JPH09178734A - 水分計校正装置及びこの装置を用いた水分計判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水分計を精度良く校正でき、気泡混入の有無
や温度特性も判定可能にする。 【構成】 水分計校正装置は、水分センサ１を装着して
水を満たして密閉可能なセンサ固定タンク２と、空間部
３ｃを残して水を入れられる移動タンク３と、タンク
２、３を導通させるナイロンチューブ４と、センサ固定
タンク２の水を加熱できる恒温槽５とを有する。 【効果】 タンク２、３の水位差を一定にして、恒温槽
５でタンク２内の水を加熱し、又は加熱速度を変えて加
熱し、加熱前後のセンサ値の変化を測定することによ
り、水分センサへの気泡の混入の有無及び温度補償回路
の追従性を容易且つ正確に判定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透水性のある先端
筒状体を備えた水分計を校正する水分計校正装置並びに
この装置を用いて水分計への気泡の混入及び水分計の温
度追従性を判定する水分計判定方法に関し、例えば感圧
式土壌水分センサ等のプローブ内に感圧センサを装着し
た土壌水分計や、気体圧又は水圧を検出するセンサ等に
利用される。

【０００２】

【従来の技術】土壌等に含まれる水分を測定する計器と
しては、テンシオメータ法を用いた感圧式土壌分析計が
知られている（特開平１ー２５７２６０号、実公平３−
３８６８７号公報参照）。これらの装置は、土壌の毛管
保持力に起因する吸引圧とポーラスカップ内の圧力とが
平衡状態になることを利用し、土壌水分をポーラスカッ
プ内の負圧として検出する装置であり、先端部に透水性
のポーラスカップを備えた水柱管、この水柱管内の圧力
を検出する圧力センサ、その検出値の表示する電圧計等
で構成されている。即ち、先端部を土中に埋め込むと、
ポーラスカップを介して内部の水が土壌中に吸引されて
負圧になるので、この圧力をブルドン管式圧力計や圧電
素子等の圧力センサで検出するものである。

【０００３】このような土壌水分計では、ポーラスカッ
プ回りの土壌の水吸引力に対応する負圧と、実際にセン
サに表示される値との関係を予め調べておくための校正
が必要である。この校正は、従来では、図１４に示す如
く、土壌水分計のポーラスカップを含む水分センサ１を
真空容器４０内に入れ、容器内を真空ポンプ６０で負圧
にし、この圧力を水銀マノメータ７０や基準の真空計で
測定することにより行われていた。しかしながら、この
ような校正装置では、水頭で数ｍｍというような微小な
圧力変化を発生させることが難しかった。そのため、精
度の良い校正ができなかった。

【０００４】又、ポーラスカップ内に気泡が混入する
と、検出精度が低下し、特に温度によって検出値が異な
ってくるが、従来では、気泡の混入を簡単且つ正確に判
断する装置や方法はなく、単に実測データを見てそのば
らつき等から大まかに判断するだけであった。更に、水
分計の中には、ポーラスカップ部分に同じ負圧が作用し
ても、温度が異なれば検出値が異なってきて、温度の影
響を受け易いものがある。このため、水分計の温度依存
特性を予め調べる必要がある。そのためには、昇温装置
を用いて水分計を校正しなければならないが、従来の校
正装置では、図１４に示すような真空容器４０の全体を
恒温槽に入れる必要があった。この真空容器は、真空を
安定させるために相当の容積を持つ必要があるので、サ
イズの大きなものであった。このため、温度特性を調べ
るための校正作業が容易でなく、又、大きな昇温装置が
必要になった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、精度良く校正でき、且つ、水分
計への気泡の混入や水分計の温度特性の判定を容易且つ
正確にできる水分計校正装置及び水分計判定方法を提供
することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、水分計校正装置が、水
を満たして密閉可能な第１容器であって透水性のある先
端筒状体を備えた水分計を装着可能な第１容器と、水を
入れられる第２容器と、前記第１容器の水の満たされる
部分と前記第２容器の水の入れられる部分とを導通させ
る連結管と、前記第１容器に満たされる水を加熱できる
加熱手段と、を有することを特徴とし、請求項２の発明
は、上記に加えて、前記水を温度上昇の速度を変えて加
熱できることを特徴とする。

【０００７】請求項３の発明は、水分計判定方法が、第
１工程であって、水を満たして密閉可能な第１容器であ
って透水性のある先端筒状体を備えた水分計を装着可能
な第１容器と、水を入れられる第２容器と、前記第１容
器の水の満たされる部分と前記第２容器の水の入れられ
る部分とを導通させる連結管と、前記第１容器に満たさ
れる水を加熱できる加熱手段と、を有する水分計校正装
置の前記第２容器に水を入れて前記第１容器に水を満た
してこれを密閉して第２容器を第１容器より低い位置に
保持する第１工程と、前記第１容器に満たされた水を加
熱するように前記加熱手段を作動させる第２工程と、加
熱中に前記水分計の表示値を測定する第３工程と、測定
した表示値を比較して前の表示値よりも後の表示値が所
定量以上低いときには前記水分計内に空気が混入してい
ると判定する第４工程と、を有することを特徴とする。

【０００８】請求項４の発明は、水分計判定方法が、第
１工程であって、水を満たして密閉可能な第１容器であ
って透水性のある先端筒状体を備えた水分計を装着可能
な第１容器と、水を入れられる第２容器と、前記第１容
器の水の満たされる部分と前記第２容器の水の入れられ
る部分とを導通させる連結管と、前記第１容器に満たさ
れる水を温度上昇の速度を変えて加熱できる加熱手段
と、を有する水分計校正装置の前記第２容器に水を入れ
て前記第１容器に水を満たしてこれを密閉して第２容器
を第１容器より低い位置に保持する第１工程と、前記第
１容器に満たされた水を温度上昇させるように前記加熱
手段を作動させる第２工程と、加熱中に前記水分計の表
示値を測定する第３工程と、測定した表示値を比較して
前の表示値よりも後の表示値が所定量以上低いかどうか
判断する第４工程と、所定量以上低くないと判断したと
きに所定量以上低くなるまで温度上昇の速度を速くして
前記第１工程乃至第４工程を行う第５工程と、前記前の
表示値よりも後の表示値が前記所定量以上低くなるまで
の温度上昇の速度を前記水分計の温度変化追従可能範囲
と判定する第６工程と、を有することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した水分計
校正装置の一例を示し、図２は水分計の概略構成を示
す。水分計校正装置は、透水性のある先端筒状体である
ポーラスカップ１ａを備えた水分計である埋設型土壌感
圧水分センサ１（以下単に「水分センサ１」という）を
装着可能で水を満たして密閉可能な第１容器としてのセ
ンサ固定タンク２と、水を入れられる第２容器としての
移動タンク３と、センサ固定タンク２の水の満たされる
部分と移動タンク３の水の入れられる部分とを導通させ
る柔軟な材料でできた連結管としてのナイロンチューブ
４と、センサ固定タンク２に満たされる水を加熱できる
加熱手段としての恒温槽５とを有する。

【００１０】又本装置には、支持台６、スタンドを形成
するようにこの上に立設された支柱７、移動タンク３を
支柱７に沿って上下方向に移動可能なように支持する移
動タンク受け台８、これを任意の高さ位置で固定できる
固定具９、支柱７に嵌合して支柱の中心部分で恒温槽５
を支持する恒温槽受け台１０等が設けられられ、運搬や
計測等の取り扱いに便利なように装置の各構成部分が一
体化されている。センサ固定タンク２は、図１１にも示
すリング状の脚１１ａ及び位置決め部材１１ｂを備えた
架台１１上に設置されていて、水分センサ１を密閉して
固定する蓋２ａ及びこれに設けられ内部まで貫通した空
気抜き用のネジ２ｂ（テーパーネジになっている）を備
えている。

【００１１】移動タンク３には、水位読み取り用の指針
３ａ及びこの位置を基準として上方に目盛られたスケー
ル３ｂが取り付けられ、その頂部には内部の水面上の空
間３ｃと導通し大気に開放されたノズル３ｄが取り付け
られている。支柱７の正面側もスケール７ａになってい
る。このスケール７ａは、図２にも示す水分センサ１の
受圧面１ｇを基準として下方に目盛られている。

【００１２】恒温槽５は、市販の電気ポットと同様の構
造のものであり、内部に水を溜められる断熱性容器にな
っていて、底部には図示しない電気ヒータが設けられて
いる。電気ヒータでは、内部の水を加熱昇温又は保温で
き、例えば１００Ｖの交流電源が供給され、この電圧で
それぞれ１７５Ｗ又は８Ｗの電力が消費される。電気ヒ
ータは、図示しないサーモスタットによって、内部の水
が設定温度になると自動的に保温になる。又、必要に応
じて電源と恒温槽との間に電圧変換器を介在させること
により、発生熱量、従って水を加熱して温度上昇させる
速度を任意に調整できる。

【００１３】水分センサ１は、図２に示すように、多孔
質セラミック円筒から成るポーラスカップ１ａ、これが
嵌め込まれた収納円筒１ｂ、この中に入れられた圧力変
換器１ｃ、底部円盤１ｄ、蓋１ｅ、外部に取り出される
センサコード１ｆ等によって構成されている。この水分
センサ１は、市販されている周知のものである。圧力変
換器１ｃは、詳細を図示していないが、ブリッジ回路パ
ターンの電気抵抗層の形成されたシリコンウエハのダイ
ヤフラムとステンレスの接液ダイヤフラムの二重構造に
なっていて、受圧面１ｇで圧力を感知し、圧力に応じて
ダイヤフラムに応力を発生させ、これをピエゾ抵抗効果
に基づく電気抵抗の変化として出力する。このため、セ
ンサコード１ｆから圧力変換器１ｃに電圧が印加される
と共に、加えられた圧力に比例した電圧が出力され、図
示しない電圧計等に表示される。なお、圧力変換器１ｃ
には、温度変化に伴う水の比体積の変化等を考慮して、
温度変化があっても出力電圧が変動しないように温度補
償回路が設けられている。

【００１４】ポーラスカップ１ａは、透水性を備えてい
て内部を脱気水で満たされ、土壌のマトリックポテンシ
ャルである吸引圧水頭即ち負圧水頭とカップ内部の負圧
水頭とを平衡状態にし、圧力変換器１ｃによる土壌の吸
引圧の検出を可能にする。従って、水分センサでは、土
壌の吸引圧に比例した出力電圧が表示されるが、これを
実際に使用する前には、それらの関係を調べるための校
正をしておく必要がある。この場合、ポーラスカップ１
ａ内の水に気泡が混入していると、地温の変化によって
気泡の体積が変化して、土壌中の水分量が同じであって
もセンサ値が異なってきて、正確な土中水分量の測定が
できない。又、圧力変換器１ｃに組み込まれている温度
補償回路は、温度変化の速度によってはこれに追従でき
ない場合が発生し、このようなセンサの温度特性を予め
調べる必要がある。

【００１５】図３は、水分センサ１内への気泡の混入の
有無を判断する方法を示す。準備工程２１では、図１に
示す水分計校正装置の第２容器である移動タンク３に水
を入れて第１容器であるセンサ固定タンク２に水を満た
してこれを密閉し、前者を後者より低い位置に保持す
る。センサ固定タンク２に水を満たすときには、一度移
動タンク３を固定タンク２より上に揚げ、ネジ２ｂを抜
いた穴から水が溢れるまで固定タンク内の空気を追い出
し、ネジ２ｂを締め付けて内部を密閉する。移動タンク
３の位置は、指針３ａから水分センサの受圧面１ｇの高
さｈ₁ と指針３ａから移動タンク３の水面までの高さｈ
₂ との差ｈが数１０ｃｍになるように定められる。ノズ
ル３ｄは大気に開放されている。その結果、水分センサ
１の受圧面１ｇには、水柱ｈｃｍの負圧が作用する。こ
の状態で、センサ固定タンク２が水没する程度まで恒温
槽５の内部に水を入れる。水分計のセンサコード１ｆは
図示しない電圧計に接続される。電圧計の電圧値と受圧
面の負圧水頭との関係は予め校正されていて、負圧水頭
がセンサ値とされる。

【００１６】加熱工程２２では、恒温槽内の水を加熱し
てその水温で第１容器であるセンサ固定タンク２内に満
たされた水を例えば６０°Ｃ程度まで加熱するように、
加熱手段である恒温槽５の電源をオンにしてこれを作動
させる。

【００１７】測定工程２３では、加熱中の水分センサ１
の表示値を測定する。この測定は、加熱を開始した時と
加熱を終了した時又は加熱中の適当時期に複数回行えば
よいが、加熱開始時と加熱中と加熱終了時とを適当な間
隔をおいて連続して測定することが望ましい。

【００１８】判定工程２４では、測定した表示値を比較
して前の表示値よりも後の表示値が所定量以上低いとき
には、水分センサ１内に空気が混入していると判定す
る。空気の混入量、昇温速度、初期負圧の大きさ等によ
って異なるが、表示値の低下率（例えば、加熱開始時と
終了時との測定値の差の測定値に対する比率）を所定量
とすれば、所定量は３０％程度である。

【００１９】図４は、水分センサ１の温度追従特性を判
断する方法を示す。準備工程３１乃至測定工程３３は、
図３に示すそれぞれの工程２１〜２３と同じである。判
定工程３４も、図３の判定工程２４と同様であるが、所
定量としての表示値の低下率は５％程度である。繰り返
し工程３５では、判定工程３４で表示値の低下率が５％
程度以上でないと判断したとき、それ以上の低下率にな
るまで、加熱による温度上昇の速度を順次速くしてそれ
ぞれの工程３１〜３４を繰り返し実行する。最終判定工
程３６では、表示値が５％程度以上低下するまでの昇温
速度を、温度変化に対する水分センサ１の温度補償回路
の追従可能な範囲と判断する。この方法により、水分セ
ンサの温度追従特性を知ることができる。

【００２０】図５及び図６は、それぞれ、以上の方法で
気泡の混入及び温度追従特性を判断した実験結果を示
す。この実験では、ポーラスカップの長さが２０ｍｍで
ある水分センサを用いて、恒温槽５の電気ヒータで内部
の水を６５°Ｃ程度まで加熱し、センサ固定タンク２内
の水温及び加熱開始時から加熱終了時まで適当な時間間
隔におけるセンサ値を測定している。センサ値は、電圧
として出力された値を負圧水柱ｃｍに換算している。そ
れぞれの図の（ａ）乃至（ｄ）では、恒温槽の電気ヒー
タに供給する電圧を５０Ｖから１００ボルトまで変化さ
せ、加熱熱量従って加熱に伴う水の昇温速度を変化させ
ている。図５では、水分センサ１内に気泡を１ＣＣ程度
混入させているが、図６では、気泡の混入していない良
品の水分センサを用いている。

【００２１】図５（ａ）に示す如く、電圧５０Ｖを供給
し３５分位で恒温槽内の水を２０°Ｃ程度から６５°Ｃ
まで加熱すると、加熱開始時のセンサ値約３３ｃｍが約
１５ｃｍまで低下した。（ｂ）乃至（ｄ）では、それぞ
れ、電圧を６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖにして加熱時間を
約２５分、１５分、５分位にすると、加熱開始時のセン
サ値約３３ｃｍが−６ｃｍ、−３０ｃｍ、−２０ｃｍに
低下した。マイナスは、水分センサ１にｈ＝３３ｃｍの
負圧をかけたにもかかわらず、その中に正圧が発生した
ことを意味する。これは、比較的急速な加熱によって、
ポーラスカップ１ａ内の気泡が水に溶け込むまでに膨張
して圧力を発生させたためであると推定される。

【００２２】図示の実験例では加熱熱量を大きくして温
度上昇の速度を速くした場合も含めたが、昇温速度を速
くすれば、気泡混入の結果がより大きな値として現れ、
その判断が容易になる。しかし、ヒータの容量等も大き
くなるので、例えば同図（ａ）の実験結果に示すよう
に、ある程度明確な負圧低下の現れる昇温速度を用いれ
ばよい。従って、加熱開始時と加熱終了時とで判断する
ときには、測定値の低下量である所定量（率）は、５０
％より低い３０％程度でよい。又、実験例としては昇温
速度を変えて４回行っているが、気泡混入判断のための
加熱は、適当な昇温速度で一度だけ行えばよい。なお、
図示の如く６５°Ｃまでの加熱を完了することなく、加
熱中のセンサ値の低下が２０〜３０％程度になれば、そ
の段階で気泡が混入していると判断して加熱を終了する
こともできる。

【００２３】図６（ａ）〜（ｄ）でも、図５（ａ）〜
（ｄ）に対応して同様な供給電圧、昇温速度で最終温度
まで加熱している。同図（ａ）及び（ｂ）に示す如く、
供給電圧が５０Ｖ及び６０Ｖで昇温速度が約４３°Ｃ／
３５分（１．２°Ｃ／mim ）及び約３５°Ｃ／２０分
（１．７５°Ｃ／mim ）では、センサ値が余り変化せ
ず、水分センサの温度補償回路が温度変化速度に追従し
ている。（ｃ）及び（ｄ）に示す供給電圧が８０Ｖ及び
１００Ｖで加熱速度が約３５°Ｃ／１２分（２．９°Ｃ
／mim ）及び約３７°Ｃ／１０分（３．７°Ｃ／mim ）
のときには、センサ値が約５ｃｍ（１７％）及び６ｃｍ
（２０％）低下し、水分センサの温度補償回路が温度変
化速度に追従していない。

【００２４】従って、この水分センサの温度補償回路
は、温度変化率が２°Ｃ／mim 程度まで追従性があり、
３°Ｃ／mim 程度になると、センサ値が１０％程度以上
変化して追従できなくなっていることが分かる。なお、
水分計校正装置が１台のみの場合には、図６（ａ）乃至
（ｃ）の順に昇温速度を上げて順次試験を行う必要があ
るが、水分計校正装置を複数台準備して、それぞれ異な
った昇温速度で同時に試験を行うようにしてもよい。

【００２５】図７及び図８は、それぞれ図５及び図６に
対応する図で、図５及び図６とは異なりポーラスカップ
の長さが４０ｍｍの水分センサを用いて、同様な気泡混
入判断試験及び温度補償回路追従試験を行った結果を示
す。この例では、図７の気泡混入時には、センサ値が約
１１ｃｍ〜１５ｃｍ程度（３０％〜４０％程度）低下し
ている。図６より低下率が小さいのは、ほぼ同じ量の気
泡を混入させたため、気泡の体積比率が少なくなってい
ることによるものと推定される。気泡の混入していない
図８の結果では、８０Ｖ及び１００Ｖで約２ｃｍ〜３ｃ
ｍ（約６〜９％）変化している。図６と少し数値が異な
っているのは、温度補償回路の特性の差であると推定さ
れる。

【００２６】以上のような判定試験から、約３０％程度
以上のセンサ値の低下があれば、水分センサ内に気泡が
混入していると判断することができる。又、約５％程度
以上のセンサ値の低下が発生するまでの昇温速度を、温
度補償回路の追従可能速度と判断することができる。但
し、上記のような判断基準値は固定的なものではなく、
更に多くの実験例を追加することにより、より精度が高
く明確な基準が確立される。

【００２７】図９は、本発明の水分計校正装置に適用可
能な負圧発生装置の一例を示す。水分計校正装置の気泡
混入の有無の判断及び温度補償回路の特性判断では、そ
れ程大きな負圧を必要としないので、移動タンク３のノ
ズル３ｃは大気に開放した状態で試験を行うことができ
た。しかし、水分センサは６ｍ程度の吸引水頭を測定で
きる必要があるので、水分計校正装置もその程度の水頭
まで校正する必要がある。その場合には、図１に示す上
記判断に使用可能な水分計校正装置を用いて、そのノズ
ル３ｃを図９の負圧発生装置に接続することにより、精
度良く６ｍ程度の負圧まで校正することができる。

【００２８】負圧測定装置５０は、一端が開口し水が入
れられるガラスや透明な塩ビ管等でできた外管５１と、
導通部５２ａ及び５２ｂを備え開口を閉鎖する栓５２
と、導通部５２ａから外管５１の底部近傍まで導設され
両端が開いたガラス等でできた内管５３と、一端が導通
部５２ｂを介して外管５１内に開口し他端が図１に示す
移動タンク３のノズル３ｃに接続され移動タンク３上部
の空間３ｃと導通する空気管５４とを有する。内管５３
は、その内部の水が外管５１内に吸入されても外管５１
の水位が大きく変動しないように、外管５１より十分小
さい断面積のものであることが望ましい。

【００２９】この負圧測定装置５０は、内外管、栓及び
空気管を備えた５組の管ユニットが組み合わせられた５
段の装置になっていて、前の段の内管５３の一端を、順
次、次の段の外管内に開口させている。５段目では、内
管５３（５３−５）を大気に開放させる。このように負
圧ラインを直列に接続して管ユニットを並設すれば、１
本の外管をそれ程長くしなくても大きな負圧を測定でき
る。例えば１本の外管の長さが２ｍ程度であれば、５本
で絶対真空まで測定できることになる。

【００３０】それぞれの栓５２には、ノズルを介してコ
ック５５（５５−１〜５５−５）が取り付けられる。コ
ック５５−１は、真空ポンプ６０の吸引力を調整するた
めのものである。コック５５−２〜５５−５は、大気吸
入用のコックで、校正すべき負圧の大きさに対応させて
使用する管ユニットの本数を選択し、測定する基本とな
る負圧の大きさを調整するためのものである。例えば３
ユニット分の負圧を基本負圧として調整するときには、
コック５５−４及び５５−５を開く。

【００３１】真空ポンプ６０は、移動タンク３の空間部
３ｃを所定の負圧にするものであるから、本来的にはそ
の空間部３ｃから空気を吸引すればよいが、本例では、
空間部３ｃと導通している外管５１の空間部から空気を
吸引している。このようにすれば、真空ポンプの吸引圧
力に微小な変動があった場合でも、外管の空間部でその
変動が吸収され、移動タンクの空間部３ｃの圧力変動が
抑制される。このような図９の負圧装置と組み合わされ
た図１の水分計校正装置では、次のように校正が実施さ
れる。

【００３２】内部を脱気水で満たされ測定状態にされた
水分センサ１をセンサ固定タンク２に装着し、移動タン
ク３を上に持ち上げ、その上部に空間部３ｃが残ると共
にナイロンチューブ４及びセンサ固定タンク２内が満水
になるように、ネジ２ｂを外した状態でこれらの中に脱
気水を入れ、内部を水で満たして空気を完全に抜いた後
ネジ２ｂを締め付ける。又、上部に適当な空間を残して
全ての外管５１内に同じレベルまで水を入れる。この場
合、外管５１の高さを１２０ｃｍとすると、内管５３内
に水が入っていない状態で、例えば内管の底と外管の水
面との高さの差が１００ｃｍになるようにする。そし
て、コック５５−２〜５を開いた状態に維持し、先ずコ
ック５５−２を閉める。又、空気管５４を移動タンクの
ノズル３ｄに差し込む。恒温槽では、水を加熱せず一定
の温度に放置する。

【００３３】この状態で真空ポンプを運転する。そして
コック５５−１を調整し、内管５３（５３−１）の水が
吸い出され底から小さい気泡が外管側に出て行く状態に
する。このようにすれば、内外管で水位差１００ｃｍの
Ｕ字管が形成され、外管５１（５１−１）の空間部では
水柱１００ｃｍの負圧が形成される。そしてこの負圧が
移動タンク３の上部の空間部３ｃの負圧になる。

【００３４】このように真空ポンプで移動タンク上部の
負圧を精度良く測定された一定値にした後、移動タンク
３の上下方向位置を変化させ、移動タンク３の水面と受
圧面１ｇの位置であるポーラスカップ１ａの中心位置と
の高低差ｈをスケールで測定する。これにより、上記の
例では、圧力変換器１ｃの受圧面１ｇに作用する負圧は
水柱で（１００ｃｍ＋ｈｃｍ）となる。例えばｈを０〜
１００ｃｍとすると、管ユニットを１段使用して水柱１
００〜２００ｃｍの負圧を測定できる。

【００３５】管ユニットを１段使用した校正が終了する
と、コック５５−２を閉じてコック５５−１を再調整
し、管ユニットを２段使用して基本負圧を水柱２００ｃ
ｍにし、同様に移動タンクを上下動させて負圧を変えて
行く。そして、使用段数を順次増加して同様に測定す
る。水分計を大きな負圧まで校正する場合には、コック
５５−２〜５５−５を全て閉じる。これにより、５本の
管ユニットにおいて、それぞれ水位差１００ｃｍのＵ字
管が形成され、内管５３−５の大気圧に対して、外管５
１（５１−５〜５１−１）の空間部では、順次、水柱１
００ｃｍ、２００ｃｍ、３００ｃｍ、４００ｃｍ及び５
００ｃｍの負圧が形成される。そして、移動タンク３で
水柱１００ｃｍまで調整できるので、全体で最大負圧６
００ｃｍ水柱まで校正できることになる。

【００３６】このような負圧の測定方法によれば、まず
管ユニット部において大きな負圧をミリ単位の水柱とし
て極めて精度良く測定できる。そして、真空ポンプの吸
引力が多少変動しても、気泡の量が変動するだけで外管
内の負圧は変動しないから、安定した一定の負圧を得る
ことができる。又、移動タンクの移動による高低差ｈ
も、同様にｍｍ単位の精度で測定できる。従って、この
ような負圧装置及び水分計校正装置によれば、極めて精
度良く負圧を与えて水分計を校正することができる。

【００３７】図１０は、それぞれ符号黒丸、白丸、＋、
三角及び四角で示す５種類の水分センサを用いて、図１
の水分計校正装置及び図９の負圧装置で校正した例を示
す。これらの水分センサでは、極めて高い直線性を示す
データが得られた。なお、本水分計校正装置と組み合わ
せる負圧装置としては、十分容積があり負圧を安定させ
ることができる真空タンクと圧力計を設け、真空タンク
を介して真空ポンプで吸引するような装置でもよい。こ
の場合でも、真空タンク内の圧力を一定負圧に調整し、
移動タンク３を上下に移動させることにより、水分計を
精度良く校正することができる。

【００３８】図１１は、図１に示すセンサ固定タンク２
及び架台１１部分の構成を示す。架台１１の脚１１ａ
は、タンク支持面１１ｃの上下方向に異なった寸法を持
っていて、図１と同じ配置である図１１の左側に示す配
置では、脚１１ａの短い方が下側になって恒温槽の底５
ａで支持されいる。このときには、センサ固定タンク２
に２０ｍｍ長さのポーラスカップ１ａ−１を持つ水分セ
ンサ１−１が装着される。一方、同図の右側に示す配置
では、脚１１ａの長い方が下側になって恒温槽の底５ａ
で支持されいる。このときには、センサ固定タンク２に
４０ｍｍ長さのポーラスカップ１ａ−２を持つ水分セン
サ１−２が装着される。その結果、図示の如く、架台を
反転させるだけで、何れの水分センサの場合にも、その
受圧面１ｇを同じレベルにすることができる。その結
果、図１に示すスケール７ａもそのまま使用できること
になる。

【００３９】図１２は、移動タンク３の他の例を示す。
この移動タンクでは、指針３ａ´が上下にスライド可能
な構造になっていて、移動タンクの水面３ｅのレベルと
一致させることができる。このようにすれば、スケール
７ａを読み取ることにより、その値がそのまま負圧水頭
ｈになるので、その測定が容易になる。

【００４０】図１３は、スケールを読み取る代わりにデ
ジタルノギスを用いる例を示す。デジタルノギスのデジ
タル表示部１２の指針１２ａを移動タンク３の水面３ｃ
の位置に合わせて、デジタル表示部１２を移動タンク受
け台８に固定する。デジタル表示部１２は、その後は移
動タンク３と一体となって動き、常にその水面と水分セ
ンサの受圧面までの高さｈを直接デジタル表示する。こ
のようにすれば、負圧水頭の読み取りが一層容易にな
る。

【００４１】なお以上では、加熱手段が電気ポットタイ
プの恒温槽である例を示したが、加熱手段としては、適
当な湯沸かし装置や、温風加熱装置等、センサ固定タン
ク２内の水を適当な速度で加熱できるものであればよ
い。

【００４２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、水分計校正装置が第１容器と第２容器
と連結管とを有するので、第１容器に水分計の先端筒状
体を入れて満水し、連結管を介して第１容器と結合され
た第２容器に空間部を残して水を入れ、第２容器を第１
容器より低い位置にすると、第１容器内の圧力は空間部
の圧力から両容器の水位差を引いた値になる。この状態
で第２容器を上下方向に動かすことにより、両容器間の
レベル差を例えばｍｍ単位で調整することができる。従
って、第２容器の空間部の圧力が一定であれば、前記レ
ベル差を変更することにより、第１容器内の圧力を精度
良く調整できる。その結果、このように精度良く調整し
測定できる先端筒状体の周囲圧力と、電圧計等に表示さ
れる水分計の表示値との関係を調べることができ、水分
計を精度良く校正することができる。又、第２容器の空
間部を、大きな負圧を発生させられる適当な真空装置に
接続することにより、精度良く大きな負圧まで校正でき
る。

【００４３】一方、水分計では、ポーラスカップ内に水
が満たされるので、その水が気泡を含有する場合や、気
泡を含有しなくても水分計の特性（特に温度補償回路の
特性）によって、同じ負圧条件下でも温度によって異な
った表示値を示し、精度良く負圧を測定できない場合が
ある。本発明の水分計校正装置では、第１容器に満たさ
れる水を加熱できる加熱手段を設けているので、これに
よって第１容器の水を加熱し、水分計の温度条件を変化
させることにより、容易且つ確実に水分計の温度特性の
判定が可能になる。

【００４４】請求項２の発明においては、上記に加え
て、例えば加熱手段の加熱熱量を変えることにより、第
１容器の水の昇温速度を変えられるので、水分計の温度
補償回路の温度変化に対する温度追従性の判定等が可能
になる。

【００４５】請求項３の発明においては、水分計判定方
法に上記のような水分計校正装置を用いて、第１〜第４
工程を実施することにより、容易に且つ確実に水分計内
への気泡の混入の有無を判定することができる。即ち、
第１工程では、第２容器に水を入れて第１容器に水を満
たしてこれを密閉して第２容器を第１容器より低い位置
に保持することにより、水分計を常に一定の負圧条件に
維持することができる。この条件では、水分計の表示値
は一定値になるべきであるが、第２工程で加熱手段を作
動させて第１容器に満たされた水を加熱することによ
り、水分計内に気泡が混入していると、気泡が膨張して
圧力を持つので、表示値である負圧が低下する。

【００４６】第３工程では、このような加熱中の水分計
の表示値を測定し、第４工程では、測定した表示値を比
較して前の表示値よりも後の表示値が所定量以上低いと
きには水分計内に空気が混入していると判定するので、
所定量を適正に定めることにより、容易な作業によって
実験室的正確さで気泡の有無を判定できることになる。
この場合、所定量は、水分計に気泡を混入させて実験を
行うなどにより、予め決定しておく。

【００４７】請求項４の発明の水分計判定方法も上記と
同様であるが、この方法では、気泡の混入していない水
分計の温度変化への追従性を判定するため、水分計校正
装置として昇温速度を変えられるものを用いて、所定量
を小さい値にし、更に、表示値の低下が所定量になるま
で昇温速度を大きくして各工程を繰り返し行う。そし
て、第６工程で、前の表示値よりも後の表示値が所定量
以上低くなるまでの昇温速度を水分計の温度変化追従可
能範囲と判定する。その結果、請求項３の発明と同様
に、容易な作業で確実に水分計の温度補償回路の特性を
判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の水分計校正装置の全体構成を示す説明
図である。

【図２】上記水分計校正装置で校正される水分計の水分
センサの説明図である。

【図３】上記装置を用いた気泡混入判断方法の説明図で
ある。

【図４】上記装置を用いた温度追従性判断方法の説明図
である。

【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、気泡混入判定のための実
験結果を示す曲線図である。

【図６】（ａ）乃至（ｄ）は、温度追従性判定のための
実験結果を示す曲線図である。

【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、図５とは別の水分センサ
を用いて行った気泡混入判定のための実験結果を示す曲
線図である。

【図８】（ａ）乃至（ｄ）は、図６とは別の水分センサ
を用いて行った温度追従性判定のための実験結果を示す
曲線図である。

【図９】負圧発生装置の一例を示す説明図である。

【図１０】水分計の校正結果の一例として出力電圧と吸
引圧水頭との関係示す曲線図である。

【図１１】センサ固定タンク及びその支持架台部分の説
明図である。

【図１２】水位測定部分の他の例を示す説明図である。

【図１３】水位測定部分の他の例を示す説明図である。

【図１４】従来の水分計校正装置の一例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 水分センサ（水分計） １ａ ポーラスカップ（先端筒状体） ２ センサ固定タンク（第１容器） ３ 移動タンク（第２容器） ４ ナイロンチューブ（連結管） ５ 恒温槽（加熱手段） ２１、３１ 準備工程（第１工程） ２２、３２ 加熱工程（第２工程） ２３、３３ 測定工程（第３工程） ２４、３４ 判定工程（第４工程） ３５ 繰返し工程（第５工程） ３６ 最終判定工程（第６工程）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水を満たして密閉可能な第１容器であっ
   て透水性のある先端筒状体を備えた水分計を装着可能な
   第１容器と、水を入れられる第２容器と、前記第１容器
   の水の満たされる部分と前記第２容器の水の入れられる
   部分とを導通させる連結管と、前記第１容器に満たされ
   る水を加熱できる加熱手段と、を有することを特徴とす
   る水分計校正装置。
2. 【請求項２】 前記水を温度上昇の速度を変えて加熱で
   きることを特徴とする請求項１に記載の水分計校正装
   置。
3. 【請求項３】 第１工程であって、水を満たして密閉可
   能な第１容器であって透水性のある先端筒状体を備えた
   水分計を装着可能な第１容器と、水を入れられる第２容
   器と、前記第１容器の水の満たされる部分と前記第２容
   器の水の入れられる部分とを導通させる連結管と、前記
   第１容器に満たされる水を加熱できる加熱手段と、を有
   する水分計校正装置の前記第２容器に水を入れて前記第
   １容器に水を満たしてこれを密閉して第２容器を第１容
   器より低い位置に保持する第１工程と、 前記第１容器に満たされた水を加熱するように前記加熱
   手段を作動させる第２工程と、 加熱中に前記水分計の表示値を測定する第３工程と、 測定した表示値を比較して前の表示値よりも後の表示値
   が所定量以上低いときには前記水分計内に空気が混入し
   ていると判定する第４工程と、 を有することを特徴とする水分計判定方法。
4. 【請求項４】 第１工程であって、水を満たして密閉可
   能な第１容器であって透水性のある先端筒状体を備えた
   水分計を装着可能な第１容器と、水を入れられる第２容
   器と、前記第１容器の水の満たされる部分と前記第２容
   器の水の入れられる部分とを導通させる連結管と、前記
   第１容器に満たされる水を温度上昇の速度を変えて加熱
   できる加熱手段と、を有する水分計校正装置の前記第２
   容器に水を入れて前記第１容器に水を満たしてこれを密
   閉して第２容器を第１容器より低い位置に保持する第１
   工程と、 前記第１容器に満たされた水を温度上昇させるように前
   記加熱手段を作動させる第２工程と、 加熱中に前記水分計の表示値を測定する第３工程と、 測定した表示値を比較して前の表示値よりも後の表示値
   が所定量以上低いかどうか判断する第４工程と、 所定量以上低くないと判断したときに所定量以上低くな
   るまで温度上昇の速度を速くして前記第１工程乃至第４
   工程を行う第５工程と、 前記前の表示値よりも後の表示値が前記所定量以上低く
   なるまでの温度上昇の速度を前記水分計の温度変化追従
   可能範囲と判定する第６工程と、 を有することを特徴とする水分計判定方法。