(57)【要約】      （修正有）【課題】樹皮等の、植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を算出するための熱量付与装置等に関し、シースコンダクタンスＫｒを求める必要がなく、内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量Ｑｓを無視せず、かつ、植物の表面部位を高温に加熱することを防止できるようにする。【解決手段】植物の表面部位の全周にわたって該植物の表面部位を加熱する内側ヒータ１１ｃと、内側ヒータ１１ｃの外周側に配置されたコルクシート１２と、コルクシート１２の外周側に配置された外側ヒータ１１ｏとを備え、内側ヒータ１１ｃは、植物の表面部位全周を所定の目標温度に加熱し、植物の表面部位全周の温度を該目標温度に保つものであって、外側ヒータ１１ｏは、外側ヒータ１１ｏによって加熱される箇所を目標温度に加熱し、該箇所を該目標温度に保つものである。【選択図】図２
2014066632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を算出するにあたり、植物に既知の熱量を与える熱量付与装置において、
前記植物の表面部位の全周にわたって該植物の表面部位を加熱する内側ヒータと、
前記内側ヒータの外周側に配置された熱抵抗体と、
前記熱抵抗体の外周側に配置された外側ヒータとを備え、
前記内側ヒータは、前記植物の表面部位全周を所定の目標温度に加熱し、該植物の表面部位全周の温度を該目標温度に保つものであって、
前記外側ヒータは、この外側ヒータによって加熱される箇所を前記目標温度に加熱し、該箇所を該目標温度に保つものであることを特徴とする熱量付与装置。
【請求項２】
前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に、前記植物の表面部位から既知の距離離れた部位に巻き付ける第一ヒータと、
前記一方側に対する他方側に、前記植物の表面部位から既知の距離離れた部位に巻き付ける第二ヒータとを備え、
前記第一ヒータは、この第一ヒータによって加熱される第一の箇所を既知の一定温度に加熱し、該第一の箇所を該一定温度に保つものであり、
前記第二ヒータは、この第二ヒータによって加熱される第二の箇所を前記目標温度とは異なる既知の温度に加熱し、該第二の箇所を該既知の温度に保つものであることを特徴とする請求項２記載の熱量付与装置。
【請求項３】
樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出方法であって、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために前記植物を加熱する内側ヒータから発せられる熱量Ｑｉｎを求める熱量取得工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱する熱量付与工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位から、前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］を計測する一方側温度計測工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位から、前記一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］を計測する他方側温度計測工程と、
下記式
【数１】
2014066632.tif 000019
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、前記植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出工程とを有することを特徴とする植物内液体流量算出方法。
【請求項４】
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、前記一方側部位を、該目標温度Ｔｓ［Ｋ］と同じ温度Ｔｕ［Ｋ］に加熱する一方側加熱工程を、前記一方側温度計測工程に代えて実施することを特徴とする請求項３記載の植物内液体流量算出方法。
【請求項５】
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、前記他方側部位を、該目標温度Ｔｓ［Ｋ］とは異なる既知の温度Ｔｌ［Ｋ］に加熱する他方側加熱工程を、前記他方側温度計測工程に代えて実施することを特徴とする請求項４記載の植物内液体流量算出方法。
【請求項６】
樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出装置であって、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために、熱量Ｑｉｎを発する内側ヒータによって該植物を加熱しながら、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱したときの、前記熱量Ｑｉｎ、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］、該植物の表面部位から前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］、および該植物の表面部位から該一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］の各値を取得するとともに、前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］、前記距離ｚ１［ｍ］、前記距離ｚ２［ｍ］、水の比熱ｃｗ［Ｊｇ−１・Ｋ−１］、前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率Ｋｓｔ［Ｗｍ−１・Ｋ−１］、および前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積Ａ［ｍ２］の各値も取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した各値を用いて、下記式
【数２】
2014066632.tif 000020
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、前記植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出手段とを有することを特徴とする植物内液体流量算出装置。
【請求項７】
コンピュータ内で実行され、該コンピュータを、樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出装置として動作させる植物内液体流量算出プログラムにおいて、
前記コンピュータ上に、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために、熱量Ｑｉｎを発する内側ヒータによって該植物を加熱しながら、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱したときの、前記熱量Ｑｉｎ、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］、該植物の表面部位から前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］、および該植物の表面部位から該一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］の各値を取得するとともに、前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］、前記距離ｚ１［ｍ］、前記距離ｚ２［ｍ］、水の比熱ｃｗ［Ｊｇ−１・Ｋ−１］、前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率Ｋｓｔ［Ｗｍ−１・Ｋ−１］、および前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積Ａ［ｍ２］の各値も取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した各値を用いて、下記式
【数３】
2014066632.tif 000021
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、前記植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出手段とを構築することを特徴とする植物内液体流量算出プログラム。
【請求項８】
請求項７記載の植物内液体流量算出プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を算出するための、熱量付与装置、植物内液体流量算出方法、植物内液体流量算出装置、植物内液体流量算出プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
水分蒸散は、植物体の各組織への水分供給や植物体の温度調節など根から各組織への給水の原動力となる、植物の生存にとって重要な物理現象である。水分蒸散は葉の気孔の制御を受けた蒸発現象であり、この気孔調節は光合成速度を決定する主要因であるため、水分蒸散速度を測定することによって植物の物質生産に関わる様々な情報が取得できる。
【０００３】
植物の水分蒸散特性の研究は、以下に示す農業技術や植物水分生理学の発展に大きく役立ってきた。農地や森林、乾燥地生態系における水収支の定量化、作物栽培における潅水量や潅水時期の決定、植物の水消費特性や耐乾性の解明、植物のガス交換能の評価などである。
【０００４】
植物の水分蒸散速度を測定する方法として、ポトメータ法、ライシメータ法、秤量法、チャンバ法、ポロメータ法など数多くの測定方法が提案されている。水分蒸散速度はＳＰＡＣ（Ｓｏｉ１・Ｐｌａｎｔ・Ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｅ−Ｃｏｎｔｉｎｉｕｍ）において植物体内を流れる樹液流速度と連動しているため、水分蒸散速度の測定には樹液流計測法であるヒートパルス法、グラニエ法等もよく用いられている。しかし、ヒータ用電極と温度センサを樹幹深部に挿入するために樹にドリルで穴をあけ、物理的ダメージを与えてしまう。これらの樹液流センサについては、樹液流速度を求めるものであって、樹液の量を直接測るものではない。ヒートパルス法やグラニエ法を用いて樹液の量を求めたい場合は、センサ挿入箇所の樹木断面積のうち、平均的な通水面積を求める必要が生じる。しかし、非破壊的に通水面積を測定するのは困難である。
【０００５】
これらの欠点を補う測定方法として、定熱茎熱収支法（Ｓｔｅｍ  Ｈｅａｔ  Ｂａｌａｎｃｅ  Ｍｅｔｈｏｄ。以下ＳＨＢ法と称する。）を用いた植物内液体流量算出方法および熱量付与装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。
【０００６】
上述の、ヒートパルス法、グラニエ法等は、幹のなかのある部位の樹液移動を測定する破壊型の手法であることに対して、ＳＨＢ法は茎の全周を覆って熱収支を測定する手法で茎断面全体の流速を測定する非破壊型の手法である。
【０００７】
特許文献１に記載された植物内液体流量算出方法および熱量付与装置は、熱をトレーサーとして用いており、薄膜ヒータによって、樹皮、茎表面、根表面等の植物の表面部位の一部を一定の熱量で加温し、加温部を通過する樹液等の液体の移動による熱の移流を考慮した熱収支式を解くことによって植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を算出することができる。
【０００８】
図１（ａ）は、特許文献１に記載された熱量付与装置を示す正面図であり、図１（ｂ）は、同図（ａ）に示す熱量付与装置の側面図である。
【０００９】
図１に示すように、特許文献１に記載された熱量付与装置９は、薄膜ヒータ９１と、２枚のコルクシート９２と、断熱部材９３と、４つの熱電堆９４１〜９４４と、一対の熱流素子９５を有している。薄膜ヒータ９１には、２枚のコルクシート９２が重ねて配置され、これら薄膜ヒータ９１と２枚のコルクシート９２を覆うように断熱部材９３が設けられている。熱量付与装置９は、薄膜ヒータ９１側を内側にして、樹皮、茎表面、根表面等の植物の表面部位の全周にわたって巻き付けられるものである。
【００１０】
一対の熱流素子９５は、一方が薄膜ヒータ９１とコルクシート９２との間（Ｔｃ）に配置され、他方が２枚のコルクシート９２の間（Ｔｈｃ）に配置されている。また、４つの熱電堆９４１〜９４４は、上側第１熱電堆９４１と、上側第２熱電堆９４２と、下側第１熱電堆９４３と、下側第２熱電堆９４４である。上側第１熱電堆９４１は、薄膜ヒータ９１よりも所定距離上方（Ｔａ）に設けられ、上側第２熱電堆９４２は、薄膜ヒータ９１よりも所定距離上方であって上側第１熱電堆９４１よりも所定距離下方（Ｔｂ）に設けられている。また、下側第１熱電堆９４３は、薄膜ヒータ９１よりも所定距離下方（Ｔｈｂ）に設けられ、下側第２熱電堆９４４は、薄膜ヒータ９１よりも所定距離下方であって下側第１熱電堆９４１よりも所定距離上方（Ｔｈａ）に設けられている。
【００１１】
次いで、ＳＨＢ法の原理について説明する。
【００１２】
ＳＨＢ法では、茎熱収支を次の式１であらわしている。
【００１３】
【数１】
2014066632.tif 000003
【００１４】
ここで、Ｑｉｎは植物を加熱するヒータから発せられる熱量、Ｑｆは植物の表面部位の内側を流れる液体によって持ち去られる熱量、Ｑｖｕは植物の表面部位上方に熱伝導で失われる熱量、Ｑｖｄは植物の表面部位下方に熱伝導で失われる熱量、Ｑｒはヒータ表面から放射（法面）方向に失われる熱量、Ｑｓは植物の、ヒータで覆われた部位（内部を含む）に貯熱される熱量を表す。
【００１５】
式１の各項はそれぞれ次の式で与えられる。
【００１６】
【数２】
2014066632.tif 000004
【００１７】
【数３】
2014066632.tif 000005
【００１８】
【数４】
2014066632.tif 000006
【００１９】
【数５】
2014066632.tif 000007
【００２０】
【数６】
2014066632.tif 000008
【００２１】
【数７】
2014066632.tif 000009
【００２２】
ここで、Ｐｉｎはヒータへの印加電圧［Ｖ］、Ｒはヒータの抵抗値［Ω１］、Ｆは植物の表面部位の内側を流れる液体の流量［ｇｓ−１］、ｃｗ［ｊｇ−１Ｋ−１］は水の比熱、Ｋｓｔ［Ｗｍ−１Ｋ−１］は植物の表面部位の見かけの熱伝導率、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｈａ、Ｔｈｂ［Ｋ］は、上側第１熱電堆９４１、上側第２熱電堆９４２、下側第２熱電堆９４４、下側第１熱電堆９４３でそれぞれ計測される、各点における、植物の表面部位の温度、Ａ［ｍ２］は植物の、ヒータで覆われた部位の断面積、△ｚ［ｍ］は、Ｔａ−Ｔｂ間およびＴｈａ一Ｔｈｂ間の距離、Ｋｒ［ＷＶ−１］はシースコンダクタンス、Ｅ［Ｖ］はＴｃ−Ｔｈｃ問の熱流素子の起電圧、Ｃｓｔ［ＪＫ−１］は貯熱容量、ｄＴｓｔ／ｄｔ［ＫＳ−１］は植物の表面部位の温度の時間変化量である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２３】
【特許文献１】特開昭５６−１００３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
しかしながら、特許文献１に記載された植物内液体流量算出方法および熱量付与装置では、ヒータ表面から放射方向に失われる熱量（Ｑｒ）を求めるためにシースコンダクタンス（Ｋｒ）を経験的に求める必要がある。夜明け直前に植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を０と仮定してＫｒを求める方法が一般的であるが、夜明け直前の植物の表面部位の内側を流れる液体の流量は必ずしも０とは限らない。長期モニタリングの場合には植物の表面部位における径の経時変化などによりＫｒも一定でないため、毎日Ｋｒを求める必要がある。また、センサと植物の表面部位の密着具合、断熱材による断熱効率などがＫｒに影響するため、同径サイズのセンサを同径の植物の表面部位に設置したとしても、センサ毎にＫｒを求める必要がある。以上の理由により、植物の表面部位の内側を流れる液体流の正確なリアルタイムモニタリングは困難である。
【００２５】
また、特許文献１に記載された植物内液体流量算出方法および熱量付与装置では、植物の、ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量（Ｑｓ）を微小であると見なして無視できるものとしている。しかし、夜間などの植物の表面部位の温度と気温の差が２℃以上の場合、Ｑｓの植物の表面部位全周に加える熱量（Ｑｉｎ）に占める割合はおよそ±２０％の幅となり、植物の表面部位の温度が気温より８℃低くなった時にその割合は５０％程度に達するといわれている。Ｑｓを無視したとすると、植物の表面部位の内側を流れる液体によって持ち去られる熱量（Ｑｆ）はＱｓを含んだ値となるため、Ｑｓの変動は大きな誤差を生むことになる。
【００２６】
さらに、ヒータによって植物の表面部位を不用意に加熱してしまうと、植物の表面部位の内側を流れる液体の流量が少ない時間帯に植物の表面部位の温度が高温になり、植物の表面部位が焼けてしまったり、植物体に大きなストレスを生じさせ、場合によっては枝の枯死を促してしまうことがある。ヒータの熱出力を植物の表面部位径１０ｍｍに対して０．１Ｗ程度に抑えたとしても、特許文献１に記載された熱量付与装置では、環境によっては夜間における、植物の表面部位の温度が６０℃に達っしてしまったという報告もある。
【００２７】
本発明は上記事情に鑑み、シースコンダクタンス（Ｋｒ）を求める必要がなく、植物の、ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量（Ｑｓ）を無視せず、かつ、植物体に大きなストレスを生じさせるほど植物の表面部位を高温に加熱することを防止できる、熱量付与装置、植物内液体流量算出方法、植物内液体流量算出装置、植物内液体流量算出プログラム、および記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記目的を解決する本発明の熱量付与装置は、樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量を算出するにあたり、植物に既知の熱量を与える熱量付与装置において、
前記植物の表面部位の全周にわたって該植物の表面部位を加熱する内側ヒータと、
前記内側ヒータの外周側に配置された熱抵抗体と、
前記熱抵抗体の外周側に配置された外側ヒータとを備え、
前記内側ヒータは、前記植物の表面部位全周を所定の目標温度に加熱し、該植物の表面部位全周の温度を該目標温度に保つものであって、
前記外側ヒータは、この外側ヒータによって加熱される箇所を前記目標温度に加熱し、該箇所を該目標温度に保つものであることを特徴とする。
【００２９】
前記液体とは、例えば、樹液であったり、草本類の茎の中を流れる液体であったりする。
【００３０】
前記内側ヒータと前記熱抵抗体は接触していてもよいし、両者の間に介在物があってもよい。また、前記熱抵抗体と前記外側ヒータでも同じく、両者は接触していてもよいし、両者の間に介在物があってもよい。
【００３１】
前記熱抵抗体は、熱伝導率［Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１］が、０．０５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下の低熱伝導率のものを用いることが好ましい。前記熱抵抗体は、コルク、低熱伝導率断熱材、または発泡ポリスチレン等であってもよい（以下、同じ）。
【００３２】
本発明の熱量付与装置によれば、外側ヒータは、この外側ヒータによって加熱される箇所を、内側ヒータが植物の表面部位全周を加熱する所定の目標温度と同じ温度に加熱するため、式６中のＥに相当する、内側ヒータが加熱する植物の表面部位と外側ヒータによって加熱される箇所との間の温度差が０になりＱｒを０にでき、Ｋｒを求める必要がなくなる。内側ヒータは、植物の表面部位全周を所定の目標温度に加熱し、該植物の表面部位全周の温度を該目標温度に保つものであるため、Ｑｓを無視することなく、Ｑｓを０にすることができる。また、前記目標温度を、植物体に大きなストレスを生じさせない程度の温度に設定し、植物の表面部位全周の温度をその目標温度に保つため、植物の表面部位を高温に加熱することを防止することができる。
【００３３】
また、本発明の熱量付与装置において、前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に、前記植物の表面部位から既知の距離離れた部位に巻き付ける第一ヒータと、
前記一方側に対する他方側に、前記植物の表面部位から既知の距離離れた部位に巻き付ける第二ヒータとを備え、
前記第一ヒータは、この第一ヒータによって加熱される第一の箇所を既知の一定温度に加熱し、該第一の箇所を該一定温度に保つものであり、
前記第二ヒータは、この第二ヒータによって加熱される第二の箇所を前記目標温度とは異なる既知の温度に加熱し、該第二の箇所を該既知の温度に保つものであることが好ましい。
【００３４】
前記第一ヒータは、前記下流側に配置されたものであって、前記第二ヒータは、前記上流側に配置されたものであってもよい。
【００３５】
前記第二ヒータは、前記一定温度よりも低い既知の温度に加熱するものであってもよい。
【００３６】
前記第一の箇所を既知の一定温度に加熱し、該第一の箇所を該一定温度に保つ第一ヒータと、前記第二の箇所を前記目標温度とは異なる既知の温度に加熱する第二ヒータを備えているため、該目標温度と第二ヒータが加熱する温度との差に基づき、植物の表面部位の見かけの熱伝導率（Ｋｓｔ）を簡単にかつ正確に測定することができる。
【００３７】
また、第一ヒータによって加熱される第一の箇所を加熱する温度を、前記目標温度と同じ温度に設定することで、ＱｖｕまたはＱｖｄを０にすることができる。
【００３８】
上記目的を解決する本発明の植物内液体流量算出方法は、樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出方法であって、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために前記植物を加熱する内側ヒータから発せられる熱量Ｑｉｎを求める熱量取得工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱する熱量付与工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位から、前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］を計測する一方側温度計測工程と、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、該植物の表面部位から、前記一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］を計測する他方側温度計測工程と、
下記式
【００３９】
【数８】
2014066632.tif 000010
【００４０】
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、前記植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出工程とを有することを特徴とする。
【００４１】
例えば電圧値が可変の電気ヒータを用いて前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱する場合には、前記熱量取得工程は、該電気ヒータの電気抵抗Ｒ［Ω］と、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するのに必要な印加電圧値Ｐｉｎ［Ｖ］を取得し、Ｐｉｎ２／Ｒを計算することによって熱量Ｑｉｎを求めることができる。なお、前記植物の表面部位全周を加熱するには、電気抵抗値が可変の電気ヒータを用いてもよいし、電流値が可変の電気ヒータを用いてもよく、これらの場合にも、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために調整した値を取得し、電力×時間（秒）の式から熱量Ｑｉｎを求めることができる。
【００４２】
前記一方側温度計測工程と前記他方側温度計測工程は、同時に実施してもよいし、何れか一方を先に実施してもよい。また、前記熱量取得工程、前記熱量付与工程、前記一方側温度計測工程、および前記他方側温度計測工程は、同時に実施してもよい。
【００４３】
本発明の植物内液体流量算出方法によれば、植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し目標温度に保つため、Ｑｒを０にでき、Ｋｒを求める必要がなくなる。また、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つものであるため、Ｑｓを無視することなく、Ｑｓを０にすることができる。さらに、前記目標温度を、植物体に大きなストレスを生じさせない程度の温度に設定し、植物の表面部位全周の温度をその目標温度に保ったため、植物の表面部位を高温に加熱することを防止することができる。
【００４４】
また、本発明の植物内液体流量算出方法において、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、前記一方側部位を、該目標温度Ｔｓ［Ｋ］と同じ温度Ｔｕ［Ｋ］に加熱する一方側加熱工程を、前記一方側温度計測工程に代えて実施してもよい。
【００４５】
こうすることで、Ｑｖｕを０にすることができる。
【００４６】
さらに、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに該植物の表面部位全周よりも外側の温度も該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、前記他方側部位を、該目標温度Ｔｓ［Ｋ］とは異なる既知の温度Ｔｌ［Ｋ］に加熱する他方側加熱工程を、前記他方側温度計測工程に代えて実施してもよい。
【００４７】
目標温度Ｔｓ［Ｋ］とは異なる既知の温度Ｔｌ［Ｋ］に加熱する他方側加熱工程を実施することで、目標温度Ｔｓ［Ｋ］と温度Ｔｌ［Ｋ］との差に基づき、植物の表面部位の見かけの熱伝導率（Ｋｓｔ）を簡単にかつ正確に測定することができる。
【００４８】
上記目的を解決する本発明の植物内液体流量算出装置は、樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出装置であって、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために、熱量Ｑｉｎを発する内側ヒータによって該植物を加熱しながら、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱したときの、前記熱量Ｑｉｎ、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］、該植物の表面部位から前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］、および該植物の表面部位から該一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］の各値を取得するとともに、前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］、前記距離ｚ１［ｍ］、前記距離ｚ２［ｍ］、水の比熱ｃｗ［Ｊｇ−１・Ｋ−１］、前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率Ｋｓｔ［Ｗｍ−１・Ｋ−１］、および前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積Ａ［ｍ２］の各値も取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した各値を用いて、下記式
【００４９】
【数９】
2014066632.tif 000011
【００５０】
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、前記植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出手段とを有することを特徴とする。
【００５１】
前記一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］は、前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］と同じであってもよく、前記他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］は、該目標温度Ｔｓ［Ｋ］とは異なる既知の温度であってもよい（以下、同じ）。
【００５２】
上記目的を解決する本発明の植物内液体流量算出プログラムは、コンピュータ内で実行され、該コンピュータを、樹皮、茎表面、および根表面の中から選択された植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する植物内液体流量算出装置として動作させる植物内液体流量算出プログラムにおいて、
前記コンピュータ上に、
前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために、熱量Ｑｉｎを発する内側ヒータによって該植物を加熱しながら、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって該目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱したときの、前記熱量Ｑｉｎ、前記植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］、該植物の表面部位から前記液体の流れの上流側および下流側のうちのいずれか一方側に距離ｚ１［ｍ］離れた一方側部位の温度Ｔｕ［Ｋ］、および該植物の表面部位から該一方側に対する他方側に距離ｚ２［ｍ］離れた他方側部位の温度Ｔｌ［Ｋ］の各値を取得するとともに、前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］、前記距離ｚ１［ｍ］、前記距離ｚ２［ｍ］、水の比熱ｃｗ［Ｊｇ−１・Ｋ−１］、前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率Ｋｓｔ［Ｗｍ−１・Ｋ−１］、および前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積Ａ［ｍ２］の各値も取得する取得手段と、
前記取得手段で取得した各値を用いて、下記式
【００５３】
【数１０】
2014066632.tif 000012
【００５４】
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、該植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：前記内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、該植物の表面部位全周よりも外側を、該植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて前記外側ヒータによって前記目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し該目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：前記植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：前記植物の、前記内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
を用いて前記流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する算出手段とを構築することを特徴とする。
【００５５】
本発明の植物内液体流量算出装置によっても、本発明の植物内液体流量算出プログラムによっても、植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し目標温度に保つため、Ｑｒを０にでき、Ｋｒを求める必要がなくなる。また、植物の表面部位全周の温度を目標温度に保つものであるため、Ｑｓを無視することなく、Ｑｓを０にすることができる。さらに、前記目標温度を、植物体に大きなストレスを生じさせない程度の温度に設定し、植物の表面部位全周の温度をその目標温度に保ったため、植物の表面部位を高温に加熱することを防止することができる。
【００５６】
上記目的を解決する本発明のコンピュータ読取可能な記録媒体は、本発明の植物内液体流量算出プログラムを記録したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００５７】
本発明の、熱量付与装置、植物内液体流量算出方法、植物内液体流量算出装置、植物内液体流量算出プログラム、および記録媒体によれば、シースコンダクタンス（Ｋｒ）を求める必要がなく、また、植物の、ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量（Ｑｓ）を無視せず、かつ、植物体に大きなストレスを生じさせるほど植物の表面部位を高温に加熱することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（ａ）は、特許文献１に記載された熱量付与装置を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す熱量付与装置の側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の熱量付与装置を示す正面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す熱量付与装置の側面図である。
【図３】図２に示す熱量付与装置を用いて行われる植物内液体流量算出方法の各過程を示したフローチャートである。
【図４】図３に示す植物内液体流量算出方法の変形例の各過程を示したフローチャートである。
【図５】本発明の植物内液体流量算出装置の一実施形態を含むコンピュータシステムの一例を示す模式図である。
【図６】本発明の一例としての植物内液体流量算出装置の機能ブロック図である。
【図７】ＤＶＤ−ＲＯＭに記憶された植物内液体流量算出プログラムの概要を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００６０】
図２（ａ）は、本発明の熱量付与装置を示す正面図であり、図２（ｂ）は、同図（ａ）に示す熱量付与装置の側面図である。
【００６１】
本発明の熱量付与装置１は、樹皮、茎表面、または根表面に巻き付け、樹液や、草本類の茎の中を流れる液体の流量の算出に用いるものである。以下、樹皮、茎表面、および根表面を総称して植物の表面部位と称することがあり、樹液や、草本類の茎の中を流れる液体を総称して植物内液体または単に液体と称することがある。
【００６２】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、熱量付与装置１は、４枚のヒータ１１ｃ，１１ｏ，１１ｕ，１１ｌと、熱抵抗体としての２枚のコルクシート１２，１２と、断熱部材１３と、４つのサーミスタ１４ｃ，１４ｏ，１４ｕ，１４ｌを有している。
【００６３】
熱抵抗体は、熱伝導率［Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１］が、０．０５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下の低熱伝導率のものを用いることが好ましい。熱伝導率［Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１］が、０．０５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１を超える素材を熱抵抗体に用いると、測定誤差の要因になる可能性がある。コルクは、熱伝導率が、０．０４Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。コルクに代えて、熱伝導率が０．０２５〜０．０３０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の低熱伝導率断熱材や、熱伝導率が０．０３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の発泡ポリスチレンを、熱抵抗体の素材に用いてもよい。
【００６４】
４枚のヒータは、ポリイミド製薄膜ヒーターからなる、内側ヒータ１１ｃ、外側ヒータ１１ｏ、上側ヒータ１１ｕ、下側ヒータ１１ｌである。内側ヒータ１１ｃ、上側ヒータ１１ｕ、下側ヒータ１１ｌは、コルクシート１２の、図２（ａ）における手前側（図２（ｂ）における左側）の面に取り付けられている。内側ヒータ１１ｃは、コルクシート１２の上下方向における略中央部分に取り付けられている。上側ヒータ１１ｕは、コルクシート１２の、内側ヒータ１１ｃと所定距離離れた上方部分に取り付けられている。下側ヒータ１１ｌは、コルクシート１２の、内側ヒータ１１ｃと所定距離離れた下方部分に取り付けられている。内側ヒータ１１ｃ、上側ヒータ１１ｕ、下側ヒータ１１ｌそれぞれは、植物の表面部位全周に巻き付けられるものであり、この巻き付けられた植物の表面部位を所定の温度に加熱し、この加熱した箇所それぞれを所定の温度に保つものである。上側ヒータ１１ｕまたは下側ヒータ１１ｌのうちいずれか一方が本発明にいう第一ヒータに相当し、いずれか他方が本発明にいう第二ヒータに相当する。
【００６５】
外側ヒータ１１ｏは、２枚のコルクシート１２，１２の間であって内側ヒータ１１ｃと同じ高さ位置に配置されている。外側ヒータ１１ｏは、植物の表面部位に巻き付けられたコルクシート１２の外周側に巻き付けられ、コルクシート１２の、自身が巻き付けられた箇所を所定の温度に加熱し、この加熱した箇所を所定の温度に保つものである。
【００６６】
これら４枚のヒータ１１ｃ、１１ｕ、１１ｌ、１１ｏそれぞれのヒータ抵抗直は、内側ヒータ１１ｃが３２Ω、上側ヒータ１１ｕが２０Ω、下側ヒータ１１ｌが２０Ω、外側ヒータ１１ｏが１２Ωである。また、４枚のヒータ１１ｃ、１１ｏ、１１ｕ、１１ｌの厚みは、ヒータ自体の貯熱量が十分無視できる０．２５ｍｍである。４枚のヒータ１１ｃ、１１ｏ、１１ｕ、１１ｌの横幅は植物の表面部位径の多少の変動にも対応して植物の表面部位全周を過熱できるようにするためにコルクシート１２よりも長く、縦幅は植物の表面部位径に応じて設計している。また、上側ヒータ１１ｕ直下には内側ヒータ１１ｃ直下からの熱の移流が生じており、上側ヒータ１１ｕによる加熱量が少なくてすむ。このため、上側ヒータ１１ｕの縦幅は他のヒータよりも短い。
【００６７】
４つのサーミスタは、内側サーミスタ１４ｃ、外側サーミスタ１４ｏ、上側サーミスタ１４ｕ、下側サーミスタ１４ｌである。内側サーミスタ１４ｃは、内側ヒータ１１ｃに取り付けられ、この内側ヒータ１１ｃ直下における、植物の表面部位の温度（Ｔｃ）を計測するものである。外側サーミスタ１４ｏは、コルクシート１２と外側ヒータ１１ｏとの間に取り付けられ、外側ヒータ１１ｏの温度（Ｔｏ）を計測するものである。上側サーミスタ１４ｕは、上側ヒータ１１ｕの下縁部に設けられ、上側ヒータ１１ｕ直下における、植物の表面部位の温度（Ｔｕ）を計測するものである。下側サーミスタ１４ｌは、下側ヒータ１１ｌの上縁部に設けられ、下側ヒータ１１ｌ直下における、植物の表面部位の温度（Ｔｌ）を計測するものである。
【００６８】
内側サーミスタ１４ｃが温度を計測する箇所と上側サーミスタ１４ｕが温度を計測する箇所との距離（ｚ１）と、内側サーミスタ１４ｃが温度を計測する箇所と下側サーミスタ１４ｌが温度を計測する箇所との距離（ｚ２）は、既知の距離である限り同じにしてもよいし異ならせてもよい。
【００６９】
４枚のヒータ１１ｃ、１１ｏ、１１ｕ、１１ｌは、図示しないＰＩＤコントローラに接続されている。また、４つのサーミスタ１４ｃ、１４ｏ、１４ｕ、１４ｌは、マイクロコントローラからなる、図示しない温度計測部に接続されている。
【００７０】
図３は、図２に示す熱量付与装置を用いて行われる植物内液体流量算出方法の各過程を示したフローチャートである。
【００７１】
熱量取得工程（ステップＳ１１）では、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために植物を加熱する、図２に示す内側ヒータ１１ｃから発せられる熱量Ｑｉｎを求める。所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］は、その日の最高気温よりも高くなるように設定し、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］は、図２に示す内側サーミスタ１４ｃで計測する。熱量Ｑｉｎは上述の式２によって求めることができる。例えば、電圧値が可変の内側ヒータ１１ｃを用いて植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱する場合には、熱量取得工程は、内側ヒータ１１ｃの電気抵抗Ｒ［Ω］と、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するのに必要な印加電圧値Ｐｉｎ［Ｖ］を取得し、Ｐｉｎ２／Ｒを計算することによって熱量Ｑｉｎを求めることができる。なお、植物の表面部位全周を加熱するには、内側ヒータ１１ｃを電気抵抗値が可変としてもよいし、電流値が可変としてもよく、これらの場合にも、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するために調整した値を取得し、電力×時間（秒）の式から熱量Ｑｉｎを求めることができる。
【００７２】
熱量付与工程（ステップＳ１２）では、内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間にコルクシート１２を介在させて外側ヒータ１１ｏによって目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱する。外側ヒータ１１ｏの温度は、図２に示す外側サーミスタ１４ｏで計測する。
【００７３】
内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持することで、茎熱収支を表す式１のＱｓを０にすることができる。また、外側ヒータ１１ｏによって植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間にコルクシート１２を介在させて目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱することで、式１のＱｒを０にすることができる。
【００７４】
下流側温度計測工程（ステップＳ１３）では、内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに外側ヒータ１１ｏによって植物の表面部位全周よりも外側の温度も目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、内側サーミスタ１４ｃの計測部位から、液体の流れの下流側に距離ｚ１［ｍ］離れた部位の温度Ｔｕ［Ｋ］を上側サーミスタ１４ｕで計測する。
【００７５】
上流側温度計測工程（ステップＳ１４）では、内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに外側ヒータ１１ｏによって植物の表面部位全周よりも外側の温度も目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、内側サーミスタ１４ｃの計測部位から、液体の流れの上流側に距離ｚ２［ｍ］離れた部位の温度Ｔｌ［Ｋ］を下側サーミスタ１４ｌで計測する。下流側温度計測工程と上流側温度計測工程のうち、いずれか一方が本発明にいう一方側温度計測工程に相当し、いずれか他方が本発明にいう他方側温度計測工程に相当する。
【００７６】
温度計測にあたっての具体的な方法としては、図示しない温度計測部において、上側サーミスタ１４ｕおよび下側サーミスタ１４ｌそれぞれからのアナログ電圧値を０．１秒毎にサンプリングし、サンプリングデータは１秒ごとに平均化して温度の算出に用いる。得られたアナログ電圧値からサーミスタの抵抗値を求め、さらに、公知のＳｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ式を用いて温度を得る。なお、サーミスタの電気特性は個々の微細構造によって異なるため、キャリブレーションにより個々のサーミスタ毎に、上記Ｓｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ式の各定数を求めればよい。
【００７７】
なお、下流側温度計測工程と上流側温度計測工程は同時に実施してもよいし、上流側温度計測工程を先に実施してもよい。また、距離ｚ１［ｍ］と距離ｚ２［ｍ］は同じにしてもよいし、異ならせてもよい。
【００７８】
また、Ｔｃ＝Ｔｏを維持するための具体的方法としては、図示しない温度計測部において、内側サーミスタ１４ｃおよび外側サーミスタ１４ｏそれぞれからのアナログ電圧値を、上述の温度計測と同様に０．１秒毎にサンプリングし、サンプリングデータは１秒ごとに平均化して温度の算出に用いる。得られたアナログ電圧値からサーミスタの抵抗値を求め、さらに、公知のＳｔｅｉｎｈａｒｔ−Ｈａｒｔ式を用いて温度を得る。
【００７９】
計測した温度データをもとに、Ｔｃ＝Ｔｏとなるように、内側ヒータ１１ｃと外側ヒータ１１ｏへの印加電圧を、図示しないＰＩＤコントローラによって、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御する。
【００８０】
次いで、算出工程（ステップＳ１５）を実施する。
【００８１】
上述の式１のうち、植物の表面部位の内側を流れる液体によって持ち去られる熱量Ｑｆは式１１で求めることができる。
【００８２】
【数１１】
2014066632.tif 000013
【００８３】
式１のうち、植物の表面部位上方に熱伝導で失われる熱量Ｑｖｕは、式１２で求めることができ、植物の表面部位下方に熱伝導で失われる熱量Ｑｖｄは、式１３で求めることができる。
【００８４】
【数１２】
2014066632.tif 000014
【００８５】
【数１３】
2014066632.tif 000015
【００８６】
ここで、ｚ１は、ＴｃおよびＴｕの計測点間の距離［ｍ］を示し、ｚ２は、ＴｃおよびＴｌの計測点間の距離［ｍ］を示す。
【００８７】
算出工程では、式１４を用いて流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する。
【００８８】
【数１４】
2014066632.tif 000016
【００８９】
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：植物の、内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｒ：内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：植物の、内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
上述したように、ＱｓとＱｒが０になるため、Ｑｓを無視せず、Ｋｒを求める必要がなくなる。また、Ｐｉｎの変化からＦを計算することができる（式２参照）。
【００９０】
図４は、図３に示す植物内液体流量算出方法の変形例の各過程を示したフローチャートである。
【００９１】
この変形例では、図３に示す植物内液体流量算出方法に対し、下流側温度計測工程の代わりに下流側加熱工程（ステップＳ１６）が実施され、上流側温度計測工程の代わりに上流側加熱工程（ステップＳ１７）が実施される。また、算出工程（ステップＳ１５’）で用いられる式も異なる。下流側加熱工程と上流側加熱工程のうち、いずれか一方が本発明にいう一方側加熱工程に相当し、いずれか他方が本発明にいう他方側加熱工程に相当する。
【００９２】
以下の説明では、これまで説明したきた植物内液体流量算出方法との相違点を中心に説明し、重複する説明は省略する。また、これまで説明した工程と同じ工程には、これまで用いた符号と同じ符号を付して説明を省略することがある。
【００９３】
図３に示す植物内液体流量算出方法と同様の熱量取得工程と熱量付与工程を実施した後、下流側加熱工程（ステップＳ１６）を実施する。下流側加熱工程では、内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を所定の目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに外側ヒータ１１ｏによって植物の表面部位全周よりも外側の温度も目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、目標温度ＴＳ［Ｋ］に維持した植物の表面部位から、液体の流れの下流側に距離ｚ１［ｍ］離れた部位を、図２に示す上側ヒータ１１ｕで、目標温度Ｔｓと同じ温度Ｔｕ［Ｋ］に加熱する。これにより、植物の表面部位上方に熱伝導で失われる熱量Ｑｖｕを０にすることができ、式１を式１５に簡略化することができる。
【００９４】
【数１５】
2014066632.tif 000017
【００９５】
植物の表面部位の見かけの熱伝導率ＫｓｔはＦ＝０時において式１５より求めることができる。夜明け前はほとんどの植物が水分蒸散していないので、夜明け直前のデータセットを用いればＫｓｔを非破壊で求められ、Ｋｓｔを仮定する必要がない。なお、別の枝を切り出して破壊的にＫｓｔを求めてもよい。
【００９６】
上流側温度加熱工程（ステップＳ１７）では、内側ヒータ１１ｃによって植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持するとともに外側ヒータ１１ｏによって植物の表面部位全周よりも外側の温度も目標温度Ｔｓ［Ｋ］に維持した状態で、内側サーミスタ１４ｃの計測部位から、液体の流れの上流側に距離ｚ２［ｍ］離れた部位を、図２に示す下側ヒータ１１ｌで、目標温度Ｔｓよりも３℃低い温度Ｔｌ［Ｋ］に加熱する。
【００９７】
算出工程（Ｓ１５’）では、式１６を用いて流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する。
【００９８】
【数１６】
2014066632.tif 000018
【００９９】
但し、
ｃｗ：水の比熱［Ｊｇ−１・Ｋ−１］
Ｑｓ：植物の、内側ヒータで覆われた部位に貯熱される熱量であり、植物の表面部位全周の温度Ｔｃ［Ｋ］を目標温度Ｔｓ［Ｋ］に保つことによりここでは０
Ｑｖｕ：植物の表面部位から上方に失われる熱量であり、植物の表面部位よりも下流側を、目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し目標温度に保つことによりここでは０
Ｑｒ：内側ヒータ表面から放射方向に失われる熱量であるが、植物の表面部位全周よりも外側を、植物の表面部位との間に熱抵抗体を介在させて外側ヒータによって目標温度Ｔｓ［Ｋ］に加熱し目標温度に保つことによりここでは０
Ｋｓｔ：植物の表面部位の見かけの熱伝導率［Ｗｍ−１・Ｋ−１］
Ａ：植物の、内側ヒータで覆われた部位の断面積［ｍ２］
すなわち、Ｑｓ＝０、Ｑｒ＝０、Ｑｖｕ＝０を達成することで、Ｐｉｎの変化からＦを計算する（式２参照）。ただし、式１６を成立させるために、上側ヒータ１１ｕと下側ヒータ１１ｌ間の温度差（Ｔｕ−Ｔｌ）を０以上の一定値に維持する必要がある。図２に示す下側ヒータ１１ｌ直下における、植物の表面部位の温度は、内側ヒータ１１ｃ直下における、植物の表面部位の温度よりも３℃程度低く維持する。
【０１００】
なお、図３に示す植物内液体流量算出方法と同様に計測した温度データをもとに、Ｔｌがその日の最高気温よりも高くなるように維持し、かつ、Ｔｕ＝Ｔｃ＝Ｔｏ＝Ｔｌ＋３℃となるように、上側ヒータ１１ｕ、内側ヒータ１１ｃ、外側ヒータ１１ｏ、下側ヒータ１１ｌへの印加電圧を、図示しないＰＩＤコントローラによってＰＩＤ制御する。
【０１０１】
図５は、本発明の植物内液体流量算出装置の一実施形態を含むコンピュータシステムの一例を示す模式図である。
【０１０２】
この図５に示すシステム１００は、本発明の植物内液体流量算出装置の一実施形態として動作するサーバ用コンピュータ２００と、インターネットやＬＡＮに代表される電気通信網４００でサーバ用コンピュータ２００と相互に接続されている、熱量付与装置１、および複数の端末用コンピュータ３００，３１０とで構成されている。
【０１０３】
ここで、サーバ用コンピュータ２００は、外観構成上、本体装置２１０、その本体装置２１０からの指示に応じて表示画面２２０ａ上に画像を表示する画像表示装置２２０、本体装置２１０に、キー操作に応じた各種の情報を入力するキーボード２３０、および、表示画面２２０ａ上の任意の位置を指定することにより、その位置に表示された、例えばアイコン等に応じた指示を入力するマウス２４０を備えている。さらに、本体装置２１０は、外観上、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）コネクタ差込口２１０ａや、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭを装填するためのディスク装填口２１０ｂを有する。
【０１０４】
熱量付与装置１のＰＩＤコントローラにおける、内側ヒータ１１ｃの印加電圧Ｐｉｎは、電気通信網４００を経由してサーバ用コンピュータ２００に送られる。また、熱量付与装置１の温度計測部における、内側サーミスタ１４ｃで計測した温度Ｔｃ、上側サーミスタ１４ｕで計測した温度Ｔｕ、および下側サーミスタ１４ｌで計測した温度Ｔｌは、電気通信網４００を経由してサーバ用コンピュータ２００に送られる。
【０１０５】
複数の端末用コンピュータ３００，３１０はいずれも、ハードウェア上はサーバ用コンピュータ２００と同様な構成を備えている。端末用コンピュータ３００，３１０における、キーボードからの入力データやマウスによる指示データは、電気通信網４００を経由してサーバ用コンピュータ２００に送られる。また、端末用コンピュータ３１０の画像表示装置には、電気通信網４００を経由してサーバ用コンピュータ２００から送られてきた画像が表示される。
【０１０６】
図６は、本発明の一例としての植物内液体流量算出装置の機能ブロック図である。
【０１０７】
この植物内液体流量算出装置２０は、取得部２１、算出部２２、入力部２３を備えている。取得部２１には、電気通信網４００を介して、熱量付与装置１の、ＰＩＤコントローラ１５と温度制御部１６から、所定のデータが送られる。
【０１０８】
また、図７は、ＤＶＤ−ＲＯＭに記憶された植物内液体流量算出プログラムの概要を示す模式図である。
【０１０９】
図７に示すＤＶＤ−ＲＯＭ５００には、サーバ用コンピュータ２００を植物内液体流量算出装置として動作させる植物内液体流量算出プログラムが記憶されている。なお、ＤＶＤ−ＲＯＭ５００に代えて、ＣＤ−ＲＯＭであってもよく、ＵＳＢメモリに代表される固体記憶素子であってもよい。また、インターネットやＬＡＮに代表される電気通信網を介してコンピュータに提供する形態もあり得る。
【０１１０】
植物内液体流量算出プログラムが記憶されているＤＶＤ−ＲＯＭ５００は、ディスクドライブに装填され、ＤＶＤ−ＲＯＭ５００に記憶された植物内液体流量算出プログラムがサーバ用コンピュータ２００にアップロードされてハードディスク装置に記憶される。
【０１１１】
このＤＶＤ−ＲＯＭ５００に記憶された植物内液体流量算出プログラム５０は、取得部５１と算出部５２から構成されている。
【０１１２】
ここで、この図６に示す植物内液体流量算出装置２０における、取得部２１と算出部２２は、図７に示す植物内液体流量算出プログラム５０における、取得部５１と算出部５２に互いに対応している。すなわち、図６の植物内液体流量算出装置２０の、取得部２１と算出部２２は、ハードウェアと、図７の植物内液体流量算出プログラムであるソフトウェアの組合せであるのに対し、図７の植物内液体流量算出プログラム５０の、取得部５１と算出部５２は、ハードウェアとソフトウェアのうちのソフトウェア（アプリケーションプログラム）で構成されている。したがって、以下では図６の植物内液体流量算出装置２０の、取得部２１と算出部２２を説明することで、図７の植物内液体流量算出プログラム５０の、取得部５１と算出部５２の説明も兼ねるものとする。
【０１１３】
図６に示す植物内液体流量算出装置２０には、図５に示すキーボード２３０等からなる入力部２３から、各種データが入力される。あるいは、植物内液体流量算出装置２０に入力用のソフトウェアがインストールされていれば、図５に示すＵＳＢコネクタ差込口２１０ａに、上記各種データを記憶したＵＳＢメモリを差し、またはディスク装填口２１０ｂに上記各種データを記憶したＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭを装填し、入力用のソフトウェアを用いて簡単に入力することができる。さらには、端末用コンピュータ３００，３１０から電気通信網４００を介して上記各種データを入力することも可能である。
【０１１４】
ここでの各種データとしては、水の比熱ｃｗ［Ｊｇ−１・Ｋ−１］、植物の表面部位の見かけの熱伝導率Ｋｓｔ［Ｗｍ−１・Ｋ−１］、植物の、ヒータで覆われた部位の断面積Ａ［ｍ２］、内側ヒータ１１ｃのヒータ抵抗値Ｒ［Ω］、内側サーミスタ１４ｃが温度を計測する箇所と上側サーミスタ１４ｕが温度を計測する箇所との距離ｚ１［ｍ］、内側サーミスタ１４ｃが温度を計測する箇所と下側サーミスタ１４ｌが温度を計測する箇所との距離ｚ２［ｍ］である。なお、図４に示す植物内液体流量算出方法を用いる場合には、ｚ１は不要である。
【０１１５】
また、植物内液体流量算出装置２０には、内側ヒータ１１ｃの印加電圧Ｐｉｎ［Ｖ］が、熱量付与装置１のＰＩＤコントローラ１５から電気通信網４００を経由して送られる。さらに、植物内液体流量算出装置２０には、内側サーミスタ１４ｃで計測した温度Ｔｃ［Ｋ］、上側サーミスタ１４ｕで計測した温度Ｔｕ［Ｋ］、および下側サーミスタ１４ｌで計測した温度Ｔｌ［Ｋ］が、熱量付与装置１の温度計測部１６から電気通信網４００を経由して送られる。なお、これら印加電圧Ｐｉｎや温度Ｔｃ，Ｔｕ，Ｔｌは、図６に示す入力部２３から直接入力してもよいし、ＵＳＢメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいはＤＶＤ−ＲＯＭ等に記憶させ、上記入力用のソフトウェアを用いて簡単に入力してもよい。
【０１１６】
入力された各種データ、電気通信網４００を経由して送られた、印加電圧Ｐｉｎや温度Ｔｃ，Ｔｕ，Ｔｌは、図６に示す取得部２１によって取得される。
【０１１７】
図６に示す算出部２２は、取得部２１に取得された、各種データ、印加電圧Ｐｉｎ、および温度Ｔｃ，Ｔｕ，Ｔｌを使い、式１４または式１６を用いて、植物の表面部位の内側を流れる液体の流量Ｆ［ｇ・ｓ−１］を算出する。
【０１１８】
次いで、上記実施形態の熱量付与装置、植物内液体流量算出方法、植物内液体流量算出装置、植物内液体流量算出プログラム、および記録媒体の性能を調べた結果を説明する。
【０１１９】
除葉した醸造用ブドウの当年枝（長さ２０ｃｍ、枝径１０．０ｍｍ）の切り口面にビニルチューブの一方側の端部を接続し、このビニルチューブの他方側の端部を一方側の端部よりも１８ｍ分高くすることによって、ビニルチューブに接続された当年枝の切り口面を水１８ｍ分加圧した。これによって当年枝から流れ出る通水量を秤量し、上記実施形態により算出される植物内液体流量と比較した。上記実施形態により算出される植物内液体流量は、実際の通水量と略等しく推移し、実際の通水量と上記実施形態により算出される植物内液体流量は精度よく一致した。
【０１２０】
また、従来のＳＨＢ法を用いた植物内液体流量算出方法においては、植物内液体流量を算出するためシースコンダクタンス（Ｋｒ）を求める必要があった。しかしながら、本実施形態においては、Ｑｒ＝０を達成したため、Ｋｒを求めることなく植物内液体流量を算出することができた。
【０１２１】
さらに、本実施形態では、植物の表面部位の各ヒータ設置箇所が焼け焦げることもなかった。
【０１２２】
本発明は上述の実施の形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、本実施形態では、上側サーミスタ１４ｕが温度を計測する箇所を、目標温度Ｔｓと同じ温度Ｔｕ［Ｋ］に加熱しているが、既知の温度である限り、上側サーミスタ１４ｕが温度を計測する箇所を、目標温度Ｔｓと違う温度に加熱してもよい。また、本実施形態では、下側サーミスタ１４ｌが温度を計測する箇所を、目標温度Ｔｓよりも低い温度で加熱しているが、下側サーミスタ１４ｌが温度を計測する箇所を、目標温度Ｔｓと同じ温度Ｔｕに加熱し、上側サーミスタ１４ｕが温度を計測する箇所を、目標温度Ｔｓよりも低い温度で加熱してもよい。
【符号の説明】
【０１２３】
１    熱量付与装置
１１ｃ    内側ヒータ
１１ｏ    外側ヒータ
１１ｕ    上側ヒータ
１１ｌ    下側ヒータ
１２    コルクシート
１４ｃ    内側サーミスタ
１４ｏ    外側サーミスタ
１４ｕ    上側サーミスタ
１４ｌ    下側サーミスタ
１００    システム
２０    植物内液体流量算出装置
２００    サーバ用コンピュータ
５０    植物内液体流量算出プログラム
５００    ＤＶＤ−ＲＯＭ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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