(57)【要約】【課題】試料の浸透係数を高精度に測定することができる浸入計を提供する。【解決手段】浸入計２は、液体を貯留するための貯留タンク１１と、試料表面に載置され貯留タンク１１から出た液体が通過可能なフィルタ２０と、フィルタ２０における液体の圧力を調節する圧力調節部１２と、を備える。圧力調節部１２は、貯留タンク１１内の気圧を検知する気圧センサ１２Ｄと、貯留タンク１１に連通するバッファタンク１２Ｃと、バッファタンク１２Ｃ内の気体を吸引する吸引ポンプ１２Ａと、気圧センサ１２Ｄが検知した気圧に基づいて、吸引ポンプ１２Ａを制御するコントローラユニット１５と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に液体を浸透させて、前記試料における前記液体の浸透係数を測定する浸入計であって、
前記液体を貯留する貯留タンクと、
試料表面に載置され前記貯留タンクから出た液体が通過可能なフィルタと、
前記フィルタが前記試料表面に載置された場合に前記試料表面と正対する面をフィルタ面と定義した際、前記フィルタ面における圧力を調節する圧力調節部と、を備え、
前記圧力調節部は、
前記貯留タンク内の気圧を調節するポンプと、
前記貯留タンク内の気圧を検知する気圧センサと、
前記気圧センサが検知した気圧に基づいて、前記ポンプを制御するポンプコントローラと、を有することを特徴とする浸入計。
【請求項２】
前記ポンプは、外部から遮断された状態の前記貯留タンク内の気圧を調節し、
前記気圧センサは、外部から遮断された状態の前記貯留タンク内の気圧を検知することを特徴とする請求項１記載の浸入計。
【請求項３】
前記貯留タンクから流出する前記液体の流出速度を検知する流量センサを備えることを特徴とする請求項１または２記載の浸入計。
【請求項４】
前記気圧センサが検知した前記気圧と、前記流量センサが検知した前記液体の流出速度とに基づいて、前記浸透係数を算出する算出部を備えることを特徴とする請求項３記載の浸入計。
【請求項５】
前記流量センサが検知した前記流出速度が一定であるか否かを判定する安定状態判定部を備え、
前記算出部は、前記安定状態判定部によって前記流出速度が一定であると判定された場合に前記浸透係数を算出することを特徴とする請求項４記載の浸入計。
【請求項６】
前記圧力調節部は、前記流出速度が一定の状態に近づくように前記液体の圧力を増加させることを特徴とする請求項５記載の浸入計。
【請求項７】
前記算出部は、前記液体の圧力Ｐ１における前記浸透係数を算出した後に、前記圧力Ｐ１と異なる前記液体の圧力Ｐ２における前記浸透係数を算出することを特徴とする請求項４ないし６のうちいずれか１項記載の浸入計。
【請求項８】
前記液体の圧力Ｐ１は前記液体の圧力Ｐ２よりも小さいことを特徴とする請求項７記載の浸入計。
【請求項９】
前記フィルタの貯留空間内における前記液体の圧力を検知する液圧センサを備えることを特徴とする請求項１ないし８のうちいずれか１項記載の浸入計。
【請求項１０】
前記気圧センサが検知した前記気圧、及び前記流量センサが検知した前記液体の流出速度を記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項３ないし９のうちいずれか１項記載の浸入計。
【請求項１１】
前記記憶部は前記浸透係数を記憶することを特徴とする請求項１０記載の浸入計。
【請求項１２】
前記圧力調節部は、
前記検知された気圧に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出する圧力算出部を有し、
前記ポンプコントローラは、前記算出された圧力に基づいて、前記ポンプを制御することを特徴とする請求項１ないし１１のうちいずれか１項記載の浸入計。
【請求項１３】
前記圧力調節部は、
前記貯留タンクから流出した前記液体の体積を検知する体積検知部を有し、
前記圧力算出部は、前記検知された気圧及び前記検知された体積に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出することを特徴とする請求項１２記載の浸入計。
【請求項１４】
前記貯留タンクの内部を外部に対して解放可能な通気弁と、
前記フィルタの貯留空間を外部に対して開放する排出弁と、をさらに備え、
前記圧力調節部は、
前記通気弁と前記排出弁とを個別に制御する弁コントローラと、
前記貯留タンクから前記フィルタへ流れる前記液体の流出速度を検知する流量センサと、
前記流量センサが検知した前記流出速度に基づいて、前記貯留タンクから前記フィルタへの前記液体の流れが止まっているか否かを判定する判定部と、
前記フィルタ面における圧力を算出する圧力算出部と、を有し、
前記ポンプコントローラは、前記算出された圧力に基づいて、前記ポンプを制御し、
前記貯留タンクと前記フィルタとをつなぐ流路を介して、前記貯留タンク及び前記フィルタに前記液体を溜める貯留工程では、前記弁コントローラは、前記通気弁を開状態とするとともに前記排出弁を閉状態とし、
前記貯留工程の後に行われ、前記貯留タンクに貯留された前記液体を前記フィルタへ供給する液体供給工程では、前記弁コントローラが、前記通気弁を閉状態に、かつ前記排出弁を開状態にするとともに、前記判定部が前記判定を行い、
前記貯留タンクから前記フィルタへの前記液体の流れが止まったと判定された場合には、前記圧力算出部は、前記フィルタにおける前記液体の水位に対応する圧力と、前記フィルタの外部圧力との和に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出することを特徴とする請求項１ないし１３のうちいずれか１項記載の浸入計。
【請求項１５】
前記フィルタに装着可能なフィルタキャップを備え、
前記フィルタキャップは、
前記フィルタ面の周縁部と係合する周縁係合部と、
前記周縁部が前記周縁係合部と係合した場合に、前記フィルタ面から離れるように正対する離隔正対部と、を有し、
前記周縁部が前記周縁係合部と係合した場合に前記液体が貯留される液体貯留空間は、前記周縁係合部及び前記離隔正対部によって形成された
ことを特徴とする請求項１ないし１４のうちいずれか１項記載の浸入計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は浸入計に関する。
【背景技術】
【０００２】
浸入計は、液体を試料に浸透させて、当該試料における液体の浸透係数を測定するものである。このような浸入計として、土壌の透水係数を測定するものがある（例えば、非特許文献１）。非特許文献１に記載の浸入計には、マリオット管を有するものがある。
【０００３】
図９にしめすように、従来の負圧浸入計１００は、試料である土壌１１０の表面に載置されたフィルタ１０１と、フィルタ１０１の直上に配された貯水筒１０２及びマリオット管１０３と、貯水筒１０２及びマリオット管１０３を連通する通気管１０４と、を備える。
【０００４】
この負圧浸入計１００を用いた土壌１１０の透水係数の測定は、次のように行う。まず、マリオット管１０３に所定の水をいれる。マリオット管１０３内の水位によって、貯水筒１０２内の負圧ｐ１を調節することができる。つぎに、貯水筒１０２の流出弁（図示しない）を開くことによって、貯水筒１０２内の水は、フィルタ１０１を通して、土壌１１０へ浸透する。貯水筒１０２から水が流出すると、貯水筒１０２内の気圧が低下するが、マリオット管１０３のガスが、当該気圧の低下分に応じた量だけ、通気管１０４を通って貯水筒１０２へ供給される。このようにして、マリオット管１０３は、フィルタ１０１に対し一定の負圧（＝ｐ１−ｐ２）をかけることができる。そして、貯水筒１０２の目盛から読み取った水頭ｈ１０２と、水頭ｈ１０２を測定した時間とから、貯水筒１０２から流出した水の流量ｑを測定し、測定した水の流量ｑが一定になった状態（以下、流量安定状態と称する）のときに、土壌１１０の透水係数の測定が行われる。この土壌１１０の透水係数の測定には、次の式１が用いられる。
（式１）    ｋ＝ｑ−（４・Ｐ）／（π・ｒ）
ｑ：流量安定状態における水の流量
Ｐ：流量安定状態におけるフィルタ１０１に対する負圧
ｒ：フィルタ１０１の半径
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】土壌物理学  朝倉書店  Ｐ１０７〜１０９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、貯水筒１０２から水が流出した場合には、貯水筒１０２内の気圧の低下分に応じた量だけ、マリオット管１０３のガスが貯水筒１０２へ供給されることが理想的であるが、実際には、マリオット管１０３のガスが通気管１０４に泡となって付着してしまう。このため、負圧浸入計１００では、貯水筒１０２内の気圧を高精度に維持することが困難である。
【０００７】
さらに、通気管１０４から出た泡は、貯水筒１０２の水面、すなわち水位を乱すことになる。このため、貯水筒１０２の水頭ｈ１０２の測定精度は高いものといえない。加えて、このようにして測定された水頭ｈ１０２は、流量安定状態であるか否かの判断材料であるとともに、土壌の透水係数測定の基礎となる因子である。
【０００８】
したがって、従来の負圧浸入計１００を用いて得られた土壌の浸透係数は、信頼性の高いものとはいえない。
【０００９】
本発明は、斯かる実情に鑑み、土壌の浸透係数を高精度で測定可能な浸入計を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する手段は、試料に液体を浸透させて、前記試料における前記液体の浸透係数を測定する浸入計であって、前記液体を貯留する貯留タンクと、試料表面に載置され前記貯留タンクから出た液体が通過可能なフィルタと、前記フィルタが前記試料表面に載置された場合に前記試料表面と正対する面をフィルタ面と定義した際、前記フィルタ面における圧力を調節する圧力調節部と、を備え、前記圧力調節部は、前記貯留タンク内の気圧を調節するポンプと、前記貯留タンク内の気圧を検知する気圧センサと、前記気圧センサが検知した気圧に基づいて、前記ポンプを制御するポンプコントローラと、を有することを特徴とする。
【００１１】
前記ポンプは、外部から遮断された状態の前記貯留タンク内の気圧を調節し、前記気圧センサは、外部から遮断された状態の前記貯留タンク内の気圧を検知することが好ましい。また、前記貯留タンクから流出する前記液体の流出速度を検知する流量センサを備えることが好ましい。さらに、前記気圧センサが検知した前記気圧と、前記流量センサが検知した前記液体の流出速度とに基づいて、前記浸透係数を算出する算出部を備えることが好ましい。
【００１２】
前記流量センサが検知した前記流出速度が一定であるか否かを判定する安定状態判定部を備え、前記算出部は、前記安定状態判定部によって前記流出速度が一定であると判定された場合に前記浸透係数を算出することが好ましい。また、前記圧力調節部は、前記流出速度が一定の状態に近づくように前記液体の圧力を増加させることが好ましい。さらに、前記算出部は、前記液体の圧力Ｐ１における前記浸透係数を算出した後に、前記圧力Ｐ１と異なる前記液体の圧力Ｐ２における前記浸透係数を算出することが好ましい。加えて、前記液体の圧力Ｐ１は前記液体の圧力Ｐ２よりも小さいことが好ましい。
【００１３】
前記フィルタにおける前記液体の圧力を検知する液圧センサを備えることが好ましい。また、前記気圧センサが検知した前記気圧、及び前記流量センサが検知した前記液体の流出速度を記憶する記憶部を備えることが好ましい。さらに、前記記憶部は前記浸透係数を記憶することが好ましい。
【００１４】
前記圧力調節部は、前記検知された気圧に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出する圧力算出部を有し、前記ポンプコントローラは、前記算出された圧力に基づいて、前記ポンプを制御することが好ましい。
【００１５】
前記圧力調節部は、前記貯留タンクから流出した前記液体の体積を検知する体積検知部を有し、前記圧力算出部は、前記検知された気圧及び前記検知された体積に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出することが好ましい。
【００１６】
前記貯留タンクの内部を外部に対して解放可能な通気弁と、前記フィルタの貯留空間を外部に対して開放する排出弁と、をさらに備え、前記圧力調節部は、前記通気弁と前記排出弁とを個別に制御する弁コントローラと、前記貯留タンクから前記フィルタへ流れる前記液体の流出速度を検知する流量センサと、前記流量センサが検知した前記流出速度に基づいて、前記貯留タンクから前記フィルタへの前記液体の流れが止まっているか否かを判定する判定部と、前記フィルタ面における圧力を算出する圧力算出部と、を有し、前記ポンプコントローラは、前記算出された圧力に基づいて、前記ポンプを制御し、前記貯留タンクと前記フィルタとをつなぐ流路を介して、前記貯留タンク及び前記フィルタに前記液体を溜める貯留工程では、前記弁コントローラは、前記通気弁を開状態とするとともに前記排出弁を閉状態とし、前記貯留工程の後に行われ、前記貯留タンクに貯留された前記液体を前記フィルタへ供給する液体供給工程では、前記弁コントローラが、前記通気弁を閉状態に、かつ前記排出弁を開状態にするとともに、前記判定部が前記判定を行い、前記貯留タンクから前記フィルタへの前記液体の流れが止まったと判定された場合には、前記圧力算出部は、前記フィルタにおける前記液体の水位に対応する圧力と、前記フィルタの外部圧力との和に基づいて、前記フィルタ面における圧力を算出することが好ましい。
【００１７】
前記フィルタに装着可能なフィルタキャップを備え、前記フィルタキャップは、前記フィルタ面の周縁部と係合する周縁係合部と、前記周縁部が前記周縁係合部と係合した場合に、前記フィルタ面から離れるように正対する離隔正対部と、を有し、前記周縁部が前記周縁係合部と係合した場合に前記液体が貯留される液体貯留空間は、前記周縁係合部及び前記離隔正対部によって形成されたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記手段によれば、試料の浸透係数を高精度に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の浸入計の概要を示す説明図である。
【図２】第１の浸入計の概要を示すブロック図である。
【図３】縦軸が水の流量Ｑ、横軸が時間Ｔであって、浸入計を用いた透水係数の測定方法において、水の流量Ｑの推移を示すグラフである。
【図４】縦軸が水の流量Ｑ、横軸が時間Ｔであって、浸入計を用いた透水係数の測定方法において、水の流量Ｑの推移を示すグラフである。
【図５】縦軸が水の流量Ｑ、横軸が時間Ｔであって、浸入計を用いた透水係数の測定方法において、水の流量Ｑの推移を示すグラフである。
【図６】図５に示す複数回の透水係数の測定方法において、それぞれの測定圧力の関係を示す表である。
【図７Ａ】第２の浸入計の概要を示す説明図である。
【図７Ｂ】第２の浸入計の概要を示す説明図である。
【図８Ａ】フィルタ及びフィルタキャップの概要を示す断面図である。
【図８Ｂ】フィルタ及びフィルタキャップの概要を示す分解断面図である。
【図９】従来の負圧浸入計の概要を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１に示すように、浸入計２は、土壌７の透水係数を測定するためのものであり、装置本体１０と、土壌７の表面に載置されるフィルタ２０と、装置本体１０及びフィルタ２０をつなぐチューブ３０とを備える。
【００２２】
装置本体１０は、水を貯留する貯留タンク１１と、フィルタ２０における水の圧力を制御する圧力調節部１２と、貯留タンク１１内の水をチューブ３０に向けて流出する水流出部１３と、操作パネル１４と、各部へ電力を供給するとともに各部を制御するコントローラユニット１５と、コントローラユニット１５へ電力を供給する電源１６と、各部を収容する筐体１７と、筐体１７に設けられたハンドル１８と、を有する。
【００２３】
貯留タンク１１の上方部（例えば、天面）には、貯留タンク１１へ水を供給するための給水弁１１Ｙが形成される。給水弁１１Ｙは、通常、閉じられている。また、貯留タンク１１の上方部には、貯留タンク１１内の気体を吸引するための吸引開口１１Ｘが設けられる。吸引開口１１Ｘは、貯留タンク１１の許容水位ｈＭＡＸよりも高い位置に開口する。一方、貯留タンク１１の下方部（例えば、底面）には、貯留タンク１１に貯留する水を流出するための流出開口１１Ｚが開口する。
【００２４】
圧力調節部１２は、フィルタ２０における水の圧力を調節するためものであり、貯留タンク１１内の気体を吸引する吸引ポンプ１２Ａと、貯留タンク１１の吸引開口１１Ｘを吸引ポンプ１２Ａに接続する吸気管１２Ｂと、吸気管１２Ｂに設けられたバッファタンク１２Ｃと、バッファタンク１２Ｃに設けられた気圧センサ１２Ｄ及び排気弁１２Ｅと、を有する。気圧センサ１２Ｄは、バッファタンク１２Ｃ内の気圧を測定する。排気弁１２Ｅは、開閉自在となっている。
【００２５】
水流出部１３は、貯留タンク１１の流出開口１１Ｚをチューブ３０に接続する流出路１３Ａと、流出路１３Ａに設けられた流出弁１３Ｂ及び流量計１３Ｃと、を有する。
【００２６】
筐体１７は、直方体に形成された第１ブロック１７Ａと、直方体に形成され第１ブロックよりも背の低い第２ブロック１７Ｂと、を有し、Ｌ字状に形成される。また、ハンドル１８は、第２ブロック１７Ｂの上面から第１ブロック１７Ａの側面まで延びる。第１ブロック１７Ａには、貯留タンク１１が内蔵される。第２ブロック１７Ｂには、吸引ポンプ１２Ａ、バッファタンク１２Ｃ、コントローラユニット１５や電源１６などが内蔵される。
【００２７】
フィルタ２０は、リング２１と、リング２１の一端側の開口に充てんされるメッシュ２２と、リング２１の他端側の開口を塞ぐ密閉蓋２３と、圧力センサ２４と、を有する。チューブ３０から送り出された水は、リング２１、メッシュ２２、及び密閉蓋２３によって形成された閉空間２７へ流れる。そして、この閉空間２７にある水は、円状のメッシュ２２を通り抜けて土壌７の表面へ到達する。圧力センサ２４は、この閉空間２７内における圧力を検知する。
【００２８】
また、密閉蓋２３は、蓋本体２３Ａと、蓋本体２３Ａに設けられたバルブ２３Ｂと、蓋本体２３Ａに設けられたハンドル２３Ｃとを有する。バルブ２３Ｂは、閉空間２７を外部に連通する状態と、閉空間２７を外部から遮断する状態との間で遷移自在である。バルブ２３Ｂの開閉操作は、閉空間２７を外部へ開放する場合や、閉空間２７の水を外部へ流出する場合等に行われる。
【００２９】
なお、貯留タンク１１及びフィルタ２０には、それぞれ水平器５１、５２が設けられる。
【００３０】
図２に示すように、操作パネル１４は、測定の操作を行うための操作ボタン１４Ａと、測定結果等を表示するモニタ１４Ｂと、測定位置の位置情報を検知するＧＰＳ（Ｇｒｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）１４Ｃと、を有する。
【００３１】
また、コントローラユニット１５は、記憶部１５Ａと、時間を計測するタイマ１５Ｂと、各部を制御するコントローラ１５Ｃと、を有する。記憶部１５Ａは、コントローラ１５Ｃが読み取ったセンシング信号に基づく測定データ等を記憶する。
【００３２】
次に、圧力調節部１２の作動について説明する。コントローラ１５Ｃは、気圧センサ１２Ｄからバッファタンク１２Ｃ内の圧力の値を読み取るとともに、自身の内蔵メモリに格納された水頭Ｈを読み取る。ここで、水頭Ｈは、メッシュ２２（フィルタ面）から、貯留タンク１１における水面までの高さである（図１参照）。
【００３３】
コントローラ１５Ｃは、水頭Ｈから、当該水頭Ｈに基づく水圧ＰＨを算出する。当該水圧ＰＨは、水頭Ｈと、水の密度ρと、重力加速度ｇとの積で求められる。さらに、コントローラ１５Ｃは、算出した圧力ＰＨ及び、気圧センサ１２Ｄから読み取った圧力Ｐ１２Ｄの和から、フィルタ面における圧力Ｐ２２を算出する。コントローラ１５Ｃは、算出された圧力Ｐ２２と、目標値との大小を判定する。なお、この目標値は、操作ボタン１４Ａの操作によって、正圧（大気圧よりも高い圧力）、大気圧、及び負圧（大気圧よりも低い圧力）のいずれかに設定される。バッファタンク１２Ｃ内の圧力Ｐ１２Ｄと大気圧との差は、例えば、０（ｍＨ２Ｏ）〜１（ｍＨ２Ｏ）である。
【００３４】
そして、算出された圧力Ｐ２２の値が目標値よりも大きい場合には、コントローラ１５Ｃは、吸引ポンプ１２Ａを駆動するとともに、気圧センサ１２Ｄから圧力Ｐ１２Ｄの値の読み取り、及びフィルタ面における圧力Ｐ２２の算出を行う。コントローラ１５Ｃによる吸引ポンプ１２Ａの駆動は、算出された圧力Ｐ２２が目標値となるまで行われる。一方、算出された圧力Ｐ２２の値が目標値よりも小さい場合には、コントローラ１５Ｃは、排気弁１２Ｅを開くとともに、気圧センサ１２Ｄから圧力Ｐ１２Ｄの値の読み取り、及び圧力Ｐ２２の算出を行う。排気弁１２Ｅは、コントローラ１５Ｃの制御の下、算出された圧力Ｐ２２の値が目標値となるまで開状態のままであり、算出された圧力Ｐ２２の値が目標値となると閉状態になる。こうして、圧力調節部１２は、圧力Ｐ２２を所望の値で維持することができる。
【００３５】
次に、水流出部１３の作動について説明する。
【００３６】
コントローラ１５Ｃが流出弁１３Ｂを開くと、貯留タンク１１に貯留する水は、流出路１３Ａを通ってチューブ３０へ流れ込む。一方、コントローラ１５Ｃが流出弁１３Ｂを閉じると、流出路１３Ａにおける水の流れは停止する。流量計１３Ｃは、流出路１３Ａにおける水の流量Ｑを検知する。ここで、流量Ｑは、時間当たりに流出路１３Ａを通る水の量を表す。
【００３７】
次に、浸入計２を用いた土壌の透水係数の測定方法について説明する。浸入計２を用いた土壌の透水係数の測定方法では、準備工程と流量安定工程と測定工程と、が順番に行われる。
【００３８】
準備工程では、まず、水平器５２が「水平」を指すように、測定対象の土壌７の表面にフィルタ２０を載置する。同様にして、水平器５１が「水平」を指すように、装置本体１０を載置する。そして、装置本体１０とフィルタ２０とをチューブ３０でつなぐ。
【００３９】
その後、操作パネル１４の操作により、装置本体の電源を投入する。流出弁１３Ｂが閉じられるとともに、給水弁１１Ｙが開かれると、貯留タンク１１に水が貯留する。そして、操作ボタン１４Ａからの操作信号を受信したコントローラ１５Ｃは、流出弁１３Ｂを開く。これにより、貯留タンク１１に貯留する水は、チューブ３０を通って、フィルタ２０へ流れ込む。チューブ３０から流れ出た水は、フィルタ２０の閉空間２７に水が流れ込む。閉空間２７に水が充てんされると、コントローラ１５Ｃは、流出弁１３Ｂを閉じる。その後、水頭Ｈを物差しや、メジャーなど公知の測定手段によって測定する。測定された水頭Ｈは、操作ボタン１４Ａの操作により、装置本体１０の内蔵メモリに格納される。
【００４０】
準備工程に引き続いて流量安定工程が行われる。
【００４１】
流量安定工程では、まず、コントローラ１５Ｃが、水頭Ｈに基づく水圧ＰＨと、気圧センサ１２Ｄから読み取った圧力Ｐ１２Ｄとの和から、フィルタ面における圧力Ｐ２２を算出する。次に、コントローラ１５Ｃは、吸引ポンプ１２Ａの駆動により、フィルタ面における圧力Ｐ２２を所定の値（測定圧力ＰＭ）に調節する。その後、フィルタ面における圧力Ｐ２２が測定圧力ＰＭに調節された後、コントローラ１５Ｃは、流出弁１３Ｂを開くと同時に、タイマ１５ＢをＯＮにする。タイマ１５Ｂは、時間の計測を開始する。
【００４２】
貯留タンク１１の水位が変化する場合にも、コントローラ１５Ｃは、次のようにして、フィルタ面における圧力Ｐ２２の調節を行う。まず、コントローラ１５Ｃは、流量計１３Ｃから水の流量Ｑを、タイマ１５Ｂから時間Ｔをそれぞれ読み込むとともに、時間Ｔの範囲における水の流量Ｑの積分値から、水位の変化量ΔＨを算出する。さらに、コントローラ１５Ｃは、水位の変化量ΔＨ、及び気圧センサ１２Ｄから読み取った圧力Ｐ１２Ｄに基づいて、最新のフィルタ面における圧力Ｐ２２を算出する。そして、コントローラ１５Ｃは、最新の圧力Ｐ２２に基づいて、吸引ポンプ１２Ａの駆動により、フィルタ面における圧力Ｐ２２を所定の値（測定圧力ＰＭ）に調節する。これにより、貯留タンク１１の水位が変化する場合にも、フィルタ面における圧力Ｐ２２を所定の値（測定圧力ＰＭ）に調節することができる。
【００４３】
次に、コントローラ１５Ｃは、流量計１３Ｃから水の流量Ｑを読み取るとともに、タイマ１５Ｂから時間Ｔを読み取る。さらに、コントローラ１５Ｃは、読み取った水の流量Ｑが、所定の時間一定である場合（図３参照）には、流量安定状態であると判定する。そして、流量安定状態であると判定されると、流量安定工程が終了する。
【００４４】
流量安定工程に引き続いて測定工程が行われる。  
【００４５】
コントローラ１５Ｃは、測定工程においても、流量安定工程と同様にして、フィルタ面における圧力Ｐ２２を所定の値（測定圧力ＰＭ）に調節する。さらに、コントローラ１５Ｃは、流量計１３Ｃから水の流量Ｑを読み取る。そして、コントローラ１５Ｃは、読み取った水の流量Ｑと、測定圧力ＰＭとを、次に示す式１へ代入することにより、透水係数ｋを求める。ここで、ｒは、メッシュ２２の半径である。
（式１）    ｋ＝Ｑ−（４・ＰＭ）／（π・ｒ）
【００４６】
コントローラ１５Ｃは、求めた透水係数ｋを記憶部１５Ａへ格納する。求められた透水係数ｋとともに、測定圧力ＰＭ、水の流量Ｑ、時間Ｔや、ＧＰＳ１４Ｃから読み取った位置情報を記憶部１５Ａへ格納してもよい。
【００４７】
このように、浸入計２によれば、マリオット管を用いずに、土壌７の透水係数ｋを測定することができる。すなわち、浸入計２によれば、マリオット管に起因する課題（負圧を高精度で維持することの困難性及び水頭Ｈを高精度で測定できないことの困難性）を回避することができる。したがって、浸入計２によれば、従来に比べて、高い精度で、土壌７の透水係数ｋを測定することができる。
【００４８】
また、従来の負圧浸入計１００（図９参照）を用いた場合、流量安定状態の判定や、下降状態の水位の読み取りは、オペレータの熟練度によって左右される。一方、浸入計２は、水の流量Ｑを検知可能な流量計１３Ｃを有するため、オペレータの熟練度に関わらず、流量安定状態の判定や、下降状態の水位の読み取りを高精度に行うことができる。したがって、浸入計２によれば、土壌７の透水係数ｋを、高精度にかつ簡単に測定することができる。
【００４９】
加えて、浸入計２は、読み取った水の流量Ｑ及び貯留タンク１１内の圧力Ｐ１２Ｄに基づいて、土壌７の透水係数ｋを算出可能である。このような浸入計２は、従来に比べて、簡単に測定を行うことができる。
【００５０】
さらに、浸入計２によれば、流量安定工程から測定工程までを自動で行うことができるため、一人のオペレータでも、複数の地点についての透水係数ｋの測定を同時に行うことができる。また、浸入計２は、電源１６を内蔵するため、屋外での測定も可能となる。
【００５１】
次に、図４に、透水係数の測定方法における水の流量Ｑの推移を示すグラフを示す。そして、図４の測定圧力ＰＭは、図３の測定圧力ＰＭよりも、小さい。図３〜４に示すように、測定圧力ＰＭの小さい測定では、流量安定工程に要する時間が長くなってしまう。そこで、流量安定工程において、開始時の貯留タンク１１内の圧力を測定圧力ＰＭよりも低く設定し、完了時の貯留タンク１１内の圧力は測定圧力ＰＭとなるように、貯留タンク１１内の圧力を増加させる。これにより、流量安定工程における圧力ＰＭは流量安定状態に近づくように増加することとなるため、流量安定工程に要する時間を短縮することができる。なお、流量安定工程における圧力ＰＭを漸増させることが好ましい。
【００５２】
また、貯留タンク１１内の圧力が過度に小さい場合には、土壌７に含まれるガスが吸引されて、フィルタ２０内に取り込まれる結果、測定対象である土壌本来の構造が変わってしまう。このようにして構造が変わってしまった土壌７について透水係数ｋを測定しても、その測定結果が意義のないものとなってしまう場合もある。浸入計２は、圧力センサ２４を有するため、土壌７からのガスが閉空間２７内に取り込まれたか否かを判定することができる。したがって、浸入計２によれば、構造が変わってしまった土壌７についての測定、すなわち、意義のない測定を未然に回避することができる。
【００５３】
上記実施形態では、流量安定工程の後に、測定工程を行ったが、本発明はこれに限られず、測定工程の後に、２回目の流量安定工程及び２回目の測定工程を順次行ってもよい。この場合、１回目の流量安定工程及び１回目の測定工程における測定圧力ＰＭの値をＰＭ１とし、２回目の流量安定工程及び２回目の測定工程における測定圧力ＰＭの値をＰＭ２とする場合、ＰＭ２は、ＰＭ１よりも大きい（図５〜６参照）。３回目の流量安定工程及び３回目の測定工程の測定圧力ＰＭの値ＰＭ３をとするときに、ＰＭ３は、ＰＭ３よりも大きい。すなわち、流量安定工程及び測定工程を複数回行う場合には、回を重ねるにつれて、測定圧力ＰＭを大きくしてもよい。なお、２回目以降の流量安定工程及び測定工程は、１回目の流量安定工程及び１回目の測定工程が行われた地点でそのまま行ってよい。
【００５４】
なお、コントローラ１５Ｃは、記憶部１５Ａに格納された、水の流量Ｑ、時間Ｔに基づいて、図３に示すようなグラフをモニタ１４Ｂへ出力してもよい。これにより、モニタ１４Ｂにおけるグラフの出力は、流量安定工程中や、測定工程中のいずれでも可能である。これにより、オペレータは、モニタ１４Ｂに出力されたグラフから、流量安定工程や、測定工程が適正に行われているか否かを判定することができる。なお、タイマは時計であってもよい。そして、コントローラ１５Ｃは、時計から読み取った測定時刻と、ＧＰＳ１４Ｃから読み取った位置情報とに基づいて、測定時刻・測定位置の観点で分析が可能となる。
【００５５】
なお、上記実施形態では、流量安定工程の完了及び測定工程の開始をコントローラ１５Ｃが制御したが、本発明はこれに限られず、コントローラ１５Ｃの制御に代えてマニュアルで操作してもよい。すなわち、オペレータは、モニタ１４Ｂに出力されたグラフから、流量安定状態であるか否かを判定する。そして、流量安定状態であると判定した場合には、操作ボタン１４Ａの操作により、流量安定工程を完了するとともに、測定工程を開始することもできる。  
【００５６】
上記実施形態の準備工程に代えて、次の準備工程を行ってもよい。まず、流出弁１３Ｂが閉じた状態で、給水弁１１Ｙから貯留タンク１１に水を供給する。その後、コントローラ１５Ｃは、圧力調節部１２を制御して、圧力Ｐ２２を所定の値（準備圧力ＰＲ）に調節する。ここで、準備圧力ＰＲは、測定圧力ＰＭよりも低い、又は、測定圧力ＰＭと等しい。貯留タンク１１内の圧力が準備圧力ＰＲになった後、コントローラ１５Ｃは、流出弁１３Ｂを開く。これにより、貯留タンク１１に貯留する水は、チューブ３０を通って、フィルタ２０へ流れ込む。チューブ３０から流れ出た水は、フィルタ２０の閉空間２７に水が流れ込む。コントローラ１５Ｃは、圧力センサ２４を読み取るとともに、圧力センサ２４から読み取った圧力値に基づいて、閉空間２７に水が充てんされたか否かを判定する。例えば、圧力値が所定の目標圧力値に達した場合に、閉空間２７に水が充てんされたと判定してもよい。ここで、バルブ２３Ｂが開いている場合には、圧力センサ２４から排出口２３Ｘまでの水頭に対応する圧力を所定の目標圧力値とすればよい。コントローラ１５Ｃは、閉空間２７に水が充てんされたと判定されるまで、流出弁１３Ｂを開く。閉空間２７に水が充てんされたと判定されると、準備工程が終了する。これにより、準備工程を自動化することが可能となる。
【００５７】
なお、準備工程において、コントローラ１５Ｃが、水平器５１、５２のいずれもが「水平」を検知しているか否かを判定する。そして、コントローラ１５Ｃが水平器５１、５２のいずれもが「水平」を検知していると判定したことを、測定工程の開始条件に含めてもよい。
【００５８】
なお、上記実施形態では、コントローラ１５Ｃにより、バッファタンク１２Ｃ内の圧力Ｐ１２Ｄを負圧に調節したが、圧力Ｐ１２Ｄを大気圧以上に調節してもよい。この場合には、吸引ポンプ１２Ａの代わりに、貯留タンク１１内へ気体を供給する吸気吸引ポンプを用いてもよい。また、上記実施形態では、試料として土壌を用いたが、土壌以外のものにも適用可能である。さらに、上記実施形態では、試料の透水係数を測定したが、試料について、水以外の液体の浸透係数を測定することもできる。
【００５９】
次に、上記の実施形態（浸入計２）とは別の実施形態（浸入計４）について説明する。浸入計４での説明では、浸入計２と異なる部分についてのみ説明し、浸入計２と同一の部品等については、同一の符号を付し、その詳細の説明は省略する。図７Ａに示すように、浸入計４は、土壌７の透水係数を測定するためのものであり、装置本体１０と、土壌７の表面に載置されるフィルタ６０と、装置本体１０及びフィルタ２０をつなぐチューブ３０とを備える。貯留タンク１１の吸引開口１１Ｘには、吸引弁１１Ｂが設けられる。
【００６０】
フィルタ６０は、リング６１と、リング６１の一端側の開口に充てんされるメッシュ６２と、リング６１の他端側の開口を塞ぐ密閉蓋６３と、圧力センサ６４と、を有する。チューブ３０から送り出された水は、リング６１、メッシュ６２、及び密閉蓋６３によって形成された閉空間６７へ流れる。そして、この閉空間６７にある水は、メッシュ６２を通り抜けて土壌７の表面へ到達する。圧力センサ６４は、この閉空間６７内における圧力を検知する。
【００６１】
また、密閉蓋６３は、蓋本体６３Ａと、蓋本体６３Ａに設けられたバルブ６３Ｂとを有する。バルブ６３Ｂは、閉空間６７を外部に連通する状態と、閉空間６７を外部から遮断する状態との間で遷移自在である。バルブ６３Ｂの開閉操作は、閉空間６７を外部へ開放する場合や、閉空間６７の水を外部へ流出する場合等に行われる。蓋本体６３Ａは、錐台状に形成され上方に向かって起立した姿勢の錐台部６３ＡＸと、錐台部６３ＡＸからまっすぐ伸びた直管部６３ＡＹとを有する。そして、直管部６３ＡＹの上端には、排出口６３Ｘが開口する。直管部６３ＢＸは、上下方向において、その内径が一定である。また、錐台部６３ＡＸは、リング６１から遠ざかるにしたがって、内径が次第に小さくなる。すなわち、錐台部６３ＡＸの内壁面は、閉空間６７に存在する泡を、直管部６３へ案内することができる。また、チューブ３０のうち、閉空間６７にて開口する開口端は、開口が横向き、または下向きとなることが好ましい。
【００６２】
また、メッシュ６２から直管部６３の排出口６３Ｘまでの高さＨ０は、コントローラ１５Ｃの内蔵メモリに予め格納されている。
【００６３】
次に、浸入計４における準備工程について説明する。
【００６４】
準備工程では、まず、水平器５２が「水平」を指すように、測定対象の土壌７の表面にフィルタ６０を載置する。同様にして、水平器５１が「水平」を指すように、装置本体１０を載置する。そして、装置本体１０とフィルタ６０とをチューブ３０でつなぐ。そして、操作パネル１４の操作により、装置本体の電源を投入する。
【００６５】
その後の準備工程では、次に述べる貯留工程と液体供給工程とがこの順で行われる。
【００６６】
貯留工程では、流出弁１３Ｂが閉じられるとともに、給水弁１１Ｙ、吸引弁１１Ｂ及びバルブ６３Ｂが開かれる。これにより、給水弁１１Ｙからの水が貯留タンク１１に貯留する。貯留工程におけるバッファタンク１２Ｃ内の圧力Ｐ１２Ｄは、外部の圧力（すなわち、大気圧）に等しい。コントローラ１５Ｃは、貯留工程におけるバッファタンク１２Ｃ内の圧力Ｐ１２Ｄを内蔵メモリに格納する。
【００６７】
液体供給工程では、操作ボタン１４Ａからの操作信号を受信したコントローラ１５Ｃは、給水弁１１Ｙ及び吸引弁１１Ｂを閉じた後、流出弁１３Ｂを開く。これにより、貯留タンク１１に貯留する水は、チューブ３０を通って、フィルタ２０へ流れ込む。チューブ３０から流れ出た水は、フィルタ２０の閉空間２７に水が流れ込む（図７Ｂ参照）。そして、コントローラ１５Ｃは、水が排出口６３Ｘからあふれ出るまで流出弁１３Ｂを開きつづける。このとき、コントローラ１５Ｃは、流量計１３Ｃからのセンシング信号を読み取って、流量計１３Ｃが検知した水の流量Ｑが「０」となったか否かを判定する。そして、さらに、コントローラ１５Ｃが水の流量Ｑが「０」となったと判定した場合には、コントローラ１５Ｃはバルブ６３Ｂを閉じる。
【００６８】
ここで、貯留タンク１１からフィルタ６０への水の流れが止まった状態において、フィルタ面における圧力Ｐ２２は、排出口６３Ｘから貯水タンク１１における水面までの高さＨ０に起因する圧力と、外部の圧力（すなわち、大気圧）との和に等しいといえる。その後、コントローラ１５Ｃは、水頭Ｈ０から当該水頭Ｈ０に基づく水圧ＰＨ０を算出する。また、大気圧は、貯留工程にて、コントローラ１５Ｃの内蔵メモリに格納されている。こうして、コントローラ１５Ｃは、算出した圧力ＰＨ０と大気圧との和を算出することにより、フィルタ面における圧力Ｐ２２を得ることができる。これにより、準備工程が終了する。
【００６９】
前述のとおり、算出した圧力ＰＨ０と、大気圧との和が、フィルタ面における圧力Ｐ２２となるため、メジャー等を用いて水位ＨＢを逐一測定しなくとも、準備工程におけるフィルタ面における圧力Ｐ２２を算出することができる。そして、その後、前述の流量安定工程や測定工程を行うことにより、浸透係数を測定することができる。
【００７０】
ところで、吸引ポンプ１２Ａを駆動する際、吸引ポンプ１２Ａの駆動に起因して、空気の流れに脈動が発生することがある。この脈動に起因した貯留タンク１１内の圧力変動を防ぐためには、まず、吸引ポンプ１２Ａ及びバッファタンク１２Ｃの間に設けられた弁１２Ｇを開きつつ、吸引弁１１Ｂ、排気弁１２Ｅを閉じた状態で、吸引ポンプ１２Ａを駆動し、バッファタンク１２Ｃ内の気圧が、貯留タンク１１の気圧よりも低くなるようにする。その後、弁１２Ｇを閉じ、次に、吸引弁１１Ｂを開く。これにより、貯留タンク１１の気圧よりも低いバッファタンク１２Ｃが貯留タンク１１と連通するため、貯留タンク１１の圧力が緩やかに低下する。これにより、貯留タンク１１の水面の変動を抑えつつ、貯留タンク１１の圧力を所望のものに調節することができる。
【００７１】
一方、バッファタンク１２Ｃ内の圧力を、貯留タンク１１内の圧力よりも高く、かつ大気圧よりも低いものとしてもよい。バッファタンク１２Ｃ内の圧力が所望のものとなった場合、弁１２Ｇを閉じ、その後吸引弁１１Ｂを開く。これにより、貯留タンク１１の気圧よりもやや高いバッファタンク１２Ｃが貯留タンク１１と連通するため、貯留タンク１１の圧力が緩やかに増大する。したがって、貯留タンク１１内を外部に直接開放する場合に比べ、貯留タンク１１内の圧力変動を抑えつつ、当該圧力を増大させることができる。
【００７２】
なお、上記の問題がない場合には、バッファタンク１２Ｃは省略してもよい。
【００７３】
図８Ａ〜８Ｂに示すように、浸入計４は、フィルタ６０に装着可能なフィルタキャップ７０を備える。フィルタキャップ７０は、メッシュ６２の周縁部、すなわちリング６１と係合する周縁係合環７１と、周縁係合環７１に連設された離隔正対板７２と、を有する。離隔正対板７２は、リング６１が周縁係合環７１と係合した場合（図８Ａ参照）に、メッシュ６２から離れるように正対する。リング６１には、らせん突起６１Ｔが、そして、周縁係合環７１には、らせん溝７１Ｍが設けられる（図８Ｂ参照）。らせん溝７１Ｍは、らせん突起６１Ｔと螺合可能である。リング６１が周縁係合環７１と螺合した場合（図８Ａ参照）には、周縁係合環７１と離隔正対板７２とによって、水の貯留空間７５が形成される。
【００７４】
さらに、フィルタキャップ７０は、貯留空間７５と外部空間とを連通する連通流路７６と、連通流路７６の開閉を行う開閉弁７７とを有することが好ましい。
【００７５】
次に、フィルタキャップ７０の使用方法について説明する。
【００７６】
フィルタキャップ７０の使用する場合には、以下の浸み込み工程を準備工程の前に行う。
【００７７】
浸み込み工程では、まず、開閉弁７７を開き、連通流路７６を介して貯留空間７５へ水を供給する。これにより、貯留空間７５が水で満たされる（図８Ｂ参照）。貯留空間７５が水で満たされた後、リング６１と周縁係合環７１とを係合させる（図８Ａ参照）と、メッシュ６２の外側から水をしみこませることができる。このように、浸み込み工程により、水が十分に浸み込んだ、すなわち飽和状態のメッシュ６２を得ることができる。浸み込み工程の後に、準備工程等を行うことにより、フィルタ面における圧力を精度よく測定することができる。
【００７８】
尚、本発明は、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】
【００７９】
１０    装置本体
１１    貯留タンク
１１Ｘ    吸引開口
１１Ｙ    給水弁
１１Ｚ    流出開口
１２    圧力調節部
１２Ａ    吸引ポンプ
１２Ｂ    吸気管
１２Ｃ    バッファタンク
１２Ｄ    減圧センサ
１２Ｅ    排気弁
１３    水流出部
１３Ａ    流出路
１３Ｂ    流出弁
１３Ｃ    流量計
１４    操作パネル
１４Ａ    操作ボタン
１４Ｂ    モニタ
１４Ｃ    ＧＰＳ
１５    コントローラユニット
１５Ａ    記憶部
１５Ｂ    タイマ
１５Ｃ    コントローラ
１６    電源
１７    筐体
１８    ハンドル
２０    フィルタ
２４    圧力センサ
３０    チューブ
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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