JP7204256B1 - 土壌改良装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穿孔の時間が短縮でき、作業性を向上させることができる土壌改良装置を提供する。【解決手段】土壌改良装置１０は、ベースマシンＢとした建設機械（例えば、バックホウが採用できる。）の本体部Ｂ１の前部から延びるブームＢ２の先端に連結されたアームＢ３に吊り下げられるアタッチメントである。土壌改良装置１０は、ベースマシンＢのアームＢ３に連結する連結部１１と、連結部１１に設けられ、連続的な振動を発生する駆動部１２と、駆動部１２からの連続的な振動により農地を穿孔する杭部１３とを備えている。土壌改良装置１０によれば、ベースマシンＢのアームＢ３から吊り下げられた状態で、駆動部１２により発生する連続的な振動により杭部１３が振動しながら農地を穿孔するので、ベースマシンＢにより穿孔位置を変え、硬い耕盤層または硬盤層を徐々に破砕しながら杭部１３を侵入させて貫通させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、耕盤層および硬盤層を穿孔する土壌改良装置に関するものである。

農機具などの土壌踏圧により土が固くなり、水分や空気を通さない耕盤層および硬盤層が農地にできることがある。耕盤層や硬盤層ができると、根の生長が妨げられるので、栽培ができなくなったり、収穫が減ったりする。このような耕盤層および硬盤層を穿孔して破砕することで、水分や空気を透過させて微生物の生息に適した土壌に改良する従来の土壌改良装置が知られている。

例えば、特許文献１に記載の耕盤膨軟装置は、打撃ピストンが空気吹込体の頭部を打撃して空気吹込体を地中に打ち込み、耕盤を破砕、膨軟し、地中に打ち込まれた空気吹込体に、圧力空気が供給して、下部の噴出孔から地中に勢いよく噴出させ、破砕された耕盤に空気を浸透させて十分に膨軟させる、というものである。

特許文献２に記載の耕盤膨軟装置は、公知のエアハンマと同様な構造をなす打撃ピストンが空気吹込体の頭部を打撃して、圧力空気が打撃機構に供給して、空気吹込体の内孔から吹出孔から外へ噴出するというものである。

実開昭５８－１８５００５号公報 特開昭５８－１２６７０１号公報

しかし、特許文献１，２に記載の耕盤膨軟装置では、圧縮空気により打撃ピストンにより空気吹込体を打ち込んでいるが、単発的な打ち込みでは、耕盤層や硬盤層が硬く穿孔できないときに、農地全体に数多く穿孔するのに時間を要するため、作業性が悪い。

そこで本発明は、穿孔の時間が短縮でき、作業性を向上させることができる土壌改良装置を提供することを目的とする。

本発明の土壌改良装置は、ベースマシンの本体部により操作される腕部に連結する連結部と、前記連結部に設けられ、連続的な振動を発生する駆動部と、前記駆動部からの連続的な振動により農地を穿孔する杭部とを備えたことを特徴としたものである。

本発明の土壌改良装置によれば、ベースマシンの本体部から延びる腕部に吊り下げられた状態で、駆動部により発生する連続的な振動により杭部が振動しながら農地を穿孔するので、ベースマシンにより穿孔位置を変え、硬い耕盤層または硬盤層を徐々に破砕しながら杭部に侵入させて貫通させることができる。

前記駆動部は、１秒間に複数回の振動を発生するものとすることができる。駆動部が１秒間に複数回の高速な振動を発生することで、単発の穿孔を数回行って貫通できなくても、杭部が高速に次々と耕盤層または硬盤層に突き刺さる。そのため、硬い耕盤層または硬盤層を砕きやすい状態とすることができるので、振動を繰り返しながら徐々に深く侵入させることができる。

前記駆動部は、上下方向と、前後方向または左右方向とに揺動する振動を発生するものとすることができる。杭部が下方向に振動して農地に突き刺さった状態で前後方向または左右方向に拡げるように振動するので、耕盤層または硬盤層に突き刺さった位置から前後または左右方向に砕きながら杭部を深く侵入させることができる。

杭部は、前記駆動部から下方に向かって突出するように設けられた複数の金属杭を備えたものとすることができる。複数の金属杭により穿孔することで、一度に複数の穿孔を行うことができるので、更に作業性の向上性を図ることができる。

前記駆動部は、駆動源となる油圧モーターと、前記油圧モーターの回転を変換して前記杭部を振動させる偏心錘とを備えたものとすることができる。油圧モーターを駆動源とすることで、高速で高トルクの回転を発生させることができ、耕盤層または硬盤層に杭部を突き当てることで、硬い耕盤層または硬盤層に押し込むことができ、破砕することができる。

前記駆動部は、前記油圧モーターおよび前記偏心錘を保持すると共に、前記偏心錘による振動を前記杭部に伝達する伝達部と、前記伝達部に弾性部材を介して接続され、前記連結部に接続した枠部とを備えたものとすることができる。
連結部に接続した枠部は、振動を杭部に伝達する伝達部に弾性部材を介して接続しているため、連結部側に大きな振動を与えることなく、偏心錘による振動を伝達部により杭部に伝達することができる。

本発明の土壌改良装置によれば、ベースマシンにより穿孔位置を変え、硬い耕盤層または硬盤層を徐々に粉砕しながら侵入して貫通させることができるので、穿孔の時間が短縮でき、作業性を向上させることができる。

本発明の実施の形態に係る土壌改良装置と、土壌改良装置を吊り下げるベースマシンとを示す図である。 図１に示す土壌改良装置を説明するための図であり、（Ａ）は土壌改良装置の側面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。 図１に示す土壌改良装置の駆動部を説明するための図であり、（Ａ）は連結部および外枠部を取り除いた状態の側面図、（Ｂ）は（Ａ）の正面図である。 図３に示す駆動部の起振体の動作を説明するための図である。 図１に示す土壌改良装置の動作を説明するための図であり、（Ａ）は駆動部が下に移動したときの図、（Ｂ）は駆動部が上に移動したときの図である。

本発明の実施の形態に係る土壌改良装置を図面に基づいて説明する。
図１に示す土壌改良装置１０は、農地にできる耕盤層および硬盤層を穿孔して水分や空気を通過可能にして、植物の育成を促進するものである。
土壌改良装置１０は、ベースマシンＢとした建設機械（例えば、バックホウが採用できる。）の本体部Ｂ１の前部から延びるブームＢ２の先端に連結されたアームＢ３に吊り下げられるアタッチメントである。

土壌改良装置１０は、連結部１１と、駆動部１２と、杭部１３とを備えている。

図２（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、連結部１１は、上方に延びる平行な一対の連結板１１１と、一対の連結板１１１の下端同士を繋ぐ底板１１２とを備えている。連結板１１１は、逆台形状の金属板により形成され、上端部に貫通孔１１１ａが形成されている。貫通孔１１１ａは、連結ピンが挿通してアームＢ３（図１参照）と連結するためのアタッチメント用連結孔である。底板１１２は、矩形状の金属板により形成されている。

駆動部１２は、ベースマシンＢ（図１参照）から送油されて回転する駆動源となる油圧モーター１２１と、油圧モーター１２１の回転軸１２１ａの軸心から重心が偏心していることにより、上下移動を含む大きな回転運動に変換する起振体１２２とを備えている。
図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示すように、油圧モーター１２１には、ベースマシンＢ（図１参照）から油圧モーター１２１へ送油されるホース１２１ｍと、油圧モーター１２１からベースマシンＢへ戻るホース１２１ｎとが接続されている。
油圧モーター１２１は、１秒間に複数回の振動を発生する。本実施の形態では、油圧モーター１２１を採用していることにより、１秒間に３０～４０回の振動を発生させることができる。

起振体１２２は、円盤状に形成され、中心からずれた位置に油圧モーター１２１の回転軸１２１ａが接続された偏心錘である。起振体１２２は、要の位置に回転軸が接続された扇状に形成されていてもよい。起振体１２２は、回転自在に一対の伝達板１２３により挟まれている。

伝達板１２３は、振動を杭部１３に伝達する伝達部として機能するものである。
一対の伝達板１２３は、弾性部材１２５（図２参照）を介して、一対の外枠板１２６に接続されている。弾性部材１２５は、ゴムブロックにより形成されている。外枠板１２６は、下方に向かって開口した逆Ｕ字状に形成され、枠部として機能するものである。外枠板１２６は、連結部１１の下端に接続されている。一対の外枠板１２６の間の空間が、油圧モーター１２１と、起振体１２２と、伝達板１２３と、弾性部材１２５とが配置された空間となる。
一対の伝達板１２３は、中央部１２３ａ同士の間が、起振体１２２が回転する空間であり、両方の端部１２３ｂの外側面が、弾性部材１２５が接続される領域である。
伝達板１２３の下端には振動板１２４が接続されている。振動板１２４は矩形状に形成された金属板である。

杭部１３は、振動板１２４に設けられた接続板１３１と、接続板１３１から下方に向かって突出するように設けられた複数の金属杭１３２とを備えている。接続板１３１は、複数の金属杭１３２を振動板１２４に接続する帯状の金属板である。
金属杭１３２は、先端が先鋭な棒状体である。本実施の形態では、３本の金属杭１３２が一列に並んで配置されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る土壌改良装置の動作と使用状態について図面に基づいて説明する。
まず、操作者は、図１に示すベースマシンＢを操作してブームＢ２およびアームＢ３を動作させて土壌改良装置１０を吊り上げ、穿孔位置の上方まで移動する。次に、土壌改良装置１０を下降して杭部１３を農地に突き刺す。
耕盤層または硬盤層の上方の土壌は軟質な地盤であるため、ベースマシンＢにより押し込まなくても自重により杭部１３が耕盤層または硬盤層まで到達する。

次に、操作者は、ベースマシンＢを操作して、図３（Ａ）および同図（Ｂ）に示す駆動部１２の油圧モーター１２１に送油する。そうすることで、油圧モーター１２１の回転軸１２１ａが回転する。回転軸１２１ａの回転により起振体１２２が回転する。
図４に示すように、起振体１２２は回転軸１２１ａが偏心した位置に接続されているため、起振体１２２の重心が上から下に移動したときには、駆動部１２に下方に向かう力が作用し、起振体１２２の重心が下から上に移動したときには、駆動部１２に上方に向かう力が作用する。

従って、図５（Ａ）の示すように、駆動部１２に対して下方に向かう力が作用することで、弾性部材１２５が延びて駆動部１２が下方に移動する。また、図５（Ｂ）の示すように、駆動部１２に対して上方に向かう力が作用することで、弾性部材１２５が延びて駆動部１２が上方に移動する。

更に、起振体１２２の重心が下から前方に移動したときには、駆動部１２に前方に向かう力が作用し、起振体１２２の重心が上から後方に移動したときには、駆動部１２に後方に向かう力が作用する。
従って、駆動部１２は、上下方向に移動するだけでなく、前後方向に移動するため、駆動部１２は円運動をする。

そのため、駆動部１２の振動板１２４に接続された杭部１３は、下方に振動したときに耕盤層または硬盤層に喰い込み、前後方向に振動したときに喰い込んだ位置から破砕を拡げ、再度、下方に振動したときに、更に深く侵入する。
この動作を１秒間に複数回、例えば、３０～４０回、高速に繰り返すことにより、単発の穿孔を数回行って貫通できないような硬い耕盤層または硬盤層でも、砕きやすい状態とすることができるので、振動を繰り返しながら徐々に深く侵入させることができる。

駆動源として油圧モーター１２１（図２（Ａ）参照）を使用しているので、高速で高トルクの回転を発生させることができる。耕盤層または硬盤層に杭部１３を突き当てることで、耕盤層または硬盤層に押し込むことができ、破砕することができる。従って、圧縮空気を発生するような大型の装置が不要であり、装置の小型化を図りながら、硬い耕盤層または硬盤層の破砕が可能である。

１箇所の穿孔が終了すると、操作者は、ベースマシンＢを操作して土壌改良装置１０を引き上げ、次の位置までベースマシンＢを移動させるかブームＢ２やアームＢ３を延ばすかして、土壌改良装置１０を降下させることで、続けて穿孔することができる。

このように、土壌改良装置１０は、図１に示すベースマシンＢにより穿孔位置を変えながら、杭部１３を硬い耕盤層または硬盤層を徐々に破砕しながら侵入させて貫通することができるので、穿孔の時間が短縮でき、作業性を向上させることができる。また、３本の金属杭１３２により１回の穿孔により３箇所を穿孔することができるので、更に作業性の向上性を図ることができる。

また、連結部１１に接続した外枠板１２６は、伝達板１２３に弾性部材１２５を介して接続しているため、連結部１１側に大きな振動を与えることなく、起振体１２２による振動を伝達板１２３により杭部１３に伝達することができる。従って、高速に起振体１２２が回転により杭部１３を効率よく振動させることができる。

なお、本実施の形態では、起振体１２２の円盤面が前後方向に沿った面に平行であるため、杭部１３は前後方向に振動していたが、起振体１２２の円盤面が左右方向に沿った面に平行に設置されていれば、杭部１３は左右方向に振動させることができる。

また、本実施の形態では、円盤状の起振体１２２が１個回転しているが、複数個の偏心錘が同時に回転するようにしてもよい。例えば、２個の偏心錘を回転軸から重心への方向を合わせて並べて、反対方向に回転させれば、横方向の際には力を相殺させることができるので、上下方向の振動を発生させることができる。また、偏心錘を同じ方向に回転させれば、振動の度合いを２倍とすることができる。

本実施の形態では、金属杭１３２が３本並んでいるが、１本でもよい。しかし、作業の効率を勘案すると複数本が望ましい。また、１列に並べるだけでなく、縦列および横列にマトリックス状に配置するようにしてもよい。多数本の金属杭を備えた場合では、杭部の重量が重くなるため適度な本数を備えることが望ましい。

また、土壌改良装置１０は、ベースマシンＢのブームＢ２とアームＢ３とからなる腕部に吊り下げられていた。しかし、ハウス内の農地を改良するときなど高さに制限がある場合には、アームＢ３を取り外した状態でブームＢ２を腕部として、ブームＢ２に土壌改良装置１０を吊り下げるようにしてもよい。そうすることで、低く狭い範囲で土壌の改良を行うことができる。

本発明は、地下に耕盤層および硬盤層ができた農地を穿孔して、水分や空気を透過させて微生物の生息に適した土壌に改良する土壌改良装置に好適である。

１０ 土壌改良装置
１１ 連結部
１２ 駆動部
１３ 杭部
１１１ 連結板
１１１ａ 貫通孔
１１２ 底板
１２ 駆動部
１２１ 油圧モーター
１２１ａ 回転軸
１２２ 起振体
１２１ｍ，１２１ｎ ホース
１２３ 伝達板
１２３ａ 中央部
１２３ｂ 端部
１２４ 振動板
１２５ 弾性部材
１２６ 外枠板
１３ 杭部
１３１ 接続板
１３２ 金属杭
Ｂ ベースマシン
Ｂ１ 本体部
Ｂ２ ブーム
Ｂ３ アーム

Claims (4)

1. ベースマシンの本体部により操作される腕部に連結する連結部と、前記連結部に設けられ、連続的な振動を発生する駆動部と、前記駆動部からの連続的な振動により農地を穿孔する杭部とを備え、
   前記杭部は、前記駆動部から下方に向かって突出するように設けられた複数の金属杭を備え、
   前記駆動部は、上下方向と、前後方向または左右方向とに揺動する振動を発生する土壌改良装置。
2. 前記駆動部は、１秒間に複数回の振動を発生する請求項１記載の土壌改良装置。
3. 前記駆動部は、駆動源となる油圧モーターと、前記油圧モーターの回転を変換して前記杭部を振動させる偏心錘とを備えた請求項１または２記載の土壌改良装置。
4. 前記駆動部は、前記油圧モーターおよび前記偏心錘を保持すると共に、前記偏心錘による振動を前記杭部に伝達する伝達部と、前記伝達部に弾性部材を介して接続され、前記連結部に接続した枠部とを備えた請求項３記載の土壌改良装置。

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