(57)【要約】【課題】設定値と異なる大気圧の下であっても、実容積の測定を高精度に行うことができる実容積計測器を提供する。【解決手段】デジタル土壌物理性計測装置２は、試料が収容される収容箱２０と、収容箱２０と連通するシリンダ６１と、収容箱２０とシリンダ６１とにかけて形成される密閉空間の圧力・体積変化を行うピストン６２と、プレ圧力Ｐ０を検知するセンサ８１と、ポスト圧力Ｐ１を検知するセンサと８３、圧力Ｐ０、Ｐ１に基づいて試料の実容積を算出する実容積算出部と、圧力Ｐ０の値と圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘとの関係を表す圧力換算テーブルと、圧力Ｐ０の値及び圧力換算テーブルに基づき目標値Ｐ１ｘを設定する設定部と、圧力Ｐ１の値が目標値Ｐ１ｘとなるようにピストン６２を移動するピストン駆動機構６３と、を備える。【選択図】図３
2014142184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前記収容箱と連通するシリンダと、
前記シリンダにおいて移動自在であり、前記シリンダにおける移動によって前記収容箱から前記シリンダにかけて形成される密閉空間の圧力または体積変化を行うピストンと、
前記ピストンを移動するピストン移動手段と、
前記密閉空間の内部圧力を検知するとともに前記収容箱の外部圧力を検知する圧力センサユニットと、
前記検知された外部圧力に基づいて前記内部圧力の目標変化量または前記ピストンの目標移動量を決定する目標量決定手段と、
前記内部圧力の変化量が前記目標変化量に達する、または、前記ピストンの移動量が目標移動量に達するように前記ピストン移動手段を制御する制御手段と、
前記内部圧力の変化量と前記ピストンの移動量とに基づいて前記試料の実容積を算出する実容積算出手段と、を備えたことを特徴とする実容積計測器。
【請求項２】
前記目標量決定手段は、
前記外部圧力と前記内部圧力の目標変化量とが対応付けられた対応テーブルと、
前記検知された外部圧力に基づいて、前記対応テーブルから当該検知された外部圧力に対応する前記内部圧力の目標変化量を選択する選択手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の実容積計測器。
【請求項３】
前記目標量決定手段は、
前記外部圧力と前記ピストンの目標移動量とが対応付けられた対応テーブルと、
前記検知された外部圧力に基づいて、前記対応テーブルから当該検知された外部圧力に対応する前記ピストンの目標移動量を選択する選択手段と、を有することを特徴とする請求項１記載の実容積計測器。
【請求項４】
前記圧力センサユニットは、
前記収容箱の外に設けられ前記外部圧力を検知する外部圧力センサと、
前記密閉空間に配され前記内部圧力を検知する内部圧力センサと、
を有することを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の実容積計測器。
【請求項５】
前記圧力センサユニットは前記密閉空間に配され、
前記ピストンの移動前に前記圧力センサユニットが検知した前記密閉空間の圧力を前記外部圧力とするとともに、前記ピストンの移動後に前記圧力センサユニットが検知した前記密閉空間の圧力を前記内部圧力とする圧力判別手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の実容積計測器。
【請求項６】
前記収容箱に収容される校正治具の容積を受け付ける容積受付手段と、
前記実容積算出手段によって算出された校正治具の容積が許容範囲内であるか否かを基準にして、前記算出された校正治具の容積が前記前記受け付けられた校正治具の容積であるか否かを判定する容積判定手段と、
前記容積判定手段による判定結果を報知する容積判定結果報知手段と、を備えることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項記載の実容積計測器。
【請求項７】
第１〜２校正作業において前記目標量決定手段が決定する前記目標変化量または前記目標移動量を、第１〜２目標変化量または第１〜２目標移動量とそれぞれ定義した際、
前記目標量決定手段は、前記第２目標変化量として前記第１目標変化量を用いる、または、前記第２目標移動量として前記第１目標移動量を用いることを特徴とする請求項６記載の実容積計測器。
【請求項８】
前記検知された外部圧力が第１の外部圧力である場合に、前記容積判定手段の判定基準として用いられる許容範囲を第１の許容範囲とし、前記検知された外部圧力が第２の外部圧力である場合に、前記容積判定手段の判定基準として用いられる許容範囲を第２の許容範囲と定義した際、
任意の校正治具の容積に関する前記第１の許容範囲の全てが、当該校正治具の容積に関する前記第２許容範囲に含まれていることを特徴とする請求項６または７記載の実容積計測器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌の三相分布を知るうえで利用可能な実容積計測器に関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌は、固相、液相および気相を成分とする三相系物質である。固相とは鉱物を主とする無機質や有機質から成り、液相および気相はそれぞれ土壌水分および土壌空気により構成されている。この固相・液相・気相のそれぞれが占める容積割合が土壌の三相分布である。土壌の肥沃度や作物の生育には、この土壌三相の適正な関係が決め手となり、三相分布状態を知ることが土壌診断の基本となっている。
【０００３】
ここで、土壌の全容積ＶＡと土壌の固相容積ＶＳ・液相容積ＶＬ・気相容積ＶＧは次の式に表わすことができる。
（式１）  ＶＡ＝ＶＳ＋ＶＬ＋ＶＧ
【０００４】
実容積計測法を用いて計測される実容積ＶＳ＋Ｌは土壌の固相容積ＶＳと液相容積ＶＬとの和であるため、土壌の全容積ＶＡと気相容積ＶＧを用いて次のように表わすことができる。
（式２）  ＶＳ＋Ｌ＝ＶＳ＋ＶＬ 
（式３）  ＶＧ＝ＶＡ−ＶＳ＋Ｌ
【０００５】
そして、（式３）より、土壌容器（容量ＶＡ）を用いて土壌の実容積ＶＳ＋Ｌを計測すれば、気相容積ＶＧが求められる。その後、実容積ＶＳ＋Ｌの計測を終えた土壌試料を、乾燥処理によって液相を除去する。そして、液相の密度を水の密度（１ｇ／ｃｍ３）とした場合、乾燥処理前後における土壌試料の重量変化から固相容積ＶＳと液相容積ＶＬとを求めることができる。すなわち、土壌容器（容量ＶＡ）を用いて土壌の実容積ＶＳ＋Ｌを計測することができれば、土壌の三相分布を知ることができる。
【０００６】
次に、実容積計測器を用いた実容積ＶＳ＋Ｌの計測原理について説明する。ボイル−シャルル（Ｂｏｙｌｅ−Ｃｈａｒｅｌｅｓ）の法則によれば、温度が一定の場合、ある気体が第１状態（圧力：Ｐ、容積：ＶＧ）から第２状態（圧力：Ｐ＋ΔＰ、容積：ＶＧ＋ΔＶＧ）へ遷移する場合、次式が成り立つ。
（式４）  Ｐ・ΔＶＧ＋ΔＰ・ＶＧ＋ΔＰ・ΔＶＧ＝０
【０００７】
（式４）は、はじめの圧力Ｐを一定（例えば標準気圧）にするとともに、圧力変化量ΔＰを一定にすることにより、気相容積ＶＧと気相容積の変化量ΔＶＧとが比例関係にあることを示す。土壌の実容積を測定する実容積計測器は、この原理を利用してはじめの圧力Ｐを一定にして、特定の目標圧力まで圧縮するときの気相容積の変化量ΔＶＧから気相容積ＶＧを求めることができる。結果、土壌の実容積を計測することができる。
【０００８】
このような原理で試料の実容積を計測する実容積計測器としては、土壌試料を収容する密閉容器と、密閉容器と連通するシリンダと、シリンダ内を往復移動可能なピストンとを有する（例えば、特許文献１）。そして、土壌試料を収容した密閉容器内の圧力が目標値に達するまで、ピストンを移動させた後、ピストン移動量から容積変化量を求めることにより、実容積を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】公開実用昭和５９−００６７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に記載の実容積計測器において、圧力の目標値は、所定の設定気圧（例えば、標準気圧）を基準に設定されている。一方、測定点における気圧は、測定点における気象条件や標高により、設定気圧と等しくないことがほとんどである。したがって、特許文献１に記載の実容積計測器では、設定気圧と異なる気圧の環境下では、実容積の測定を高精度に行うことができない。
【００１１】
また、測定点における気圧が設定気圧を大きく下回ると、目標圧力に達するまでの移動量が大きくなる。しかしながら、実際のシリンダ長は有限である。したがって、ピストンを押し込んでも目標圧力まで到達することができない。このように、測定点における気圧が設定気圧を大きく下回る環境下では、実容積の測定ができなくなってしまう。
【００１２】
さらに、圧力の目標値の設定は、実容積計測器の製造過程の校正プロセスにおいてなされる。この校正プロセスは、標準気圧が維持された環境下で行う必要があるため、測定環境の形成・維持の点で手間がかかっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者の鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【００１４】
実容積計測器は、前記収容箱と連通するシリンダと、前記シリンダにおいて移動自在であり、前記シリンダにおける移動によって前記収容箱から前記シリンダにかけて形成される密閉空間の圧力または体積変化を行うピストンと、前記ピストンを移動するピストン移動手段と、前記密閉空間の内部圧力を検知するとともに前記収容箱の外部圧力を検知する圧力センサユニットと、前記検知された外部圧力に基づいて前記内部圧力の目標変化量または前記ピストンの目標移動量を決定する目標量決定手段と、前記内部圧力の変化量が前記目標変化量に達する、または、前記ピストンの移動量が目標移動量に達するように前記ピストン移動手段を制御する制御手段と、前記内部圧力の変化量と前記ピストンの移動量とに基づいて前記試料の実容積を算出する実容積算出手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
前記目標量決定手段は、前記外部圧力と前記内部圧力の目標変化量とが対応付けられた対応テーブルと、前記検知された外部圧力に基づいて、前記対応テーブルから当該検知された外部圧力に対応する前記内部圧力の目標変化量を選択する選択手段と、を有することが好ましい。また、前記目標量決定手段は、前記外部圧力と前記ピストンの目標移動量とが対応付けられた対応テーブルと、前記検知された外部圧力に基づいて、前記対応テーブルから当該検知された外部圧力に対応する前記ピストンの目標移動量を選択する選択手段と、を有していてもよい。
【００１６】
前記圧力センサユニットは、前記収容箱の外に設けられ前記外部圧力を検知する外部圧力センサと、前記密閉空間に配され前記内部圧力を検知する内部圧力センサと、
を有することが好ましい。また、前記圧力センサユニットは前記密閉空間に配され、前記ピストンの移動前に前記圧力センサユニットが検知した前記密閉空間の圧力を前記外部圧力とするとともに、前記ピストンの移動後に前記圧力センサユニットが検知した前記密閉空間の圧力を前記内部圧力とする圧力判別手段をさらに備えていてもよい。
【００１７】
前記収容箱に収容される校正治具の容積を受け付ける容積受付手段と、前記実容積算出手段によって算出された校正治具の容積が許容範囲内であるか否かを基準にして、前記算出された校正治具の容積が前記前記受け付けられた校正治具の容積であるか否かを判定する容積判定手段と、前記容積判定手段による判定結果を報知する容積判定結果報知手段と、を備えることが好ましい。
【００１８】
第１〜２校正作業において前記目標量決定手段が決定する前記目標変化量または前記目標移動量を、第１〜２目標変化量または第１〜２目標移動量とそれぞれ定義した際、前記目標量決定手段は、前記第２目標変化量として前記第１目標変化量を用いる、または、前記第２目標移動量として前記第１目標移動量を用いることが好ましい。
【００１９】
前記検知された外部圧力が第１の外部圧力である場合に、前記容積判定手段の判定基準として用いられる許容範囲を第１の許容範囲とし、前記検知された外部圧力が第２の外部圧力である場合に、前記容積判定手段の判定基準として用いられる許容範囲を第２の許容範囲と定義した際、任意の校正治具の容積に関する前記第１の許容範囲の全てが、当該校正治具の容積に関する前記第２許容範囲に含まれていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、設定値と異なる大気圧の下であっても、実容積の測定を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】デジタル土壌物理性計測装置の概要を示す斜視図である。
【図２】デジタル土壌物理性計測装置の概要を示す平面図である。
【図３】デジタル土壌物理性計測装置の接続状態を示す構成図である。
【図４】デジタル土壌物理性計測装置のＲＯＭに格納された圧力換算テーブルの概要を示す説明図である。
【図５】デジタル土壌物理性計測装置の機能を示すブロック図である。
【図６Ａ】従来の実容積計測器の校正作業において算出された実容積の許容範囲の概要を示すグラフである。縦軸がピストンの移動量を表し、横軸が校正用試料の容積を表す。
【図６Ｂ】本発明の実容積計測器の校正作業において算出された実容積の許容範囲の概要を示すグラフである。縦軸がピストンの移動量を表し、横軸が校正用試料の容積を表す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下図面を参照しながら、本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２３】
図１に示すように、デジタル土壌物理性計測装置２は、筐体１０と、筐体１０に設けられた収容箱２０と、筐体１０に設けられデジタル土壌物理性計測装置２の操作を行うための操作パネル３０と、筐体１０に設けられ所定の情報を表示するディスプレイ４０と、を有する。
【００２４】
さらに、デジタル土壌物理性計測装置２は、図２に示すように、計測に必要な電力の供給を受ける電源ソケット５１と、供給された電力を通電または遮断する電源スイッチ５２と、計測データをデジタル出力する出力コネクタ５３と、外部機器からの信号を入力可能にする入力コネクタ５４と、を備える。各部５１〜５４は、それぞれ筐体１０の背面側の側面に設けられる。
【００２５】
次に、デジタル土壌物理性計測装置２の詳細について説明する。
【００２６】
図３に示すように、デジタル土壌物理性計測装置２は、ピストン機構６０と、収容箱２０及びピストン機構をつなぐ接続機構７０と、センサユニット８０と、各部６０、７０、８０を制御するコントローラユニット９０とを有する。また、各部６０、７０、８０、９０は、筐体１０に収容されている。
【００２７】
収容箱２０は、試料が収容される収容口を有する有底の収容筒２０Ａと、収容筒２０Ａに着脱自在可能な蓋２０Ｂとを有する。収容口を閉塞するように蓋２０Ｂを収容筒２０Ａに取り付けると、収容箱２０は、収容筒２０Ａ内が大気に開放された状態（開放状態）となる。一方、蓋２０Ｂを収容筒２０Ａから取り外すと、収容箱２０は、収容筒２０Ａ内が大気から遮断された状態（遮断状態）となる。すなわち、開放状態にあたっては、収容筒２０Ａ内の気圧は外部の気圧と等しい状態が維持される。一方、遮断状態に当たっては、収容筒２０Ａ内の気圧は、蓋２０Ｂを収容筒２０Ａに取り付けたときの外部の気圧がそのまま維持される。
【００２８】
ピストン機構６０は、シリンダ６１と、シリンダ６１内において移動自在に設けられたピストン６２と、ピストン６２を駆動させるピストン駆動機構６３とを有する。ピストン６２は、基準位置に位置する基準状態と、基準状態から退避した退避状態との間で遷移自在である。
【００２９】
ピストン駆動機構６３は、ピストン６２に形成されたギヤ６３Ａと、ギヤ６３Ａと噛みあう歯車６３Ｂと、歯車６３Ｂを駆動するモータ６３Ｍと、を有する。こうして、モータ６３Ｍによって歯車６３Ｂを回転させると、ラックアンドピニオン構造によってギヤ６３Ａが往復運動する結果、シリンダ６１内をピストン６２が往復運動する。
【００３０】
接続機構７０は、シリンダ６１と収容筒２０Ａとをつなぐ連通配管７１と、連通配管７１に設けられた電磁弁７２と、を有する。電磁弁７２は、連通配管７１を外部（大気）に開放する状態（開状態）と、連通配管７１を外部（大気）から遮断した状態（閉状態）と、の間で遷移自在である。
【００３１】
連通配管７１によってシリンダ６１と収容箱２０とが連通するため、収容箱２０からシリンダ６１にかけて密閉空間が形成される。収容箱２０が遮断状態の場合において、電磁弁７２を閉状態のままピストン６２をシリンダ６１に押し込むと、密閉空間内の圧力は増大し、ピストン６２をシリンダ６１から引き出すと密閉空間内の圧力は減少する。また、電磁弁７２を開状態にする、あるいは、収容箱２０を開放状態にすると、収容箱２０内やシリンダ６１内の圧力は、収容箱２０の外部の圧力、すなわち大気圧と等しくなる。
【００３２】
センサユニット８０は、圧力センサ８１と、位置センサ８２とを有する。圧力センサ８１は、連通配管７１に設けられ、連通配管７１内の圧力を検知可能である。位置センサ８２は、ピストン６２が基準位置に位置するか否かを検知可能である。そして、ピストン６２が基準位置にあるときに圧力センサ８１が検知した圧力は、プレ圧力Ｐ０として読み取られ、ピストン６２が基準位置から離れた位置にあるときに圧力センサ８１が検知した圧力は、ポスト圧力Ｐ１として読み取られる。すなわち、圧力センサ８１は、プレ圧力センサとして機能するとともに、ポスト圧力センサとしても機能する。
【００３３】
コントローラユニット９０は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９１と、記憶部（ＲＡＭ）９２と、記憶部（ＲＯＭ）９３と、を備える。ＣＰＵ９１は、いわゆる中央演算処理装置であり、各種プログラムが実行されてコントローラユニット９０の各種機能を実現する。ＲＡＭ９２は、ＣＰＵ９１の作業領域として使用される。ＲＯＭ９３は、ＣＰＵ９１で実行される基本ＯＳや計測プログラムなど各種プログラムを記憶する。さらに、ＲＯＭ９３には、圧力換算テーブル９３Ｔ（図４参照）や、各センサから読み取った計測値や、所定の演算処理によって得られた演算結果等が記憶されている。圧力換算テーブル９３Ｔは、プレ圧力Ｐ０の値とポスト圧力Ｐ１の目標値との対応関係を表すものである。
【００３４】
図４に示す圧力換算テーブル９３Ｔは、プレ圧力Ｐ０の値と、当該プレ圧力Ｐ０の値に対応付けられた加圧量ΔＰとを有する。そして、プレ圧力Ｐ０の値と、当該プレ圧力Ｐ０の値に対応付けられた加圧量ΔＰとの和が、ポスト圧力Ｐ１の目標値となる。例えば、プレ圧力Ｐ０の値が、１０２３．３ｈＰａの場合、ポスト圧力Ｐ１の目標値は、１３８２．３ｈＰａ（＝１０２３．３ｈＰａ＋３５９ｈＰａ）となる。そして、プレ圧力Ｐ０の値が小さくなるにしたがって、当該プレ圧力Ｐ０に対応する加圧量ΔＰが小さくなる。すなわち、プレ圧力Ｐ０の値が小さくなるにしたがって、当該プレ圧力Ｐ０に対応するポスト圧力Ｐ１の目標値が小さくなる。
【００３５】
なお、「プレ圧力Ｐ０」から「加圧量ΔＰ」を求める換算式は、次のようにして求められる。まず、以下のようにして状態１，２を定義する。
状態１：シリンダ６１の密閉空間の体積をＶ０からＶ１へ等温変化させた場合に、シリンダ６１の密閉空間の圧力がＰｘから（Ｐｘ＋ΔＰｘ）へ変化する。
状態２：シリンダ６１の密閉空間の体積をＶ０からＶ１へ等温変化させた場合に、シリンダ６１の密閉空間の圧力がＰｙから（Ｐｙ＋ΔＰｙ）へ変化する。
状態１〜２より、それぞれ式１〜２が得られる。
式１：Ｖ０・Ｐｘ＝Ｖ１（Ｐｘ＋ΔＰｘ）
式２：Ｖ０・Ｐｙ＝Ｖ１（Ｐｙ＋ΔＰｙ）
式１を変形すると、式３が得られる。
式３：Ｖ０＝Ｖ１・（Ｐｘ＋ΔＰｘ）／Ｐｘ
そして、式２及び式３より、式４が得られる。
式４：ΔＰｙ＝ΔＰｘ・Ｐｙ／Ｐｘ
このように、シリンダ６１の密閉空間の体積をＶ０からＶ１へ等温変化させた際、状態１，２における各圧力Ｐｘ、ΔＰｘ、Ｐｙの値がわかれば、これらの圧力値及び式４より、ΔＰｙの値、すなわち、当該プレ圧力Ｐ０に対応するポスト圧力Ｐ１の目標値を求めることができる。
【００３６】
図３に戻って、コントローラユニット９０は、出力コネクタ５３と、入力コネクタ５４と、操作パネル３０と、ディスプレイ４０と、電源ソケット５１と、電気的に接続する。
【００３７】
ＣＰＵ９１により計測プログラムが実行されると、コントローラユニット９０は、図５に示すように、弁操作部９０Ａと、センサ読取部９０Ｂと、実容積算出部９０Ｃと、目標値設定部９０Ｄと、モータ制御部９０Ｅと、Ｉ／Ｏ制御部９０Ｆとして機能する。
【００３８】
弁操作部９０Ａは、電磁弁７２の開閉操作を行う。センサ読取部９０Ｂは、圧力センサ８１が出力したセンシング信号から、圧力センサ８１が検知したプレ圧力Ｐ０やポスト圧力Ｐ１の値を読み取る。さらに、センサ読取部９０Ｂは、位置センサ８２が出力したセンシング信号から、ピストン６２が基準位置に位置するか否かを検知する。目標値設定部９０Ｄは、検知されたプレ圧力Ｐ０の値と圧力換算テーブル９３Ｔ（図４参照）とに基づき、ポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘを設定する。モータ制御部９０Ｅは、検知されたポスト圧力Ｐ１の値がポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘとなるように、モータ６３Ｍを駆動する。実容積算出部９０Ｃは、モータ６３Ｍの駆動によるピストン６２の移動量Ｘを読み取るとともに、移動量Ｘから収容箱２０における気相の容積変化量を算出する。さらに、実容積算出部９０Ｃは、算出した容積変化量と、検知されたプレ圧力Ｐ０の値と、検知されたポスト圧力Ｐ１の値との差に基づいて、試料の実容積ＶＳ＋Ｌを算出する。Ｉ／Ｏ制御部９０Ｆは、各部３０、４０、５３、５４を制御する。
【００３９】
次に、デジタル土壌物理性計測装置２の使用方法について説明する。
【００４０】
まず、収容筒２０Ａから蓋２０Ｂを取り外し、試料を収容筒２０Ａへ収容する。次に、コントローラユニット９０は、操作パネル３０の基準圧力設定ボタンからの操作信号を検知した後、ピストン６２の基準位置設定を行う。基準位置設定では、コントローラユニット９０が位置センサ８２からのセンシング信号に基づいてモータ６３Ｍを駆動する。このようなモータ６３Ｍの駆動により、ピストン６２は所定の基準位置にセットされる。
【００４１】
その後、コントローラユニット９０は、センサ読取部９０Ｂを用いて読取処理を間欠的に又は連続的に行う。読取処理では、圧力センサ８１によって検知された圧力値が、プレ圧力Ｐ０の値としてＲＡＭ９２に格納される。
【００４２】
さらに、コントローラユニット９０は、読み取ったプレ圧力Ｐ０の値及び目標値設定部９０Ｄを用いて、圧力換算テーブル９３Ｔ（図４参照）を参照し、ポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘをＲＡＭ９２に格納する。例えば、圧力センサ８１から読み取ったプレ圧力Ｐ０の値が、９９３ｈＰａである場合、コントローラユニット９０は、目標値設定部９０Ｄを用いて、１３４１．３ｈＰａ（＝９９３．３ｈＰａ＋３４８ｈＰａ）をポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘとしてＲＡＭ９２へ格納する。
【００４３】
その後、収容筒２０Ａの収容口は蓋２０Ｂによって塞がれる。
【００４４】
次に、コントローラユニット９０は、操作パネル３０の測定開始ボタンからの操作信号を検知した後、圧力センサ８１から読み取ったポスト圧力Ｐ１の値を読み取るとともに、モータ制御部９０Ｅを用いて、読み取ったポスト圧力Ｐ１の値がポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘと等しくなるように、ピストン６２を移動させる。そして、コントローラユニット９０は、読み取ったポスト圧力Ｐ１の値がポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘと等しくなったとき、ピストン６２の移動を停止する。このとき、基準位置からピストン６２が停止するまでの移動量は、移動量ＸとしてＲＡＭ９２に格納される。
【００４５】
そして、コントローラユニット９０は、実容積算出部９０Ｃを用いて、土壌試料の実容積ＶＳ＋Ｌを算出する演算処理を行う。演算処理では、まず、収容筒２０Ａの断面積Ｓにピストン６２の移動量Ｘを乗じて、容積変化量ΔＶＧを算出する。その後、容積変化量ΔＶＧ及び、前述の式４に基づいて、実容積ＶＳ＋Ｌを測定する。具体的には、式４において「Ｐ」に「Ｐ０」を代入し、「ΔＰ」に「Ｐ１−Ｐ０」を代入した上で、実容積ＶＳ＋Ｌを算出する。なお、収容筒２０Ａの断面積Ｓや式４は、予めＲＯＭ９３に格納されている。
【００４６】
こうして、コントローラユニット９０は、算出した実容積ＶＳ＋Ｌの値をディスプレイ４０へ出力する。
【００４７】
このように、デジタル土壌物理性計測装置２は、測定開始時点の収容筒２０Ａ内のプレ圧力Ｐ０を基準にして、ポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘを設定することができるため、測定値における気象条件や標高によって気圧が設定値（例えば、標準気圧）と異なる場合であっても、実容積の測定を高精度に行うことができる。また、デジタル土壌物理性計測装置２の校正は、標準気圧の環境をつくらずに済む。さらに、デジタル土壌物理性計測装置２の製造時においては、標準気圧の環境をつくらずに装置の校正が可能であるため、製造コストを抑えることができる。
【００４８】
なお、収容箱２０の蓋２０Ｂが緩んでいたり、連通配管７１が外れていたりして、シリンダ６１と収容箱２０とが形成する密閉空間からエアーが漏れ出している場合、ポスト圧力Ｐ１が目標値Ｐ１ｘに達する前に、ピストン６２の移動量が最大許容値Ｒｍａｘに到達してしまう。そこで、コントローラユニット９０は、ピストン６２の移動量が最大許容値Ｒｍａｘを超えるか否かを判定するピストン移動量判定部９０Ｇ（図５参照）を備え、モータ制御部９０Ｅは、ピストン６２の移動量が最大許容値Ｒｍａｘを超えたと判定された場合に、モータ６３Ｍの駆動を停止することが好ましい。最大許容値Ｒｍａｘは、予めＲＯＭ９３に格納されることが好ましい。
【００４９】
上記実施形態では、ピストン６２の移動により、収容箱２０内の圧力を増大させたが、本発明はこれに限られず、ピストン６２の移動により、収容箱２０内の圧力を減少させてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、プレ圧力センサ及びポスト圧力センサとしても機能する圧力センサ８１を設けたが、本発明はこれに限られず、圧力センサ８１とともに、プレ圧力センサとして機能する圧力センサ８３（図３、５参照）を設けてもよい。この場合、圧力センサ８１はプレ圧力センサとして機能させてもよいし、プレ圧力センサ及びポスト圧力センサとして機能させてもよい。
【００５１】
なお、コントローラユニット９０は、校正部９０Ｈ（図５参照）を有していてもよい。校正部９０Ｈは、操作パネル３０の操作によって設定された校正用容積と、算出された実容積ＶＳ＋Ｌとが一致しているか否かを判定する。さらに、校正部９０Ｈは、当該判定結果をディスプレイ４０に表示する。
【００５２】
次に、デジタル土壌物理性計測装置２の校正方法について説明する。
【００５３】
コントローラユニット９０は、操作パネル３０から入力された校正用試料の容積（以下校正用容積という）に係る情報をＲＯＭ９３に記憶する。この校正用容積は、収容箱２０内に収容された校正用試料の容積を意味している。例えば、校正値として利用可能な校正用容積としては、０ｍｌ（校正用試料無し）、３０ｍｌ（３０ｍｌ校正用試料を１つ）、５０ｍｌ（５０ｍｌ校正用試料を１つ）、８０ｍｌ（３０ｍｌ校正用試料・５０ｍｌ校正用試料を１つずつセット）の４種類の校正用容積を選択できる。こうして、操作パネル３０が、校正治具の容積を受け付ける容積受付手段として機能する。
【００５４】
その後、デジタル土壌物理性計測装置２の使用方法で述べたような手順で、プレ圧力Ｐ０の検知、ポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘの設定、ポスト圧力Ｐ１が目標値Ｐ１ｘとなるようにピストン６２の移動、ピストン６２の移動量Ｘに基づく実容積ＶＳ＋Ｌの算出を行う。そして、校正部９０Ｈは、算出された実容積ＶＳ＋Ｌが許容範囲内であるか否かを基準として、算出された実容積ＶＳ＋ＬがＲＯＭ９３に記憶された校正用容積であるか否かを判定し、当該判定結果をディスプレイ４０に表示する。ここで、許容範囲は、ＲＯＭ９３に記憶された校正用容積を基準にして設定（例えば、３％等）される。また、校正部９０Ｈは、算出された実容積ＶＳ＋Ｌが許容範囲内であると判定した場合に、算出された実容積ＶＳ＋ＬがＲＯＭ９３に記憶された校正用容積であると判定し、算出された実容積ＶＳ＋Ｌが許容範囲外であると判定した場合に、算出された実容積ＶＳ＋ＬがＲＯＭ９３に記憶された校正用容積でないと判定する。こうして、校正用試料の容積の誤入力、すなわち、操作パネル３０から入力された校正用試料の容積が実際の校正に用いた校正用試料の容積と異なる場合には、校正部９０Ｈの判定処理によって、校正用試料の容積の誤入力を検知することができる。
【００５５】
この校正では、第１の校正用容積を用いた第１校正と、第１の校正用容積を用いた第２校正とを連続して行ってもよい。この場合には、第２校正では、第１校正で用いた圧力換算テーブル９３Ｔを用いる。このように、異なった校正用容積を用いた校正において、共通の圧力換算テーブル９３Ｔを用いることにより、より精度の高い校正を行うことができる。
【００５６】
ところで、従来の実容積計測器では、プレ圧力Ｐ０の値によってポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘの設定を行わない。このため、標高の異なる位置で測定を行う場合、標高差を補正する必要がある。そこで、従来の実容積計測器では、標高を入力するための標高入力ボタンを設け、入力された標高に応じて許容範囲を設定していた。例えば、プレ圧力Ｐ０＝Ｐ０Ａである場合、校正用試料の容積Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対する許容範囲はそれぞれＫＡ１，ＫＡ２、ＫＡ３と設定され、プレ圧力Ｐ０＝Ｐ０Ｂである場合、校正用試料の容積Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３に対する許容範囲はそれぞれＫＢ１，ＫＢ２、ＫＢ３と設定される（図６Ａ参照）。ここで、許容範囲ＫＡ１，ＫＡ２、ＫＡ３は、互いに重なっていない。同様に、許容範囲ＫＢ１，ＫＢ２、ＫＢ３も、互いに重なっていない。この場合、標高入力ボタンの誤操作を行った場合には、算出された実容積ＶＳ＋Ｌが許容範囲からはずれるため、校正部９０Ｈにより、標高入力ボタンの誤操作を検知することができる。しかしながら、標高入力ボタンの誤操作と校正用試料の設定の誤操作とが同時に起こった場合、算出された校正用容積が許容範囲に入ってしまう場合（例えば、正しい許容範囲がＫＡ１であり、操作によって設定された許容範囲がＫＢ３の場合）がある。この場合には、当該誤操作を検知することができない。本発明の実容積計測器においては、プレ圧力Ｐ０の値によってポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘの設定を行うため、プレ圧力Ｐ０が異なっても、許容範囲は一定である（図６Ｂ参照）。このため、標高入力ボタンの誤操作と、校正用試料の設定の誤操作とが同時に起こったとしても、誤操作を検知することができる。
【００５７】
上記実施形態では、検知されたプレ圧力Ｐ０の値と圧力換算テーブル９３Ｔとに基づきポスト圧力Ｐ１の目標値Ｐ１ｘを設定し、密閉空間内の圧力が目標値Ｐ１ｘとなるまでピストン６２を移動させたが、本発明はこれに限られず、検知されたプレ圧力Ｐ０の値と目標移動量換算テーブルとに基づきピストン６２の移動量の目標値を設定し、実際のピストン６２の移動量が当該目標値となるまでピストン６２を移動させてもよい。ここで、目標移動量換算テーブルは、プレ圧力Ｐ０の値と、当該プレ圧力Ｐ０の値に対応付けられた移動量とを有する。
【００５８】
尚、本発明のデジタル土壌物理性計測装置は、上記した実施の形態に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変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００５９】
１０    筐体
２０    収容箱
２０Ａ    収容筒
２０Ｂ    蓋
３０    操作パネル
４０    ディスプレイ
５１    電源ソケット
５２    電源スイッチ
５３    出力コネクタ
５４    入力コネクタ
６０    ピストン機構
６１    シリンダ
６２    ピストン
６３    ピストン駆動機構
６３Ａ    ギヤ
６３Ｂ    歯車
６３Ｍ    モータ
７０    接続機構
７１    連通配管
７２    電磁弁
８０    センサユニット
８１    圧力センサ
８１    プレ圧力センサ
８２    基準位置センサ
８３    圧力センサ
９０    コントローラユニット
９０Ａ    弁操作部
９０Ｂ    センサ読取部
９０Ｃ    実容積算出部
９３Ｔ    圧力換算テーブル
９０Ｄ    目標値設定部
９０Ｅ    モータ制御部
９０Ｆ    Ｉ／Ｏ制御部
９０Ｇ    ピストン移動量判定部
９０Ｈ    校正部
９１    ＣＰＵ
９２    ＲＡＭ
９３    ＲＯＭ
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図１】
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