JP2007051949A - 分析用土壌試料の自動調製装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置面積が小さくて済み、工程間で人手を要することなく、採取した土壌から分析用の土壌試料を短時間で自動的に調製することの可能な装置を提供すること。
【解決手段】ロボット１は、採取した土壌を入れているサンプルバッド２をサンプル保管箱３から熱風循環式風乾装置４へ移し、風乾後、各サンプルバッド２の試料をホッパー５に順に移入する。試料は、バケットコンベア６等によってトロンメル回転ふるい装置に送られ、異物の除去後に分取された試料が、バケットコンベア１３等によってミキシングホッパー１５に移入される。以上の工程を経た試料が複数移入されると、ミキシングホッパー１５がそれらを混合し、分取された試料だけがバケットコンベア１８等によってミキシングホッパー２０に移入される。そして、以上の工程を経た試料が複数移入されると、それらをミキシングホッパー２０が混合し、分取された試料が分析用の土壌試料になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、土壌汚染調査を行うに際して、調査対象地から採取した土壌試料を、風乾，異物の除去，混合，縮分などの処理をして、分析用の土壌試料とするための自動調製装置に関する。

土壌汚染対策法に基づいて土壌調査を行う場合、分析用の土壌試料は、採取した土壌を所定の処理工程で調製したものにする必要がある。例えば、重金属調査用の土壌試料の場合には、調査対象地を概ね９００ｍ²（３０ｍ×３０ｍ）ごとの複数の区画に分割しておき、１区画ごとに、５地点で、それぞれ深さの異なる２箇所（地表面下５ｃｍの箇所と地表面下５〜５０ｃｍの箇所）から、即ち合計１０箇所から土壌を採取し、それらを所定の工程で調製したものを、その区画における分析用の土壌試料とする必要がある。そして、その工程は、先ず、同じ地点の２箇所の土壌を個別に風乾し、異物の除去をした後、それらを等量混合させてその地点での試料とし、次に、そのようにして各々混合された５地点での試料を等量混合させ、最後に、その混合された試料から所定量分取したものを、その区画の分析用の土壌試料とすることになっている。

このようにして分析用の土壌試料を調製するにあたり、従来は、次にようにして行っていた。先ず、上記の風乾は、屋外又は屋内での自然乾燥で行っていた。また、異物の除去は、目開き２ｍｍのポリエチレン製のふるいを使用し、手ふるいまたは機械ふるいによって、２ｍｍ以上の異物を除去していた。そして、異物を除去した同一地点での２箇所の試料を各種混合器によって混合させ、インクリメント縮分又は機械縮分によって所定量分取し、各地点での試料としていた。その後、５地点の試料を各種混合器によって混合させ、インクリメント縮分又は機械縮分によって所定量分取したものを、各区画での分析用試料としていた。しかも、そのような各工程間での運搬は、すべて人手によって行われていた。

ところが、上記のような従来の調製方法だと、採取した土壌の風乾を、屋外又は屋内での自然乾燥で行っていたため、異物の除去を行えるまでに２〜３日を要してしまい、分析用土壌試料の調製に要する時間が非常に長くなってしまうという問題点があった。また、各工程間での試料の運搬はもとより、混合器など各種処理設備への個々の投入や排出を人手によって行っていたため、生産工程が極めて非効率的であると共に、広い作業面積を要するという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、設置面積が小さくて済み、工程間で人手を要することなく、分析用の土壌試料を短時間で自動的に調製することの可能な装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の土壌試料の自動調製装置は、採取箇所ごとの土壌試料を入れた複数のサンプルバッドを各々の棚に載せ所定時間移動させながら熱風を吹き付けてそれらの土壌試料を乾燥させる熱風循環式風乾装置と、ロボットにより熱風循環式風乾装置から取り出されサンプルバッドから移入された乾燥試料をサンプルバッド単位で搬送する第１バケットコンベアと、第１バケットコンベアで順に搬送されてきた乾燥試料から所定の大きさ以上のものを異物として除去しサンプルバッド単位の２次試料とするトロンメル回転ふるい装置と、２次試料をサンプルバッド単位で搬送する第２バケットコンベアと、第２バケットコンベアによって順に搬送されてきた複数の２次試料を混合する第１ミキシング装置と、第１ミキシング装置で混合された試料を所定量取り出し３次試料とする第１縮分装置と、第１縮分装置で縮分された３次試料ごとに搬送する第３バケットコンベアと、第３バケットコンベアによって順に搬送されてきた複数の３次試料を混合する第２ミキシング装置と、第２ミキシング装置で混合された試料を所定量取り出し最終試料とする第２縮分装置と、を備えているようにする。

その場合、前記第１バケットコンベアで搬送されてきた乾燥試料が、電磁フィーダーを介して、前記トロンメル回転ふるい装置に移送されるようにすると、トロンメル回転ふるい装置による異物の除去が好適に行えるようになる。また、前記ロボットが、サンプル保管箱に設けられた複数の棚に収容されている土壌試料を入れたサンプルバッドを順に取り出し、前記熱風循環式風乾装置の棚に載せていくようにすると、原試料を熱風循環式風乾装置へセットすることから最終試料を調製し終わるまでの全工程を自動化することが可能になる。

本発明の分析用土壌試料の調製装置によれば、採取した土壌の風乾を熱風循環式風乾装置で行い、その熱風循環式風乾装置からの排出をロボットが行うようにすると共に、各処理装置間をバケットコンベアで繋ぐようにしたため、装置全体がコンパクトであって設置面積が小さくて済むほか、人手を要さず自動的に処理されるため、生産効率が向上し、しかも、従来より極端に短時間で分析用土壌試料を調製することが可能になる。

本発明の実施の態様は、採取した土壌試料を風乾する装置として熱風循環式風乾装置を用い、異物を除去する装置としてトロンメル回転ふるい装置を用い、二つのミキシング（混合）装置としては内部に回転羽根を備えたミキシングホッパーを用い、二つの縮分装置としてはサンプラーを用いるようにすると共に、ロボットによって熱風循環式風乾装置から取り出された試料を、三つのバケットコンベアを介して各装置間を搬送し、２番目のサンプラーによって、所定量分取したものを分析用の土壌試料とするようにしたものである。以下、その具体的な構成を図示した実施例によって説明するが、図１は、実施例の配置構成を概略的に示した平面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線矢印方向に見て概略的に示した側面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ線矢印方向に見て概略的に示した側面図である。

先ず、本実施例の配置構成を説明する。ロボット１は、旋回テーブル１ａと、その上に設置されたロボットモジュール１ｂと、そのロボットモジュール１ｂに取り付けられた二つのギヤードモーター１ｃなどを有しており、ギヤードモーター１ｃによって操作される把手により、サンプルバット２を掴んだり回転させたり離したりすることが可能になっている。また、サンプル保管箱３は、図１に示されているように、その平面形状がロボット１を中心にした円弧状をしており、各段に１０個ずつ合計１００個の棚が、ロボット１側を開口させて、設けられている。そして、それらの棚には、調査対象地で採取した土壌試料を入れているサンプルバット２が置かれるようになっている。

ロボット１の傍らに配置されている熱風循環式風乾装置４は、サンプルバット２を載置するための少なくとも１００個の移動棚を、二つのチェーンの間に２列に吊り下げており、メガトルクモーター４ａによってそれらを装置内で循環させ得るようになっている。そのほか、この熱風循環式風乾装置４には、扉を開閉させるためのエアシリンダー４ｂと、装置内の空気を熱するためのヒーター４ｃと、熱せられた空気を装置内に吹き上げるためのブロアー４ｄも備えられている。

ロボット１の傍らには、ホッパー５が配置され、そのホッパー５の傍らにはバケットコンベア６が配置されている。図３から分かるように、ホッパー５から排出された試料は、バケットコンベア６のバッケット６ａに収容され、上方へ搬送されてホッパーシュート７からホッパー８に移入されるようになっている。また、図１に示されているように、ホッパー８の下方位置には電磁フィーダー９が配置されていて、目開き２ｍｍのトロンメル回転ふるい装置１０に試料を供給し得るようになっている。

図３に示されているように、トロンメル回転ふるい装置１０の下方位置には、ホッパーシュート１１が配置されていて、そのホッパーシュート１１の下方位置には切替えシュート１２が配置されている。また、トロンメル回転ふるい装置１０の傍らにはバケットコンベア１３が配置されている。そのため、トロンメル回転ふるい装置１０によってふるい落とされた試料は、ホッパーシュート１１と切替えシュート１２を介してバケットコンベア１３のバッケット１３ａに排出され、上方へ搬送されてホッパーシュート１４に移入されるようになっている。

ホッパーシュート１４の下方位置には、ミキシングホッパー１５が配置されていて、内部に回転羽根１５ａを備えている。また、ミキシングホッパー１５の下方には、電磁フィーダーを含むサンプラー１６が備えられていて、ミキシングホッパー１５で混合された試料を縮分し、サンプルシュート１７を介して所定量ずつ分取できるようになっている。サンプルシュート１７の傍らにはバケットコンベア１８が配置されており、分取された試料は、バケットコンベア１８のバッケット１８ａに排出され、上方へ搬送されてホッパーシュート１９に移入されるようになっている。

ホッパーシュート１９の下方位置には、ミキシングホッパー２０が配置されていて、内部に回転羽根２０ａを備えている。また、図３に示されているように、ミキシングホッパー２０の下方には電磁フィーダーを含むサンプラー２１が備えられていて、ミキシングホッパー２０で混合された試料を縮分し、サンプルシュート２２を介して図示していないサンプル容器に入れられるようになっている。

次に、本実施例の装置を用いて行う分析用土壌試料の調製方法を説明する。先ず、サンプル保管箱３に設けられた１００個の棚に、１００箇所から採取した土壌試料を個別に入れているサンプルバッド２を置いておく。それらのサンプルバッド２には、バーコードが付与されており、上記したような、採取した区画，地点，深さなどが識別できるようになっている。また、同じ地点の深さの異なる２箇所で採取された土壌試料は、隣り合わせの棚に置くようにしている。また、このとき、熱風循環式風乾装置４の扉は、エアシリンダー４ａによって開かれている。

この状態において、ロボット１は、旋回テーブル１ａを往復回転させ、バーコードを確認しながら、サンプル保管箱３の棚から、同じ地点の深さの異なる２箇所の土壌試料を入れた二つのサンプルバッド２を取り出し、熱風循環式風乾装置４内で隣り合っている二つの移動棚に載せる。その後、ロボット１が、サンプル保管箱３へ次の二つのサンプルバッド２を取りに行っている間に、メガトルクモーター４が一時的に回転され、次の二つの移動棚を、扉の開かれている入口の位置まで移動させる。そのため、このような動作を５回繰り返すと、上記した一つの区画の１０箇所の試料が熱風循環式風乾装置４にセットされたことになり、５０回繰り返すことによって、サンプル保管箱３の棚に入れてあった１０区画１００箇所の試料が全部、熱風循環式風乾装置４にセットされたことになる。

このようにして１００個のサンプルバット２を熱風循環式風乾装置４の移動棚に載せ終わると、エアシリンダー４ｂによって扉を閉じ、メガトルクモーター４ａを連続回転させ、サンプルバット２を装置内で循環させると共に、ヒーター４ｃとブロアー４ｄによって室温を３５度程度に保つようにする。そして、この状態で略２時間の間、熱風循環式風乾装置４を稼動し続けると、サンプルバット２内の試料は所定の乾燥状態になる。従って、この段階の試料は、乾燥された試料としての１次試料である。

熱風循環式風乾装置４による風乾が終了すると、エアシリンダー４ｂによって扉が開かれ、ロボット１が、同じ地点の深さの異なる２箇所の土壌試料を入れた二つのサンプルバッド２を取り出し、ホッパー５の上方位置に移動させる。そして、このとき、メガトルクモーター４が一時的に回転され、次の二つの移動棚が、扉の開かれている入口の位置まで移動させられる。ロボット１は、二つのサンプルバット２に入れてある試料を、後述のようにして、ホッパー５に順に移入するが、それが終わると、それらのサンプルバット２をサンプル保管箱３に戻してから、熱風循環式風乾装置４内にある次の二つのサンプルバット２を取り出しにゆく。そして、以後は、この動作を繰り返して行うことになる。

ロボット１は、上記のようにして二つのサンプルバッド２をホッパー５の上方位置に移動させると、先ず、一方のサンプルバッド２をギヤードモーター１ｃで回転させ、そこに入っていた試料をホッパー５に移す。そのため、その試料はバッケト６ａに入り、バッケットコンベア６によって上方へ搬送され、ホッパーシュート７に移入される。電磁フィーダー９は、ホッパーシュート７からホッパー８を介して移入された試料を、定量的にトロンメル回転ふるい装置１０に供給する。そのため、トロンメル回転ふるい装置１０内に移入された試料は、遠心力によって異物だけを装置内に残し、異物を除去した試料だけが装置外へ排出される。従って、このようにして排出された試料は、乾燥された試料としての２次試料ということになる。

トロンメル回転ふるい装置１０から排出された試料は、ホッパーシュート１１に集められるが、そのうちの所定量は、切替えシュート１２を介してバッケト１３ａに入り、他は廃棄される。そして、バッケト１３ａに入った試料は、バッケットコンベア１３によって上方へ搬送された後、ホッパーシュート１４を経てミキシングホッパー１５に移入される。ここまでの処理が終了すると、ロボット１は、他方のギヤードモーター１ｃによって、もう一方のサンプルバッド２を回転させ、そこに入っていた試料をホッパー５に移す。そして、その試料も最初の試料と同じように処理されて、最初の試料と同じ量だけミキシングホッパー１５に移入される。即ち、この段階では、ロボット１によって熱風循環式風乾装置４から最初に取り出された二つのサンプルバッド２に入れられていた試料が、個々に異物を除去された後、両方ともミキシングホッパー１５に移入されたことになる。

このようにして、二つのサンプルバッド２に入っていた試料がミキシングホッパー１５に移入されると、ミキシングホッパー１５内で回転羽根１５ａが回転し、両方の試料が十分に混合される。そして、混合された試料は、ミキシングポッパー１５の下方に備えられたサンプラー１６で縮分され、サンプルシュート１７を介して所定量だけがバケット１８ａに排出される。そして、それ以外の試料は、控の資料として別途排出され保管される。従って、このようにしてバケット１８ａ内に分取された試料は、上記の１区画の５地点のうち第１地点における試料ということになり、乾燥された試料としては３次試料ということになる。

そして、バケット１８ａに排出された試料は、バッケットコンベア１８によって上方へ搬送された後、ホッパーシュート１９を経てミキシングホッパー２０に移入される。このようにして、第１地点の２箇所の試料が混合され分取されて、ミキシングホッパー２０に移入されると、今度は、熱風循環式風乾装置４から２番目に取り出された二つのサンプルバッド２に入れられている試料が、上記と同様にして順に処理され、第２地点の２箇所の試料を混合した試料として分取され、ミキシングホッパー２０に移入される。そして、このような処理を繰り返すことによって、同一区画における５地点の試料（即ちサンプルバット１０個分の試料を処理して得られた試料）が、ミキシングホッパー２０に移入し終わると、ミキシングホッパー２０内で回転羽根２０ａが回転し、それらの試料を十分に混合させる。

そして、混合された試料は、ミキシングポッパー２０の下方に備えられたサンプラー２１で縮分され、サンプルシュート２２を介して図示していないサンプル容器に所定量だけ入れられる。そして、それ以外の試料は、控の資料として別途排出され保管される。このようにして調製され、サンプル容器に分取された試料が最終試料であって、一つの区画の分析用の土壌試料ということになる。このあと、残りの９区画の分析用の土壌試料が次々と自動的に調製され、夫々のサンプル容器に入れられることになる。その後、このようにして調製された土壌試料は、溶媒を混合し、振とうすることによって試験溶液とし、所定の分析が行われることになるが、本発明とは直接関係がないので、その説明を省略する。

このように、本実施例の場合には、熱風循環式風乾装置４、ロボット１、トロンメル回転ふるい装置１１、二つのサンプラー１７，２３、三つのバケットコンベア６，１４，１９をコンパクトに組み合わせたので、設置面積が小さくて済むほか、人手を要さず自動的に調製されるため、生産効率が向上し、土壌を採取してから分析用の試料を調製し終わるまでの時間が従来の約１／１０（約７時間）で済むという特徴がある。そのため、本実施例の装置を、現地に運搬して設置すれば、土壌の採取作業の終了段階において、その日に採取した土壌をサンプルバッド２に入れてサンプル保管棚３に並べておくだけで、夜間のうちに自動で試料を調製することが可能となり、翌日には、上記したような試験溶液の作製作業が行えることになる。

尚、本実施例においては、ロボット１が、サンプル保管箱３の棚から、２箇所の土壌試料を入れた二つのサンプルバッド２を同時に取り出し、熱風循環式風乾装置４内の二つの移動棚に同時に載せ、しかも、熱風循環式風乾装置４から取り出すときも、二つのサンプルバッド２を同時に取り出す場合で説明したが、本発明は、サンプルバッド２のそのような移動を、一つずつ行うようにしても構わない。また、それらの移動のうち、熱風循環式風乾装置４から取り出すときだけをロボット１に行わせても構わない。

実施例の配置構成を概略的に示した平面図である。 図１のＡ−Ａ線矢印方向に見て概略的に示した側面図である。 図１のＢ−Ｂ線矢印方向に見て概略的に示した側面図である。

符号の説明

１ ロボット
２ サンプルバッド
３ サンプル保管箱
４ 熱風循環式風乾装置
５，８ ホッパー
６，１３，１８ バケットコンベア
１２ 切替えシュート
７，１１，１４，１９ ホッパーシュート
９ 電磁フィーダー
１０ トロンメル回転ふるい装置
１５，２０ ミキシングホッパー
１６，２１ サンプラー
１７，２２ サンプルシュート

Claims (3)

1. 採取箇所ごとの土壌試料を入れた複数のサンプルバッドを各々の棚に載せ所定時間移動させながら熱風を吹き付けてそれらの土壌試料を乾燥させる熱風循環式風乾装置と、ロボットにより熱風循環式風乾装置から取り出されサンプルバッドから移入された乾燥試料をサンプルバッド単位で搬送する第１バケットコンベアと、第１バケットコンベアで順に搬送されてきた乾燥試料から所定の大きさ以上のものを異物として除去しサンプルバッド単位の２次試料とするトロンメル回転ふるい装置と、２次試料をサンプルバッド単位で搬送する第２バケットコンベアと、第２バケットコンベアによって順に搬送されてきた複数の２次試料を混合する第１ミキシング装置と、第１ミキシング装置で混合された試料を所定量取り出し３次試料とする第１縮分装置と、第１縮分装置で縮分された３次試料ごとに搬送する第３バケットコンベアと、第３バケットコンベアによって順に搬送されてきた複数の３次試料を混合する第２ミキシング装置と、第２ミキシング装置で混合された試料を所定量取り出し最終試料とする第２縮分装置と、を備えていることを特徴とする土壌試料の自動調製装置。
2. 前記第１バケットコンベアで搬送されてきた乾燥試料が、電磁フィーダーを介して、前記トロンメル回転ふるい装置に移送されるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の土壌試料の自動調製装置。
3. 前記ロボットが、サンプル保管箱に設けられた複数の棚に収容されている土壌試料を入れたサンプルバッドを順に取り出し、前記熱風循環式風乾装置の棚に載せていくようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の土壌試料の自動調製装置。

Images