特開 2018-112511 液分測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-112511(P2018-112511A)

(43)【公開日】2018年7月19日

(54)【発明の名称】液分測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 33/24 20060101AFI20180622BHJP

【ＦＩ】

   G01N33/24 E

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-4244(P2017-4244)

(22)【出願日】2017年1月13日

(71)【出願人】

【識別番号】394008846

【氏名又は名称】大起理化工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112689

【弁理士】

【氏名又は名称】佐原 雅史

(74)【代理人】

【識別番号】100128934

【弁理士】

【氏名又は名称】横田 一樹

(72)【発明者】

【氏名】大石 正行

(57)【要約】

【課題】高い密閉性を維持しながらも、ゴム栓等の着脱が容易にできる液分測定装置を提供する。
【解決手段】液分測定装置１は、液媒を貯留するタンク部１０と、タンク部１０に配置されて被対象物との間で液媒を授受する多孔質カップ２０と、タンク部１０の開口１６を封止する封止装置３０と、タンク部１０内の圧力を計測する圧力センサ２６を備える。封止装置３０は、開口１６に当接して該開口１６の周縁を密閉する密閉栓３２と、タンク部１０の内部と外部の大気空間とを連通する連通孔３４と、連通孔３４を開閉する弁体５２と、を有するようにした。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被対象物の液分を測定する液分測定装置であって、
液媒を貯留するタンク部と、
前記タンク部に配置され、前記被対象物と接触して前記被対象物との間で前記液媒を授受する液媒授受部と、
前記タンク部に形成され、前記液媒を当該タンク部に供給する開口と、
前記開口を封止する封止装置と、
前記タンク部内の圧力を計測する圧力計側部と、を備え、
前記封止装置は、
前記開口に当接して該開口の周縁を密閉する密閉栓と、
前記タンク部の内部と外部の大気空間とを連通する連通孔と、
前記連通孔を開閉する弁体と、を有することを特徴とする液分測定装置。

【請求項2】

前記密閉栓は、前記開口と当接する環状の当接面を有し、
前記連通孔は、前記密閉栓における前記当接面の内側に形成されることを特徴とする、
請求項１に記載の液分測定装置。

【請求項3】

前記密閉栓は、前記開口に圧入されており、
前記弁体は、前記密閉栓の内部に移動自在に配置されることを特徴とする、
請求項２に記載の液分測定装置。

【請求項4】

前記弁体が前記連通孔を塞ぐ状態における前記弁体の位置を閉位置、前記弁体が前記連通孔を開放する状態における前記弁体の位置を開位置と定義した場合に、
前記閉位置は、前記開位置と比較して、前記タンク部の内側となることを特徴とする、
請求項１ないし３のいずれかに記載の液分測定装置。

【請求項5】

前記封止装置は、
使用者の手によって操作される操作部と、
前記操作部の動力を、前記弁体に伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする、
請求項１ないし４のいずれかに記載の液分測定装置。

【請求項6】

前記伝達機構は、
前記操作部によって回動される軸部と、
前記軸部の回動運動を、往復直線運動に変換する動力変換部と、を有してなり、
前記伝達機構の往復直線運動により、前記弁体が前記連通孔に対して接近・離反することを特徴とする、
請求項５に記載の液分測定装置。

【請求項7】

前記動力変換部は、ねじ又はカムを有することを特徴とする、
請求項６に記載の液分測定装置。

【請求項8】

前記封止装置は、
前記弁体を前記連通孔に当接させる方向に付勢する弾性部材を備えることを特徴とする、
請求項１ないし７のいずれかに記載の液分測定装置。

【請求項9】

前記封止装置は、前記密閉栓を保持すると共に、前記タンク部と機械的に係合する係合部を有するベースを備え、
前記密閉栓を前記開口に圧入した状態で、前記ベースを特定方向に回動させると前記係合部と前記タンク部が互いに係合して圧入方向の移動が規制され、且つ、前記ベースを前記特定方向と反対方向に回動させると前記係合部と前記タンク部の係合状態が開放されることを特徴とする、
請求項１ないし８のいずれかに記載の液分測定装置。

【請求項10】

前記封止装置は、前記密閉栓を保持すると共に、前記タンク部と機械的に係合する係合部を有するベースを備え、
前記密閉栓を前記開口に圧入した状態で、前記ベースを特定方向に回動させると前記係合部と前記タンク部が互いに係合して圧入方向の移動が規制され、且つ、前記ベースを前記特定方向と反対方向に回動させると前記係合部と前記タンク部の係合状態が開放され、
前記軸部の軸方向は、前記密閉栓の軸方向と略同じ方向となっており、
前記操作部及び前記軸部を前記特定方向に回動させると、前記弁体が前記連通孔を閉じると共に、前記操作部及び前記軸部を前記特定方向と反対方向に回動させると、前記弁体が前記連通孔を開くことを特徴とする、
請求項６に記載の液分測定装置。

【請求項11】

前記封止装置は、
前記ベースにおける前記密閉栓と反対方向に凸設されて、操作者の手で握られる把持部を有し、
前記操作部は、前記ベースにおける前記密閉栓と反対側に配置され、且つ、前記把持部の凸設高さよりも低いことを特徴とする、
請求項９または１０に記載の液分測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土壌等の被測定物の水分等を測定する液分測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

液分測定装置は、被測定物における液体の含有状態を測定する際に用いられる。例えば、畑地において、液分測定装置を用いて土壌の水分状態を測定することは、畑地の灌漑において極めて重要事項となる。土壌の水分状態の挙動を正しく把握して、灌漑を正確に行うことで農作物の収量増大や高品質化が実現される。また、土木工事等の現場においても、土壌水分の挙動を測定することが求められる場合も多い。

【0003】

同一地点の土壌の水分量を、長期間に亘って連続的に測定する場合は、テンシオメータ法を利用した液分測定装置が用いられることが多い。このテンシオメータ法は、水を貯留した状態で密閉される水タンク（導管）の下端に多孔質カップが設け、水タンク内の水圧を圧力測定装置（圧力計、圧力センサ、水銀マノメータ等）によって測定する構造となる。多孔質カップを土壌中に埋設すると、水タンク内の水は、多孔質カップの毛管現象を経由して土壌中の水と連続する結果、土壌中の水圧と水タンク内の水圧が平衡状態となる。

【0004】

土壌が乾燥している場合は、多孔質カップの内部から外部への水の吸引力が増して、水圧が低下する。一方、土壌が湿っていると、多孔質カップの内部から外部への水の吸引力が弱くなり、水圧が上昇する。圧力測定装置によって水タンク内の水圧を測定すれば、土壌の水圧（水分張力）を測定できる。なお、土壌水分張力から土壌水分量への換算は、多孔質カップ埋設時などに採取された土壌試料でｐＦ試験を行い、そこで得られたｐＦ−水分特性曲線を用いて行なう。ここで、ｐＦとは、土壌水分の表示法の一つで、土壌粒子に吸引保持されている水分の強さを、その吸引圧に相当する水柱の高さ（単位ｃｍ）の対数で表したものである。

【0005】

水タンク（導管）は、上方に開口を有しており、この開口から水を供給できる。測定中は、ゴム栓によって開口を封止することで内部空間を密閉する。水タンク内の水は、測定時に土壌側に徐々に流出するので、長時間に亘って連続測定すると、水タンク内の水位が低下する。従って、定期的にゴム栓を取り外して水タンクに補水する必要がある（例えば特許文献１の図３、図４参照）。

【0006】

なお、補水作業を簡素化するために、水タンクの上方に、ねじ締結によって注水コック（注水バルブ）を設け、この注水コックを開放することで、水タンク内に補水する構造のテンシオメータも提案されている（例えば、特許文献１の図１、図２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】実開平２−５７０６２

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

土壌が乾燥している場合、水タンクの中の圧力は、−１気圧近傍まで下がる。ゴム栓によって水タンクを封止する構造のテンシオメータの場合、ゴム栓の密閉性が優れていることから、計測精度は高いものの、内部の負圧によってゴム栓が水タンク内に強く押し込まれてしまい、補水時にゴム栓が抜けなくなるという問題があった。この問題を解消する為に、利用者は、ゴム栓を緩く押し込む傾向にあり、水タンクの密閉性が低下して、測定誤差が生じやすいという問題があった。

【0009】

一方、ねじ締結によって水タンクに注水コックを設けたテンシオメータの場合、注水コックが、水タンクの内部の負圧に耐えられずに空気が流入し、測定誤差が生じやすいという問題があった。また、ねじ部分の密閉性が低下しやすく、そこから空気が流入するという問題があった。同時に、水タンクの内部を洗浄する際に、ねじ締結を緩めて注水コックを取り外す必要があるため、作業負担が大きいという問題があった。

【0010】

本発明は、斯かる実情に鑑み、高い密閉性を維持しながらも、ゴム栓等の着脱が容易な液分測定装置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】

【0011】

上記目的を達成する本発明は、被対象物の液分を測定する液分測定装置であって、液媒を貯留するタンク部と、前記タンク部に配置され、前記被対象物と接触して前記被対象物との間で前記液媒を授受する液媒授受部と、前記タンク部に形成され、前記液媒を当該タンク部に供給する開口と、前記開口を封止する封止装置と、前記タンク部内の圧力を計測する圧力計側部と、を備え、前記封止装置は、前記開口に当接して該開口の周縁を密閉する密閉栓と、前記タンク部の内部と外部の大気空間とを連通する連通孔と、前記連通孔を開閉する弁体と、を有することを特徴とする液分測定装置である。

【0012】

上記液分測定装置に関連して、前記密閉栓は、前記開口と当接する環状の当接面を有し、前記連通孔は、前記密閉栓における前記当接面の内側に形成されることを特徴とする。

【0013】

上記液分測定装置に関連して、前記密閉栓は、前記開口に圧入されており、前記弁体は、前記密閉栓の内部に移動自在に配置されることを特徴とする。

【0014】

上記液分測定装置に関連して、前記弁体が前記連通孔を塞ぐ状態における前記弁体の位置を閉位置、前記弁体が前記連通孔を開放する状態における前記弁体の位置を開位置と定義した場合に、前記閉位置は、前記開位置と比較して、前記タンク部の内側となることを特徴とする。

【0015】

上記液分測定装置に関連して、前記封止装置は、使用者の手によって操作される操作部と、前記操作部の動力を、前記弁体に伝達する伝達機構と、を備えることを特徴とする。

【0016】

上記液分測定装置に関連して、前記伝達機構は、前記操作部によって回動される軸部と、前記軸部の回動運動を、往復直線運動に変換する動力変換部と、を有してなり、前記伝達機構の往復直線運動により、前記弁体が前記連通孔に対して接近・離反することを特徴とする。

【0017】

上記液分測定装置に関連して、前記動力変換部は、ねじ又はカムを有することを特徴とする。

【0018】

上記液分測定装置に関連して、前記封止装置は、前記弁体を前記連通孔に当接させる方向に付勢する弾性部材を備えることを特徴とする。

【0019】

上記液分測定装置に関連して、前記封止装置は、前記密閉栓を保持すると共に、前記タンク部と機械的に係合する係合部を有するベースを備え、前記密閉栓を前記開口に圧入した状態で、前記ベースを特定方向に回動させると前記係合部と前記タンク部が互いに係合して圧入方向の移動が規制され、且つ、前記ベースを前記特定方向と反対方向に回動させると前記係合部と前記タンク部の係合状態が開放されることを特徴とする。

【0020】

上記液分測定装置に関連して、前記封止装置は、前記密閉栓を保持すると共に、前記タンク部と機械的に係合する係合部を有するベースを備え、前記密閉栓を前記開口に圧入した状態で、前記ベースを特定方向に回動させると前記係合部と前記タンク部が互いに係合して圧入方向の移動が規制され、且つ、前記ベースを前記特定方向と反対方向に回動させると前記係合部と前記タンク部の係合状態が開放され、前記軸部の軸方向は、前記密閉栓の軸方向と略同じ方向となっており、前記操作部及び前記軸部を前記特定方向に回動させると、前記弁体が前記連通孔を閉じると共に、前記操作部及び前記軸部を前記特定方向と反対方向に回動させると、前記弁体が前記連通孔を開くことを特徴とする。

【0021】

上記液分測定装置に関連して、前記封止装置は、前記ベースにおける前記密閉栓と反対方向に凸設されて、操作者の手で握られる把持部を有し、前記操作部は、前記ベースにおける前記密閉栓と反対側に配置され、且つ、前記把持部の凸設高さよりも低いことを特徴とする。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、高い密閉性を維持しながらも、ゴム栓等の着脱が容易にできるという優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】（Ａ）ないし（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る液分測定装置の正面断面図である。

【図2】同液分測定装置に係る封止装置を格段して示す（Ａ）平面図、（Ｂ）正面図、（Ｃ）底面図、（Ｄ）平面図のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図3】同封止装置における（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面断面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は装着手順を示す正面図である。

【図4】同封止装置における（Ａ）は弁体が閉位置となる場合の平面図及び正面断面図、（Ｂ）は弁体が開位置となる場合の平面図及び正面断面図である。

【図5】同封止装置の基端近傍おける（Ａ）は弁体が閉位置となる場合の正面断面図及びＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）は弁体が開位置となる場合の正面断面図及びＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図6】同封止装置の先端近傍おける（Ａ）は弁体が閉位置となる場合の正面断面図、密閉栓を省略した底面図、密閉栓を省略した斜視図、（Ｂ）は弁体が開位置となる場合の正面断面図、密閉栓を省略した底面図、密閉栓を省略した斜視図である。

【図7】（Ａ）ないし（Ｃ）は、水を補給する際の液分測定装置の正面断面図である。

【図8】（Ａ）及び（Ｂ）は、変形例に係る液分測定装置の正面断面図である。

【図9】（Ａ）及び（Ｂ）は、変形例に係る液分測定装置の正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0025】

＜液分測定装置の構成＞

【0026】

図１に、本実施形態にかかる液分測定装置１の全体構成を示す。この液分測定装置１は、被対象物となる土壌の水分を測定するテンシオメータであり、液媒を貯留するタンク部１０と、タンク部１０の下端近傍に配置され、土壌と接触して水を授受する多孔質カップ（液媒授受部）２０と、タンク部１０の上端近傍に形成され、水をタンク部１０に供給するための開口１６と、この開口１６に設置されて該開口を封止する封止装置３０と、タンク部１０内の水圧を計測する圧力センサ（圧力計側部）２６と、タンク部１０内の水位を計測する水位センサ２４と、電源ボタン７２や外部通信ボタン７４、ステータスランプ７６等が設けられる操作インタフェース７０と、各種制御を実行する制御装置８０と、電源（ここでは単三電池×２本）８５と、これらを内部に収容する筐体９０を備える。

【0027】

筐体９０は、上端側に底面を有する筒形状となっており、ヒンジ９６によって接続される上側筐体９４と下側筐体９２を備える。図１（Ｂ）に示すように、上側筐体９４を、ヒンジ９６を介して下側筐体９２の側方に回動させると、筐体９０の内部空間が露呈され、封止装置３０を着脱できるようになる。

【0028】

下側筐体９２の内部には、タンク部１０の一部が収容される。なお、タンク部１０は、円筒状となる大径筒部１２と、大径筒部１２の下端に同軸状態でねじ結合される小径筒部１４を有する。下側筐体９２は、主として大径筒部１２を内部に収容しており、小径筒部１４は、下側筐体９２の下端から更に下側に突出している。

【0029】

多孔質カップ２０は、セラミック製の多孔質材で構成されており、小径筒部１４の下端に配置される。この多孔質カップ２０は、外周面において土壌と接触し、毛管現象を利用して、タンク部１０に貯留される水と土壌中の水分を連続させる。

【0030】

操作インタフェース７０の電源ボタン７２は、操作者による電源ＯＮ・ＯＦＦの操作を受け付ける。外部通信ボタン７４は、無線通信の送受信指示の操作を受け付ける。送受信指示を受け付けると、制御装置８０を利用して、無線又は有線により、各種データを外部端末（図示省略）との間で交換する。ここでは、近距離無線通信規格の１つであるBluetooth（登録商標）により、外部端末との間で無線により情報交換する。ステータスランプ７６は、電源のＯＮ・ＯＦＦの状態や、信号の通信状態や、水位センサ２４によって検知された水位低下アラームなどを表示する。

【0031】

制御装置８０は、ＣＰＵ、メモリ、無線通信部、バス配線などを有しており、圧力センサ２６、水位センサ２４、操作インタフェース７０、電源８５等と接続される。メモリに保持される測定プログラムがＣＰＵで実行されることにより、定期的に圧力センサ２６による水圧のロギングを行う。また、水位センサ２４による水位低下を監視する。さらに、ロギングされてメモリに蓄積される信号を、まとめて外部端末に送信する。また、外部端末からの初期設定信号を受信することで、ロギングの方法（計測回数、計測間隔等）を更新できるようになっている。

【0032】

なお、測定前又は測定途中において、タンク部１０に水を溜める場合、図１（Ｃ）に示すように、タンク部１０の開口１６から封止装置３０を取り外す。その後、水を溢れさせながら、封止装置３０を開口１６に圧入すればよい。

【0033】

次に、図２〜図６により、封止装置３０について詳細に説明する。

【0034】

図２に示すように、封止装置３０は、主として、タンク部１０の開口１６に当接して開口１６の周縁を密閉する密閉栓３２と、密閉栓３２を保持する台座４０と、弁装置５０を有する。密閉栓３２は、ゴム等の弾性樹脂によって円柱形状に構成されており、タンク部１０の開口１６の内部に圧入される。密閉栓３２の外周には、同軸状態のリング状の二重の突起３２Ａ、３２Ｂが形成される。圧入時は、突起３２Ａ、３２Ｂのリップが積極的に押しつぶされて、きわめて高い密閉特性が得られるようになっている。密閉栓３２の軸方向の先端側は、突端が小径となるような部分円錐形状となっており、開口１６に挿入しやすい配慮がなされている。

【0035】

密閉栓３２は、図３（Ｂ）に示すように、軸心方向に沿って、（圧入時における）大気側からタンク部１０側に向かって、結合孔３３、連通孔３４、先端孔３５が連続形成されており、これらが連なることで一つの貫通孔となっている。なお、結合孔３３と先端孔３５の内径は略同一に設定されており、連通孔３４の内径は、結合孔３３（及び先端孔３５）の内径と比較して小径に設定される。従って、結合孔３３と連通孔３４の境界は、段差（括れ）３４Ａが形成される。

【0036】

したがって、密閉栓３２の突起３２Ａ、３２Ｂのリップ及び／又は密閉栓３２の外周面全体を、タンク部１０の開口１６と当接する環状の「当接面」と定義した場合に、連通孔３４や結合孔３２は、密閉栓３２における上記「当接面」の内側に形成される。また、密閉栓３２の内部に、台座４０の一部や弁装置５０の一部が収容される。

【0037】

図４に示すように、結合孔３３には、台座４０の円筒状の結合部４２が挿入される。結合孔３３の途中には、径方向外側に孔が拡張する環状の溝部３３Ａが形成され、この溝部３３Ａが、結合部４２の外周面に凸設される鋸刃状のくさび４２Ａと軸方向に係合する。従って、密閉栓３２の結合孔３３に対して、台座４０の結合部４２を一旦挿入すると、溝部３３Ａとくさび４２Ａとの係合によって、密閉栓３２が台座４０から離脱し難い構造となる。

【0038】

連通孔３４は、タンク部１０の内部空間と外部の大気空間とを連通すると同時に、この連通状態を閉鎖する役割を担う。具体的にこの連通孔３４には、弁装置５０における弁体５２における棒状の凸部５２Ａが挿入される。凸部５２Ａの外径は、連通孔３４の内径と比較して少しだけ大きく設定される。従って、凸部５２Ａが連通孔３４に挿入されると、連通孔３４が少しだけ押し広げられるように弾性変形し、その復元力によって、きわめて高い密閉状態（閉状態）となる（図４（Ａ）参照）。一方で、凸部５２Ａが連通孔３４から離れると、タンク部１０の内部空間と外部の大気空間とが連通される（図４（Ｂ）参照）。

【0039】

台座４０は、タンク部１０の開口１６を覆うキャップ形状となるベース４１と、ベース４１の一方の面（内側面４１Ａ）の中央から軸方向に延びる円筒状の結合部４２と、ベース４１の他方の面（外側面４１Ｂ）において軸方向に延びるように凸設される一対の把持部４３と、ベース４１の中央に形成される保持孔４２Ａを備える。

【0040】

一対の把持部４３は、ベース４１の中央（保持孔４２Ａ）を回避するように半径方向外側に配置され、操作者の手によって握られる。操作者は、ベース４１（密閉栓３２）をタンク部１０の開口１６に対して着脱する際に、把持部４３を握りながら、ベース４１を回転させたり、軸方向に押し込んだり、引っ張ったりする。

【0041】

把持部４３における、ベース４１の外側面４１Ｂからの凸設高さＬ１は、弁装置５０における弁体５２を開閉する際に操作される操作部６０の外側面４１Ｂからの凸設高さＬ２よりも高くなるように設定される。これにより、把持部４３を握る際に、操作部６０が邪魔にならない。また、把持部４３を握る際に、操作者が操作部６０を強く握ってしまい、操作部６０が損傷することを抑止できる。

【0042】

保持孔４２Ａには、弁装置５０における操作部６０の力を伝達するための軸部５５が挿入され、この軸部５５を回動自在に保持している。なお、保持孔４２Ａは、円筒状の結合部４２と同軸状となっており、その内部空間と連通する。結合部４２の内部空間の直径は、保持孔４２Ａの直径よりも大きいことから、その境界に段部４２Ｂが形成される。この段部４２Ｂによって、弾性部材となる圧縮ばね６５の一端が係止される。

【0043】

図５に示すように、台座４０のベース４１における外側面４１Ｂには、保持孔４２Ａの周囲近傍に、一対の第一端面カム４４Ａが凸設される。この第一端面カム４４Ａは、保持孔４２Ａを取り囲む筒状部材の一部となっており、操作部６０に形成される第一カムフォロア６３と当接する。第一端面カム４４Ａは、周方向に移動するに連れて、軸方向の高さが変化する傾斜面となる。従って、操作部６０を往復回動させることにより、第一カムフォロア６３が、第一端面カム４４Ａに沿って移動すると、操作部６０が、軸方向に往復直線運動する。

【0044】

図６に示すように、台座４０の結合部４２の突端には、第二端面カム４４Ｂと、突端から軸方向に退避する方向に延びる通気用スリット４５とが形成される。この第二端面カム４４Ｂは、弁体５２の拡径部５２Ｂの周縁に形成される第二カムフォロア５２Ｃと当接する。第二端面カム４４Ｂは、周方向に移動するに連れて、軸方向の高さが変化する傾斜面となる。従って、弁体５２が往復回動することで、第二カムフォロア５２Ｃが、第二端面カム４４Ｂに沿って移動すると、弁体５２が、軸方向に往復直線運動する。

【0045】

なお、第一端面カム４４Ａと第一カムフォロア６３による第一カム機構５６Ａ（図５参照）の動作タイミングと、第二端面カム４４Ｂと第二カムフォロア５２Ｃによる第二カム機構５６Ｂ（図６参照）の動作タイミングは、完全に一致している。従って、本質的には、第一カム機構５６Ａと第二カム機構５６Ｂのいずれか一方で、回転運動を直線運動に変換することが可能であるが、このように、軸方向に離れた位置に第一及び第二カム機構５６Ａ、５６Ｂを設けることで、カム機構に作用する負荷を分散しつつ、安定した動作を実現している。

【0046】

図２（Ｃ）に戻って、ベース４１の内周壁４１Ｃには、鉤（かぎ）状又はＬ字フック状の溝となる一対のベース側軸方向係合部４６が凹設される。また、ベース４１の内側面４１Ａの周縁近傍には、一対のベース側周方向係合部４７が軸方向に凸設される。

【0047】

一方、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、タンク部１０の開口１６（大径筒部１２）の外周壁には、半径方向外側に凸となる一対のタンク側軸方向係合部１２Ａが形成される。図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、このタンク側軸方向係合部１２Ａは、ベース４１のベース側軸方向係合部４６に挿入されてＬ字方向に案内される。結果、タンク側軸方向係合部１２Ａとベース側軸方向係合部４６が軸方向に機械的に係合し、互いに軸方向に離反できなくなる。

【0048】

タンク部１０の開口１６（大径筒部１２）の突端には、一対のタンク側周方向係合部１２Ｂが軸方向に凸設される。図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、このタンク側周方向係合部１２Ｂは、ベース側周方向係合部４７と周方向に係合する。タンク側周方向係合部１２Ｂとベース側周方向係合部４７の周方向係合タイミングと、タンク側軸方向係合部１２Ａとベース側軸方向係合部４６の軸方向係合タイミングが互いに一致している。

【0049】

操作者は、把持部４３を握って、ベース４１（密閉栓３２）をタンク部１０の開口１６方向Ａに押し込み（図３（Ｃ）参照）、その後、ベース４１（密閉栓３２）とタンク部１０を特定方向（ここでは右回り方向）Ｂに相対回転させると（図３（Ｄ）参照）、周方向と軸方向の双方に係合する。この状態になると、ベース４１とタンク部１０が、周方向に相対回転が抑止された状態で、軸方向に係合して、封止装置３０とタンク部１０の装着が完了する。操作者が、上記Ａ、Ｂと反対方向に操作すれば、封止装置３０とタンク部１０の離脱が完了する。

【0050】

図４に示すように、弁装置５０は、使用者の手によって操作される操作部６０と、連通孔３４を開閉する弁体５２と、操作部６０の動力を弁体５２に伝達する伝達機構を備える。

【0051】

伝達機構は、操作部６０によって回動される軸部５５と、軸部５５の回動運動を、往復直線運動に変換する動力変換部を有する。動力変換部は、第一カム機構５６Ａ（図５参照）と第二カム機構５６Ｂ（図６参照）となる。動力変換部による往復直線運動により、弁体５２が連通孔３４に対して接近・離反することで、連通孔３４の開閉を行う。

【0052】

軸部５５は、一方の端部に弁体５２が一体的に形成され（図６参照）、他方の端部には、操作部６０が固定される。この軸部５５は、台座４０の結合部４２の内周にその一部が収容される。結果、軸部５５の軸方向は、密閉栓３２の軸方向と略同じ方向且つ略同軸状態となる。

【0053】

また、軸部５５の外周には、圧縮ばね６５を係止するための段部５５Ａが形成される。結合部４２内に収容される圧縮ばね６５は、ベース４１側の段部４２Ｂと、軸部５５側の段部５５Ａとの間において圧縮状態で挟持される。圧縮ばね６５の付勢力により、軸部５５は、弁体５２方向（或いは、装着状態におけるタンク部１０の内側方向）に付勢される。結果、圧縮ばね６５によって、弁体５２が、連通孔３４に当接する方向に常に付勢される。

【0054】

軸部５５の外周には、圧縮ばね６５よりも突端側（弁体５２側）において、通気用凹部５５Ｂが形成される。また、軸部５５の内側には、一端が操作部６０側の端面側（大気側）に開口すると同時に、他端が通気用凹部５５Ｂに開口する通気路５５Ｃが形成される。図６に示すように、この通気用凹部５５Ｂは、結合部４２の通気用スリット４５を経て、弁体５２の周囲に繋がる。従って、通気路５５Ｃ、通気用凹部５５Ｂ、通気用スリット４５により、大気側と連通孔３４を連通させる脱気経路が形成される。

【0055】

従って、図６（Ａ）に示すように、弁体５２が、連通孔３４に当接している時は、大気とタンク部１０の内部空間は遮断されているが、図６（Ｂ）に示すように、弁体５２が、連通孔３４から離反している時は、上記脱気経路によって、大気とタンク部１０の内部空間がつながり、タンク部１０の内部が大気開放状態となる。

【0056】

なお、本実施形態では、軸部５５と結合部４２を組み合わせて、脱気経路を形成する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、軸部５５のみで全ての脱気経路を形成したり、結合部４２のみで全ての脱気経路を形成したりすることができる。また、密閉栓３２の結合孔３３側に、スリット等を形成して脱気経路を形成することも可能である。

【0057】

弁体５２は、軸方向に延びて連通孔３４に圧入される凸部５２Ａと、凸部２４Ａの基端側に形成されて凸部５２Ａよりも半径方向外側に広がる円盤形状の拡径部５２Ｂと、拡径部５２Ｂの周縁に半径方向外側に突設される一対の第二カムフォロア５２Ｃを備える。

【0058】

凸部５２Ａを連通孔３４に圧入すると、連通孔３４が完全に密閉される。なお、補助的な目的となるが、連通孔３４の周囲に形成される段差３４Ａに対して、拡径部５２Ｂを押し付けることによって、連通孔３４の気密性を一層高めることができる。

【0059】

なお、弁体５２が連通孔３４を塞ぐ状態（図６（Ａ）参照）における弁体５２の位置を「閉位置」と定義し、弁体５２が連通孔３４を開放する状態（図６（Ｂ）参照）における弁体５２の位置を「開位置」と定義した場合に、閉位置は、開位置と比較して、タンク部１０の内側方向となる。このようにすると、「閉位置」において、タンク部１０の内部空間が負圧になるほど、自ずと、その負圧によって弁体５２の密閉性が高められる。

【0060】

図４に示すように、軸部５５の端部に固定される操作部６０は、半径方向に延びるレバー６２を有する。レバー６２は、把持部４３と周方向に当接してレバー６２の回動範囲を画定する閉位置当接面６２Ａ、開位置当接面６２Ｂを有する。閉位置当接面６２Ａは、弁体５２が閉位置となる際に把持部４３と当接する。開位置当接面６２Ｂは、弁体５２が開位置となる際に把持部４３と当接する。このようにレバー６２の回動範囲を規制することで、レバー６２を回し過ぎて軸部５５等を破損させることを抑止する。

【0061】

なお、圧縮ばね６５によって、弁体５２は閉位置側に付勢されていることから、操作部６０は常に図６（Ａ）の状態（閉状態）となる。操作者は、圧縮ばね６５の付勢力に抗して、操作部６０を回動させると、図６（Ｂ）の状態（開状態）とすることができる。操作部６０を手から解放するだけで、図６（Ａ）の状態（閉状態）に復帰する。なお、ここでは、操作部６０を把持部４３に係止させて、操作部６０の操作範囲を画定する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、専用のストッパ等を設けることで操作部６０の操作範囲を画定してもよい。

【0062】

本実施形態では、操作部６０による弁体５２の操作方向Ｒ２と、把持部４３を利用して封止装置３０をタンク部１０に係止させる操作方向Ｒ１が、同軸状態の回動操作となっている。従って、操作者が、把持部４３を把持して、封止装置３０をタンク部１０に対して着脱する際に、誤って操作部６０を同時に握ってしまっても、操作方向が同じなので、弁装置５０の損傷が抑制される。

【0063】

また、操作部６０による弁体５２の閉位置への操作方向Ｒ２−Ａと、把持部４３による封止装置３０のタンク部１０への操作方向Ｒ１−Ａが同一方向となっており、操作部６０による弁体５２の開位置の操作方向Ｒ２−Ｂと、把持部４３による封止装置３０のタンク部１０からの操作方向Ｒ１−Ｂが同一方向となっている。封止装置３０を装着する際は、弁体５２を閉位置とするのが好ましく、封止装置３０を脱着する際は、弁体５２を開位置にして内部の負圧を開放するのが好ましいことから、操作者の操作ミスを自然と抑制できることになる。

【0064】

＜液分測定装置の使用方法＞

【0065】

次に、液分測定装置１の使用手順について説明する。まず、図１（Ｃ）に示すように、上側筐体９４を開放した状態で、タンク部１０の開口１６から封止装置３０を取り外し、タンク部１０内に水を満たしてから、図１（Ｂ）に示すように封止装置３０を装着する。装着手順は、図３（Ｃ）に示すように、封止装置３０の把持部４３を軸方向Ａに押し込んで、密閉栓３２をタンク部１０内に圧入してから、図３（Ｄ）に示すように、封止装置３０の把持部４３を、右回り方向Ｂに回転させて、封止装置３０とタンク部１０を軸方向及び周方向に係合させる。

【0066】

なお、把持部４３を軸方向に押し込む際、時々、図４（Ｂ）に示すように、操作部６０を指先で回動させて弁体５２を開位置に移動させて、密閉栓３２の連通孔３４を開放してもよい。このようにすると、余分な水や空気が、連通孔３４を経由して、外部に排出されるので、滑らかに密閉栓３２を押し込むことが可能となる。

【0067】

その後、図１（Ａ）に示すように、上側筐体９４を閉じてから、操作インタフェース７０の電源ボタン７２を押してＯＮにすると、測定が開始される。

【0068】

測定を継続すると、タンク部１０内が負圧になり、その負圧によって、密閉栓３２が更に内部に引き込まれる。同時に、図７（Ａ）に示すように、タンク部１０内の水が減少して、水位センサ２４によって水位低下が検知され、計測が一時停止する。水位低下が検知されると、ステータスランプ７６が点灯して操作者に知らせる。この際、制御装置８０は、近距離無線通信によって、携帯端末に水位低下アラームを知らせるようにしてもよい。

【0069】

操作者は、図７（Ｂ）に示すように、上側筐体９４を開放してから、封止装置３０を取り外す。具体的には、図４（Ａ）から（Ｂ）に示すように、操作部６０を指先で回動させて弁体５２を開位置に移動させることで、密閉栓３２の連通孔３４を開放し、タンク部１０の負圧状態を大気開放状態とする。その後、操作部６０から指先を離せば、弁体５２は、図４（Ａ）の閉位置に自動的に復帰する。次いで、図３（Ｄ）に示す方向Ｂと反対となるように、封止装置３０の把持部４３を、左回り方向に回転させて封止装置３０とタンク部１０を軸方向及び周方向の係合状態を解除する。さらに、図３（Ｃ）に示す方向Ａと反対となるように、封止装置３０の把持部４３を軸方向に引っ張って、密閉栓３２をタンク部１０から引き抜く。この際、タンク部１０の内部は大気圧状態となっていることから、簡単に、密閉栓３２を引き抜くことが可能となる。

【0070】

その後、図７（Ｃ）に示すように、タンク部１０内に水を補充すれば、図１（Ｃ）の状態となるので、図１（Ｂ）に示すように封止装置３０を装着し、図１（Ａ）に示すように、上側筐体９４を閉じてから、操作インタフェース７０の電源ボタン７２を押してＯＮにすると、測定が再開される。

【0071】

本実施形態の液分測定装置１によれば、タンク部１０に水を供給するための開口１６に対して、封止装置３０が設けられている。この封止装置３０の密閉栓３２には、連通孔３４が形成されており、そこに弁体５２が開閉自在に配置されていることから、封止装置３０をタンク部１０から取り出す際に、事前に、連通孔３４を開放して、タンク部１０内の負圧を大気開放することが可能となる。結果、封止装置３０をタンク部１０から簡単に離脱できる。

【0072】

更に本封止装置３０の連通孔３４は、密閉栓３２における開口１６と当接する環状の当接面（突起３２Ａ、３２Ｂのリップ及び／又は密閉栓３２の外周面全体）よりも内側に形成される。結果、弁体５２が、圧入される密閉栓３２の内部に収容され、さらには、弁体５２が軸方向に移動自在に配置となっている。結果、封止装置３０をコンパクトに構成できる。

【0073】

また、本封止装置３０では、連通孔３４を閉じる際に、弁体５２がタンク部１０の内側（密閉栓３２における突端側）に向かって移動し、連通孔３４を開く際に、弁体５２がタンク部１０の外側（密閉栓３２における突端と反対側）に向かって移動する。このようにすると、タンク部１０内の負圧によって、弁体５２がタンク部１０の内側に付勢されると、一層、連通孔３４の密着度が向上するので、密閉性を高めることが可能となる。

【0074】

本封止装置３０は、弁体５２を操作する操作部６０と、操作部６０の動力を弁体５２に伝達する伝達機構を有しており、この伝達機構の一部が、密閉栓３２内に収容される。特にここでは、操作部６０の回動運動を、伝達機構によって直線運動に変換する動力変換部を備えており、その直線運動によって弁体５２を開閉する。

【0075】

タンク部１０の内部は、時々、正圧（大気圧よりも高い状態）となる場合がある。この際、この正圧によって弁体５２が、閉位置から開位置に簡単に移動してしまうと、正圧が大気開放されてしまい、正しい計測ができない。一方、弁体５２を付勢する圧縮ばね６５等の弾性部材の付勢力を強くしすぎると、弁体５２を開位置に移動させる際に、操作者や部品に作用する負荷が大きくなる。そこで本実施形態では、回転運動を直線運動に変換する動力変換部を設けることで、回転運動を直線運動に変換する際の外力を小さくし、反対に、直線運動を回転運動に変換する際に大きな抵抗を生み出すようにしている。例えば、本実施形態の第一及び第二カム機構５６Ａ、５６Ｂの場合、操作部６０を回動させれば、弁体５２を簡単に直線運動させることができるが、タンク部１０内の正圧を、弁体５２に印加しても、動力変換機構の摺動抵抗や弾性部材の反発力によって、弁体５２は退避できない。なお、カム機構５６Ａ、５６Ｂのテーパ角度（軸線方向に対する角度）を大きくする程、上記抵抗が大きくなるので好ましい。本実施形態では、図５に示すように、テーパ角度αを３０度以上、好ましくは４５度以上にすることで、抵抗を大きくしている。なお、本実施形態では、動力変換部においてカム機構を採用したが、テーパ角度がより大きくなる（リード角がより小さくなる）ねじ機構等を採用してもよい。

【0076】

更に本封止装置３０は、ベース４１が、ベース側軸方向係合部４６を有しており、タンク部１０のタンク側軸方向係合部１２Ａと軸方向に係合可能となっている。従って、タンク部１０の内部に正圧（大気圧よりも高い状態）が生じても、その圧力によって、本封止装置３０がタンク部１０から離脱しない。この密閉力により、タンク部１０の内部の正圧が更に高まったとしても、弁体５２が開放されないようになっている。

【0077】

また、ベース４１とタンク部１０を軸方向に係合させるための把持部４３の回動軸と、操作部６０の回動軸が同軸となっている。結果、把持部４３を操作する際に、誤って操作部６０を同時に握ってしまっても、操作方向が同じなので、弁装置５０の損傷が抑制される。とりわけ本実施形態では、圧縮ばね６５によって、操作部６０が把持部４３と常に密着しており（図４（Ａ）参照）、把持部４と操作部６０を同時に握っても、操作部６０が把持部４３に対して相対回転しない結果、弁装置５０の損傷が抑制される。一方で、封止装置３０をタンク部１０に対して着脱する際には、把持部４３のみを把持させるために、把持部４３の方が、操作部６０よりも軸方向に突出するように設定されている。

【0078】

なお、上記実施形態では、圧縮ばね６５により、弁体５２を一方向に付勢する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、引っ張りばね、板バネ、渦巻きばね、弾性ピン、皿ばね、ゴム等の弾性樹脂等、様々な弾性部材を採用することができる。また、操作部６０は、半径方向に延びるアーム構造となる場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、ハンドル構造、円形・多角形のグリップ形状など、操作者が回動させやすい形状であれば様々な構造・形状を採用できる。

【0079】

更に上記実施形態では、密閉栓３２の中央に結合孔３３を形成し、その中に弁体５２等が収容される構造を例示したが、本発明はこれに限定されず、連通孔３４を密閉栓３２の最も基端側（ベース４１側）に形成しておき、弁体５２は、ベース４１側に収容されるようにしてもよい。また、密閉栓３２は、全体が、弾性材によって構成される場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、開口１６と接触する部分や、弁体５２と当接する連通孔３４の部分に限ってゴムやシリコン等の弾性材で構成され、残りの部分は、プラスチックや金属等の非弾性体で構成することもできる。

【0080】

更にまた、上記実施形態では、ベース側軸方向係合部４６とタンク側軸方向係合部１２Ａが、Ｌ字状に相対移動して、軸方向に係合可能となる場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、ねじ構造によって軸方向に締結してもよい。

【0081】

なお、上記実施形態では、タンク部１０に対して水を補給する為に、一旦、封止装置３０をタンク部１０から離脱させる必要があるが、本発明はこれに限定されず、連通孔３４を利用してタンク部１０内に補水することができる。

【0082】

例えば、図８（Ａ）に示す変形例に係る封止装置３０のように、クリップ等による固定手段９９により、操作部６０と把持部４３を挟み込むことで、弁体５２を「開位置」に固定できる。その後、図８（Ｂ）に示すように、ベース４１（又はタンク部１０）に対して、筒状の補助タンク９８を着脱自在に設置する。この補助タンク９８に水を供給すれば、通気経路及び連通孔３４を介して、補助タンク９８の水を、タンク部１０内に供給することができる。従って、密閉栓３２を抜くことなく、簡単に、水を補充することが可能となる。

【0083】

また、上記実施形態では、タンク部１０の開口１６近傍の内周壁がストレート形状となる場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば図９に係る変形例では、タンク部１０の開口１６近傍の内周壁が、挿入方向奥側に進むほど径が小さくなるテーパ形状としても良い。ここでは、傾斜角度βのテーパ面としている。封止装置３０をタンク部１０の奥側に押し込むほど、密閉栓３２を弾性変形させやすくなる。更に、タンク部１０の開口１６の内周壁の奥側には、テーパ状に直径が更に小さくなる段差１９が形成される。この段差１９に対して、封止装置３０の密閉栓３２の先端（突起３２Ｂ）近辺を当接させれば、密閉栓３２が更に弾性変形しやすくなり、密封特性を一層高めることが可能となる。

【0084】

尚、本発明の液分測定装置は、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。例えば、ここでは水分の測定を行ったが、油分等の他の媒体の分量測定に用いることもできる。

【符号の説明】

【0085】

１ 液分測定装置
１０ タンク部
１２ 大径筒部
１２Ａ タンク側軸方向係合部
１２Ｂ タンク側周方向係合部
１４ 小径筒部
１６ 開口
２０ 多孔質カップ
２２ 結合孔
２４ 水位センサ
２４Ａ 凸部
２６ 圧力センサ
３０ 封止装置
３２ 密閉栓
３２Ａ、３２Ｂ 突起
３３ 結合孔
３３Ａ 溝部
３４ 連通孔
３４Ａ 段差
３５ 先端孔
４０ 台座
４１ ベース
４１Ａ 内側面
４１Ｂ 外側面
４１Ｃ 内周壁
４２ 結合部
４２Ａ 保持孔
４２Ｂ 段部
４３ 把持部
４４Ａ 第一端面カム
４４Ｂ 第二端面カム
４５ 通気用スリット
４６ ベース側軸方向係合部
４７ ベース側周方向係合部
５０ 弁装置
５２ 弁体
５２Ａ 凸部
５２Ｂ 拡径部
５２Ｃ 第二カムフォロア
５５ 軸部
５５Ａ 段部
５５Ｂ 通気用凹部
５５Ｃ 通気路
５６Ａ 第一カム機構
５６Ｂ 第二カム機構
６０ 操作部
６２ レバー
６２Ａ 閉位置当接面
６２Ｂ 開位置当接面
６３ 第一カムフォロア
７０ 操作インタフェース
７２ 電源ボタン
７４ 外部通信ボタン
７６ ステータスランプ
８０ 制御装置
８５ 電源
９０ 筐体
９２ 下側筐体
９４ 上側筐体
９６ ヒンジ
９８ 補助タンク
９９ 固定手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】