JPS63200062A - 土中水分センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、土中に埋設してその水分量を測定する装置に
関し、更に詳しくは、吸水膨張性材料の吸水膨張時に発
生する圧力を圧力センサにより検出し、それにより土中
の水分量を測定する土中水分センサに関するものである
。

従って本発明は特に限定されるものではないが、例えば
豪雨時における斜面崩壊の予知や植物の潅水適時の検知
などに好適である。

［従来の技術］ 台風や梅雨期等の豪雨時に、崖等の自然斜面、盛土法面
や切土法面等の人工斜面が崩壊する災害が毎年数多く発
生している。これら斜面の崩壊は降雨による土中水分量
の増加や地下水位の上昇によって生ずるといわれている
。従って土中の水分量の変化をより多くの地点で簡便に
且つ正確に測定することができれば、より的確に斜面崩
壊の危険性を察知することが可能となる。

従来、土中の水分量を原位置で測定できる装置としては
、中性子水分計や静電容量型水分計等がある。また簡便
な技術としては石膏ブロック内に２個の電極を挿入して
土中に埋設し、それら電極間の電気抵抗を測定して土中
水分量を求める方法もある。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが中性子水分計や静電容量型水分計等は構造が複
雑で取り扱いに熟練を要し、且つ非常に高価であるため
一部で研究的に用いられているにすぎず、無数と言って
もよいほど数多くある斜面に、これらの装置を設置し観
測することは事実上不可能である。

石膏ブロック内に電極を設けた水分計は、石膏ブロック
が壊れ易く取り扱いが煩瑣である。

しかも一度石膏ブロック内に入った水分、は、土中の水
分量が減少しても外に出にくい等の欠点があり、繰り返
し使用が困難で上記のような用途には対応できない。

このように従来、土中の水分量を原位置で測定する簡便
な装置はなく、このため斜面崩壊の危険性を示す目安と
しては降雨量（累計雨量、日雨量、時間雨量等）が用い
られ経験的に判断されてきた。しかし同じ降雨量でも斜
面の傾斜や土質、植生等の違いによって土中に浸透する
水量も大きく異なるため、予測されないところで崩壊が
生ずることも多かった。

本発明は上記のような従来技術の実情に鑑みなされたも
のであって、その目的は、土中水分量を的確に測定する
ことができ、しかも構造が簡単で安価な土中水分センサ
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発明は、水
分の出入が自由で且つ剛な材料からなるケースと、その
内部に配置される圧力センサと、前記ケースと圧力セン
サとの間に入れられる吸水膨張性材料とを具備し、吸水
膨張により発生する圧力を検出する構造の土中水分セン
サである。

［作用］ 土中の水分はケースを通って自由に出入し内側に位置し
ている吸水膨張性材料と接触する。

吸水膨張性材料は、土中の水分量に応じて吸水膨張する
。その際、前記のようにケースは剛な材料から構成され
ているため変形せず、内側の圧力センサに圧力がかかる
。

また逆に土中の水分が少なくなると、吸水膨張性材料は
内部に含んでいる水を放出し収縮する。そのため圧力セ
ンサに加わっている圧力は軽減される。

従って圧力センサの出力をケーブル等によって外部に取
り出し指示装置に接続してその圧力を読み取ることによ
り土中の水分量を求めることができる。

［実施例］　　　　・ 第１図は本発明に係る土中水分センサの一実施例を示す
説明図である。水の出入が自由で且つ開な材料からなる
有底円筒状のケースＩＯの中心に圧力センサ１２が挿入
され、前記ケース１０と圧力センサ１２との間に吸水膨
張性材料１４を充填し、ケース１０の上端開口部にキャ
ップ１６を被せた構造である。

ケースｌＯは通水性を有するフィルタであり、例えばガ
ラスフィルタやセラミックフィルタ、プラスチックフィ
ルタ、金属フィルタ等、内部に充填しである吸水膨張性
材料１４の吸水膨張により変形しないものであれば材質
や形状は任意である。

吸水膨張性材料１４とし、ては、澱粉系やポリアクリル
酸系など任意の吸水膨張性高分子材料を利用でき、純粋
な高分子化合物そのもの士もよいし、ゴムやプラスチッ
クスなど他の材料と配合し成形したものでもよい、吸水
や脱水を速く行わせることができるように粒状の材料を
用いるのが好ましい。これらの材ネ４のみを充填しても
よいし、これらの材料をガラスピーズや珪砂など他の材
料と混合した構成でもよい。他の材料と混合すると、そ
の混合比率を変えるだけで全体としての膨張倍率を容易
に調整できる利点が生じる。

圧力センサ１２は、吸水膨張性材料１４の吸水膨張によ
る圧力を電気信号に変換できるものであればどのような
形式のものでもよい。

なお本実施例では圧力センサ１２からのケーブル１８が
キャップ１６を貫通して外部まで引き出され、その末端
に増幅器や表示器を備えた圧力指示装置２０を接続でき
るようになっている。

このような土中水分センサの使用方法は極く簡単であり
、単にケース１０を測定地点の土中に埋設すればよい、
土中の水分量が増加すると、水分はケースｌＯを自由に
通って内側の吸水膨張性材料１４と接触し、吸水膨張が
生じる。ケース１０は剛な材料で変形しないから、吸水
膨張によって内側の圧力センサ１２に圧力を及ぼすこと
になる。また土中の水分量が減少すれば、吸水膨張性材
料１４は水分を放出し収縮するため、中央の圧力センサ
１２に作用していた圧力は低下する。

このようにして圧力センサ１２に加わる圧力を検出し、
電気信号に変換して圧力指示装置２０で指示させること
により、土中の水分量を測定することができる。特に圧
力指示装置２０内に圧力と水分量との変換演算部も内蔵
させておけば、土中水分量を直読でき極めて好ましい。

従って上記のような土中水分センサを斜面の各所に埋設
しておけば、その場所の土中水分量を正確に把握でき、
斜面崩壊の予知などに橿めて役立つデータを入手できる
。このような土中水分センサは土中深く埋設しておくこ
ともできるし、データを電気信号で取り出せるから無線
送信機と組み合わせてデータの伝送を行わせたり、自動
的にデータの収録や処理を行わせることも可能となり、
非常に使い易いものとなる。

本発明に係る土中水分センサは斜面の崩壊予知のみなら
ず植物に対する潅水適時を知るためにも利用できる。果
樹栽培、林業、街路等の土木工事あるいは農業等、樹木
や野菜、草花等、植物の育成を必要とする産業分野は非
常に多い。

土壌中の水分が枯渇すると発育不良や枯死が生しるから
、植物に対して適正な時期に適正な量の水分補給を行い
健全な育成状態を維持することが肝要である。特にハウ
ス栽培では全て人工的に水分補給が行われるため、これ
が不適切であると植物にとって弊害が大きい、そのため
土壌中において植物が利用可能な水分量を正しく把握す
ることが重要である。本発明で用いている吸水膨張性材
料は、高分子内外の浸透圧の差または高分子と水との親
和力により水分を吸収し膨張する。この吸水作用は植物
の根が土壌中の水分を吸水する作用と非常によく似てい
る。

従ってこのような吸水機構を利用している本発明の土中
水分センサは、植物が利用可能な水分量を正しく測定す
ることができ、このような用途にも十分使用可能である
。

以上本発明の好ましい一実施例について詳述したが、本
発明はこのような構成のみに限定されるものでないこと
熱論である。土中に直接貫入する場合にはケースの下端
にコーンを取り付けることも有効である。また別に穴を
掘って埋設使用してもよい。

［発明の効果］ 本発明は上記のようにケースとその内部に配置される圧
力センサと、それらの間に入れられる吸水膨張性材料と
を具備する土中水分センサであるから、従来の中性子水
分計や静電容量型水分計等に比べて構造が極めて簡単で
あり、低価格で大量に製造できるから、無数と言っても
よいほど多くある斜面に役、置し斜面崩壊を予知するの
に極めて有効である。また本発明は植物の潅水適時を知
るためにも利用できる。

本発明に係る土中水分センサは地表近傍のみならず土中
深く埋設しておくこともできるし、データを電気信号で
取り出せるから無線送信機と組み合わせてデータの伝送
を行わせたり、自動的にデータの収録や処理を行わせる
ことも可能となり、非常に使い易いものとなる。

いずれにせよ本発明によれば手軽に原位置で土中水分量
を測定することができるため利用範囲は非常に広い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る土中水分センサの一実施例を示す
説明図である。 １０・・・ケース、１２・・・圧力センサ、１４・・・
吸水膨張性材料、１８・・・ケーブル、２０・・・圧力
指示装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水分の出入が自由で且つ剛な材料からなるケースと
   、その内部に配置される圧力センサと、前記ケースと圧
   力センサとの間に入れられる吸水膨張性材料とを具備し
   、吸水膨張により発生する圧力を検出するようにした土
   中水分センサ。