため、センサ電極と土壌との間に空隙は生じ難くなる。この結果、センサ電極と土壌との間に空隙が生じることによるセンサ感度の低下を抑制することができる。

こうした本発明のセンサ部材の差込補助装置において、前記差込孔は垂直に対して３０度以内の所定角度をもって形成されているものとしてもよい。こうすれば、センサ部材は土壌に所定角度をもって差し込まれる。土壌の乾燥等により収縮が生じても、センサ部材には、センサ部材やこれの頂部に取り付ける制御装置の荷重によりセンサ部材に転倒する方向の力が作用するため、センサ電極と土壌との間に空隙は生じ難くなる。これにより、センサ感度の低下を抑制することができる。

また、本発明のセンサ部材の差込補助装置において、前記台座部の下部には、土壌に差し込まれたときに土壌を前記差込孔側に押圧するスパイクが取り付けられているものとしてもよい。スパイクが土壌を差込孔側に押圧するから、差込孔から差し込まれたセンサ部材と土壌はより密着するようになる。これにより、センサ電極と土壌との間に空隙は生じ難くし、センサ感度の低下を抑制することができる。もとより、センサ部材を差し込む際に台座部が横ずれするのを抑制することができる。

実施形態の差込補助装置２０とセンサ部材１０と制御装置１６との構成の概略を示す説明図である。図１のＡ－Ａ平面における差込補助装置２０の断面を示す断面図である。実施形態の差込補助装置２０を用いてセンサ部材１０を土壌５に差し込んでいる様子の一例を示す説明図である。土壌センサを土壌に取り付けた後に外力による振動や灌水・乾燥による沈着・圧縮などによりセンサ部材１０と土壌との間に空隙が生じたときの様子の一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、実施形態の差込補助装置２０とセンサ部材１０と制御装置１６との構成の概略を示す説明図である。

センサ部材１０は、樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ））により幅が５ｃｍ程度、長さが５０ｃｍ程度、厚みが５ｍｍ程度の長板状の板材に電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂや図示しない配線などを印刷して構成されている。センサ部１０の頂部（図中、上部）は、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂからの配線に接続された接続端子を有する雄型のコネクタ１４として構成されている。

制御装置１６と、図示しないが、マイクロコンピュータを中心として構成されており、図示しないが、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂの静電容量に基づいて土壌中の水分量などを検出する制御部と、検出した水分量などを通信網を介して外部のコンピュータに送信する送信装置と、各部に電力を供給するバッテリと、を備える。また、制御装置１６の下部には、センサ部材１０の頂部に設けられたコネクタ１４の接続端子と接続可能な接続端子が取り付けられた雌型のコネクタ１８が形成されており、コネクタ１８にセンサ部材１０のコネクタ１４を差し込むことにより、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと制御装置１６との電気的な接続を行なうことができる。

差込補助装置２０は、樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタラート(ＰＥＴ）など）により形成されており、土壌の表面に設置する台座部２２と、センサ部材１０を差し込むために台座部２２を貫通する差込孔２５が形成された差込部２４と、台座部２２の下部に差込孔２５と略平行となるように下方に突出するスパイク部２６と、により構成されている。図２は図１のＡ－Ａ平面における差込補助装置２０の断面を示す断面図である。差込孔２５は、図１および図２に示すように、センサ部材１０を挿入したときに摺動するように、且つ、鉛直に対して３０度以下、好ましくは１５度以下の所定角度（５度や１０度など）の傾斜をもって、長さが７ｃｍとなるように形成されている。

図３は、実施形態の差込補助装置２０を用いてセンサ部材１０を土壌５に差し込んでいる様子の一例を示す説明図である。まず、差込補助装置２０の台座部２２の下面が土壌の上面と一致するまでスパイク部２６を差し込む（図３（ａ）参照）。このとき、スパイク部２６の傾斜によりスパイク部２６の部分の土壌は差込孔２５側（図中右側）に押圧される。これにより、センサ部材１０の電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙が生じるのを抑制することができる。

続いて、センサ部材１０を差込補助装置２０の差込孔２５に挿入し、センサ部材１０の頂部のコネクタ１４に差込方向の力を加えてセンサ部材１０を土壌中に差し込む（図３（ｂ）参照）。このとき、センサ部材１０の差込方向とは異なる方向（横方向）の力が作用しても、その力は差込孔２５の内面内側からの反力により打ち消され、センサ部材１０には差込方向の力だけが作用するようになる。また、この横方向の力が作用しても、スパイク部２６により差込補助装置２０は横ズレしない。なお、スパイク部２６による土壌の差込孔２５側への押圧により、センサ部材１０と土壌との密着性が高くなり、センサ部材１０の電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙が生じるのを抑制する。

そして、差込補助装置２０を上部に持ち上げて取り外し、土壌に差し込まれたセンサ部材１０のコネクタ１４を制御装置１６のコネクタ１８に差し込むように制御装置１６と取り付けて、センサ部材１０と制御装置１６とからなる土壌センサの土壌への取り付けを完了する。

土壌センサを土壌に取り付けた後に外力による振動や灌水・乾燥による沈着・圧縮などによりセンサ部材１０と土壌との間に空隙が生じたときの様子の一例を図４に示す。振動などによりセンサ部材１０と土壌との間に空隙７が生じても、センサ部材１０を鉛直に対して若干の傾斜をもって差し込んでいるから、制御装置１６の荷重により、図中白抜き矢印に示すように、センサ部材１０に転倒する方向の力が作用するため、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙は生じ難くなる。これにより、センサ感度の低下を抑制することができる。

以上説明した実施形態の差込補助装置２０では、センサ部材１０を摺動するよう挿入可能な差込孔２５を有するから、センサ部材１０を差込孔２５に挿入して土壌に差し込むことにより、差込方向とは異なる方向（横方向）の力が作用しても、その力は差込孔２５の壁面からの反力により打ち消され、センサ部材１０には差込方向の力だけが作用するようになる。このため、センサ部材１０の差し込み時にセンサ部材１０が湾曲するなどして電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙は生じるのを抑制することができる。この結果、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙が生じることによるセンサ感度の低下を抑制することができる。

実施形態の差込補助装置２０では、差込孔２５を鉛直に対して傾斜をもって形成したから、振動などによりセンサ部材１０と土壌との間に空隙７が生じても、制御装置１６の荷重によりセンサ部材１０に転倒する方向の力が作用するため、電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙は生じ難くなる。これにより、センサ感度の低下を抑制することができる。

実施形態の差込補助装置２０では、土壌を差込孔２５側に押圧するスパイク部２６を設けることにより、センサ部材１０の電極１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂと土壌との間に空隙が生じるのを抑制することができる。また、センサ部材１０を差し込む際の差込方向とは異なる力が作用しても、差込補助装置２０の横ズレを抑制することができる。

実施形態の差込補助装置２０では、差込孔２５を鉛直に対して傾斜をもって形成した差込孔２５は鉛直方向に形成するものとしても構わない。

実施形態の差込補助装置２０では、土壌を差込孔２５側に押圧するスパイク部２６を設けたが、土壌を差込孔２５側に押圧しないスパイク部を設けるものとしてもよい。また、スパイク部２６は、差込孔２５を挟んで一対となるように設けるものとしてもよい。或いは、スパイク部２６を設けないものとしても構わない。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、センサ部材の差込補助装置の製造産業などに利用可能である。

５土壌、７空隙、１０センサ部材、１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ電極、１４コネクタ、１６制御装置、１８コネクタ、２０差込補助装置、２２台座部、２４差込部、２５差込孔、２６スパイク部。

Claims

土壌の状態量を検出するためのセンサ電極が表面に取り付けられて長板状となるように形成されたセンサ部材を土壌に差し込む際に用いられるセンサ部材の差込補助装置であって、
土壌の上面に設置する台座部を有し、
前記台座部には、前記センサ部材を摺動可能に挿入可能な所定長さで垂直に対して３０度以内の所定角度の傾斜をもち且つ前記センサ部材の扁平面が傾斜における上下面となる差込孔が形成されている、
ことを特徴とするセンサ部材の差込補助装置。
請求項１記載のセンサ部材の差込補助装置であって、
前記台座部の下部には、土壌に差し込まれたときに土壌を前記差込孔側に押圧するスパイクが取り付けられている、
センサ部材の差込補助装置。