TWI385373B - 介質孔隙度測量裝置 - Google Patents

Description

介質孔隙度測量裝置

本發明係關於一種介質孔隙度測量裝置，特別是關於一種用以控制液體由下往上填充土壤介質，使測量精準度提高之孔隙度測量裝置。

介質為植物生長的主要環境條件之一，包含土壤介質及非土壤介質，負責提供固著、空氣、水分和養分。其中空氣、水分和養分均分布於土壤介質顆粒間的孔隙中，而盆栽容器的體積遠較地上土壤中的小，如何在這有限的空間中提供最多的水分和空氣，供植株良好的生長條件，同時在規格化高品質量產的設施中更要求精確一致的控管水分和肥料，以達到資源和成本的節約，及符合環保的規章限制，這些都有賴於對盆栽土壤介質的了解和長期監控管理。

在測量介質孔隙度時，較重要係量測總孔隙度(Total Porosity,TP)，總孔隙度係容器水含量(Container Capacity,CC)及充氣孔隙度(Air Space,AS)之加總，即TP=CC+AS。

現行測量植株盆栽內土壤介質的孔隙度，採取土壤樣品時多數需要破壞植物根系周圍介質的原始團粒構造，重新填裝於特定容器內測量，此時由於土壤介質顆粒的重組，以及密度的改變，導致土壤介質孔隙的分布已經和採樣之前不同，因此所得到的數值不能代表真正植株生長期間，植物根圈土壤介質的物理特性。

習用之介質孔隙度測量裝置，主要係為一容器，該容器設有一容置空間，且該容器分別設有一開口部及數個通孔，該開口部及各該通孔分別貫通該容置空間。使用時係採取土壤介質裝填於該容器之容置空間內，由於在採取土壤介質時容易破壞植物根系周圍之土壤介質的原始團粒構造，重新填裝於該容器內測量，則由於土壤介質顆粒的重組以及密度的改變，使土壤介質孔隙的分布已經和採樣之前不同。此外，習用之孔隙度測量裝置另需設置一儲液槽，將該容器置於儲液槽後再灌注液體，由於液體之灌注是由上往下填充，則液體灌注時之衝擊力使得原始團粒構造易受到破壞，且此填充方式易於介質中產生氣泡，因此所得到的數值不能代表真正植株生長期間及植物根圈之土壤介質的物理特性，造成量測不準確。再者，由於習用孔隙度測量裝置須設置儲液槽，因此會造成液體填充之誤差，特別是，造成充氣孔隙度之嚴重誤差。換句話說，習用之介質孔隙度測量裝置無法直接量測充滿於介質孔隙中的所有水量，即為無法量測充氣孔隙度，當然也無法準確量測總孔隙度。造成量測不準確。

本發明之主要目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，能量測充氣孔隙度。

本發明之次一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，能準確量測總孔隙度。

本發明之另一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，利用液體由下往上填充土壤介質，使該孔隙度測量裝置所測得的數值較為準確。

本發明之再一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，能在不破壞原始團粒構造下進行量測。

本發明之另一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，利用液體由下往上填充，使介質中不易產生氣泡，提高準確量測準確。

本發明之又一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，能同時量測多組樣品。

本發明之另一目的，係提供一種介質孔隙度測量裝置，能直接使用樣品容器，直接於樣品容器內注液量測。

本發明之介質孔隙度測量裝置，包含：一固定盤具有一第一面、一第二面及數個貫通該第一面與第二面之通孔；一導液管設有一主流管、一第一管及一第二管，該主流管以連接部與該固定盤之第二面所設數個通孔相連通；該第一管第一端與主流管連通，該第一管第二端可導入液體；該第二管第一端與第一管連通；及一液位控制單元第一端係連接該第二管第一端，第二端係形成開放端。藉由該液位控制單元控制液面高低，使液體由下往上緩慢填充土壤介質。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參照第1圖所示，本發明第一實施例之介質孔隙度測量裝置包含一固定盤1、一導液管2、一供水箱3及一液位控制單元4。該固定盤1之一第一面11可供盆栽5盛置，該固定盤1之一第二面12可以與該導液管2之一主流管21之一端結合，該導液管2另包括有第一連管22與第二連管23，該第一連管22與供水箱3相連接，該第二連管23與該液位控制單元4相連接，該供水箱3可提供部份液體經由導液管2進入置在該固定盤1上之盆栽5，該供水箱3可提供另外部份液體至該液位控制單元4，而該液位控制單元4能控制該盆栽5內的水位高度。

請參照第1、2及3圖所示，該固定盤1具有一第一面11、一第二面12、數個通孔13及數個固定孔14。該數個通孔13及固定孔14貫通該第一面11與第二面12，且該數個通孔13較佳集中在一範圍內，以及該數個固定孔14環繞在該數個通孔13周側。

該導液管2包括有一主流管21、一第一管22、一第二管23及一連接部24。該主流管21之一端為連接部24，由該連接部24可以結合在該固定盤1一第二面12之數通孔13。在較佳實施例當中，該連接部24可以形成喇叭口形狀，且由一環承載環241與該固定盤1之第二面12相接合，其間還可以設有一防漏膠圈243等防漏元件，以防止液體由該接合面滲出；在該承載環241部位還可以設有螺柱與螺帽等固定元件242，將該導液管2與固定盤1成牢固之結合。該主流管21另一端可形成封閉端或如圖所示設有一第一控制閥211，用以控制液體是否由該端排出或被收集；該第一管22一端連接在該主流管21，且以一第二控制閥221控制該液體是否能進入至該主流管21內，該第一管22另一端可導入液體，其可以如圖所示連接在一供水箱3；該第二管23一端連接在該第二控制閥221與供水箱3間之第一管22，該第二管23另一端連接一液位控制單元4，且該第二管23還可以設一第三控制閥231，以控制液體是否進入至該液位控制單元4。

該供水箱3設有一輸水口31及一連通管32，該連通管32一端連接於該輸水口31，該輸水口31與該第一管22一端相連接，且該供水箱3之最低水位高度必須高於該固定盤1。

該液位控制單元4係利用導管43一端連接在該第三控制閥231之輸出端，該導管43另一端形成開放端，當該第三控制閥231、第二控制閥221成開啟時，該導管43與第二管23及主流管21成連通狀態，使該主流管21內液體受到相同之大氣壓力，利用該導管43之開放端高度以控制該導液管2內之液面高低(分別如第1、4圖所示)。該液位控制單元4較佳係設有一桿件41、一滑動件42及一導管43。該桿件41較佳為一筆直軌道，使該滑動件42可以依該桿件41調動；該滑動件42設有一控制元件421，用以控制該滑動件42可以移動，及在移動至定位時，可固定該滑動件42，且該滑動件42還可以設有一可同步移動之臂桿422，由該臂桿422供導管43之開放端附著或固定，藉由該滑動件42於該桿件41上移動以改變該導管43之開放端高度，以控制一盆栽5內液體之液面高度(分別如第1、4圖所示)。

請參照第1、2、3圖所示，其係本發明介質孔隙度測量裝置之使用情形，主要係用以量測土壤介質或非土介質之孔隙度，於實際使用時，使用者將市售一般裝有土壤介質之盆栽5放置於該固定盤1之第一面11上，較佳係將該盆栽5以黏接方式固定於該固定盤1之第一面11上，使該盆栽5與固定盤1之第一面11之間不會有水液滲漏情形。此時，將該第一管22之第二控制閥221及第二管23之第三控制閥231開啟，使該供水箱3內之液體經由連通管32輸出液體，液體流經該第一管22並分別流經該主流管21及第二管23，部份液體經由該主流管21進入置於固定盤1之盆栽5內，由於該部份液體導至該導液管2時，係經由小空間進入大空間使該液壓漸緩，以及該導液管2與固定盤1間設有防漏構件，如此液體不會由該固定盤1與該導液管2之間漏出。再且該部份液體由下往上緩慢通過該固定盤1之數個通孔13直至土壤介質時，可以避免破壞土壤介質之原始團粒構造。另外，由供水箱3輸出之部份液體經由該第二管23流經該液位控制單元4之該導管43，且藉由調動該液位控制單元4之滑動件42高度(如4圖所示)，以控制該盆栽5內液體之液面高度。當液面與土壤介質表面等高時，液體將其孔隙內的空氣向上排出，而達到飽和狀態，且可視樣品吸水程度調控其浸泡時間，該浸泡時間較佳約為15至60分鐘，並於土壤浸泡水分後關閉該第二控制閥221、第三控制閥231，及接續開啟該第一控制閥211，以排出土壤介質孔隙間的液體，並記錄該排出液體之體積，且該排出之液體的體積即為土壤介質之充氣孔隙度，而該吸收水分後之土壤相對於未浸泡水分之土壤所增加的重量，即為該土壤介質之容器水含量。

另外，本發明還可以增加該固定盤1及該導液管2之數目，如此亦可以同時量測數個樣品之最小充氣孔隙度，而將該土壤介質之有效含水量經過公式換算，即可獲得土壤介質的最大容器含水量、總孔隙度和總體積密度。

請參照第5圖所示，其係本發明第二實施例之介質孔隙度測量裝置，該導液管2、供水箱3及液位控制單元4之設置與第一實施例相同，而相較於第一實施例，本實施例之固定盤6係包括有第一面61、第二面62、數個通孔63、一凹槽64及一容器65。其中，該第一面61、第二面62及數個通孔63與第一實施例相同。在本實施例之第一面61另設有一凹槽64，該凹槽64之內側形成一容置空間，且該數個通孔63環設在該凹槽64底部。該容器65為一中空之筒狀，其底部為透空之與凹槽64底部相連通，該容器65與形成該凹槽64之接合部位較佳係設有防漏構件66，該防漏構件66可以位於形成該凹槽64之環狀周壁上。另外，該容器65還可以一體成型於該固定盤6之第一面上，則植物可直接種植於該容器65內。

本實施例之介質孔隙度測量裝置在實施上，將該容器65裝滿土壤介質，與盆栽5作相同之用途，並能藉由該導液管2導入或排出液體，用以量測土壤介質的最小充氣孔隙度，該實施步驟與第一實施例相同，在此不再贅述。

本發明之介質孔隙度測量裝置，除藉由上述實施例外，本發明還可以將數個固定盤設置於該數個導液管上，且該數個導液管可連通於供水箱與液位控制單元，因此，本發明具有可同時量測數個樣品之特性，則可以縮短量測土壤介質孔隙度所耗費時間。

本發明之介質孔隙度測量裝置，藉由液位控制單元控制液面之高度，使液體由下往上緩慢灌注於土壤介質，又藉由導液管之連接部設計，可以緩衝灌注於土壤介質之衝擊力，使得土壤介質原始團粒構造不受到破壞，因此所得到的數值能代表真正植株生長期間及植物根圈之土壤介質的物理特性。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1．．．固定盤

11．．．第一面

12．．．第二面

13．．．通孔

14．．．固定孔

2．．．導液管

21．．．主流管

211．．．第一控制閥

22．．．第一管

221．．．第二控制閥

23．．．第二管

231．．．第三控制閥

24．．．連接部

241．．．承載環

242．．．固定元件

3．．．供水箱

31．．．輸水口

32．．．連通管

4．．．液位控制單元

41．．．桿件

42．．．滑動件

421．．．控制元件

422．．．臂桿

43．．．導管

5．．．盆栽

6．．．固定盤

61．．．第一面

62．．．第二面

63．．．通孔

64．．．固定孔

65．．．容器

66．．．防漏構件

第1圖：本發明介質孔隙度測量裝置之第一使用情形圖。

第2圖：本發明介質孔隙度測量裝置之第一實施例分解圖。

第3圖：本發明介質孔隙度測量裝置之第一實施例局部剖面組合圖。

第4圖：本發明之介質孔隙度測量裝置之第二使用情形圖。

第5圖：本發明介質孔隙度測量裝置之第二實施例之分解圖。

第6圖：本發明介質孔隙度測量裝置之第二實施例局部剖面組合圖。

1．．．固定盤

11．．．第一面

12．．．第二面

13．．．通孔

14．．．固定孔

2．．．導液管

21．．．主流管

211．．．第一控制閥

22．．．第一管

221．．．第二控制閥

23．．．第二管

231．．．第三控制閥

24．．．連接部

241．．．承載環

242．．．固定元件

3．．．供水箱

31．．．輸水口

32．．．連通管

4．．．液位控制單元

41．．．桿件

42．．．滑動件

421．．．控制元件

422．．．臂桿

43．．．導管

5．．．盆

Claims (22)

1. 一種介質孔隙度測量裝置，包含：一固定盤，具有一第一面、一第二面及數個貫通該第一面與第二面之通孔；一導液管，設有一主流管、一第一管及一第二管，該主流管以連接部與該固定盤之第二面所設數個通孔相連通；該第一管第一端與主流管連通，該第一管第二端可導入液體；該第二管第一端與第一管連通；及一液位控制單元，第一端係連接該第二管第一端，第二端係形成開放端。
2. 依申請專利範圍第1項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該導液管之連接部形成喇叭口形狀，且由一環承載環與該固定盤之第二面相接合。
3. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該主流管第二端設有一第一控制閥。
4. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第一管與主流管連接端設有一第二控制閥。
5. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第二管與液位控制單元連接端設有一第三控制閥。
6. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第一管另一端接一供水箱。
7. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該液位控制單元設有一滑動件及一導管，該導管第一端連接於第二管。
8. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該導管第二端固定在一滑動件，該滑動件可以調動及固定在一預定位置。
9. 依申請專利範圍第8項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該滑動件在一桿件上滑動。
10. 依申請專利範圍第1或2項所述之介質孔隙度測量裝置，係設有數個導液管，且在該數個導液管上各設有固定盤，該第一管連通數個導液管。
11. 一種介質孔隙度測量裝置，包含：一固定盤，具有一第一面、一第二面及數個貫通該第一面與第二面之通孔，該第一面設有一圈圍該數通孔之中空容器；一導液管，設有一主流管、一第一管及一第二管，該主流管以連接部與該固定盤之第二面所設數個通孔相連通；該第一管第一端與主流管連通，該第一管第二端可導入液體；該第二管第一端與第一管連通；及一液位控制單元，第一端係連接該第二管第一端，第二端係形成開放端。
12. 依申請專利範圍第11項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該導液管之連接部形成喇叭口形狀，且由一環承載環與該固定盤之第二面相接合。
13. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該中空容器可以與固定盤分離。
14. 依申請專利範圍第13項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該中空容器與固定盤間之接合部位係設有防漏構件。
15. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該主流管第二端設有一第一控制閥。
16. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第一管與主流管連接端設有一第二控制閥。
17. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第二管與液位控制單元連接端設有一第三控制閥。
18. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該第一管另一端接一供水箱。
19. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該液位控制單元設有一滑動件及一導管，該導管第一端連接於第二管。
20. 依申請專利範圍第19項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該導管第二端固定在一滑動件，該滑動件可以調動及固定在一預定位置。
21. 依申請專利範圍第20項所述之介質孔隙度測量裝置，其中該滑動件在一桿件上滑動。
22. 依申請專利範圍第11或12項所述之介質孔隙度測量裝置，係設有數個導液管，且在該數個導液管上各設有固定盤，該第一管連通數個導液管。