JP2022135499A - 水底土攪拌装置および水田水混濁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水底の土壌に太陽光が届くことを防止することができ、メンテナンス性が良好な水底土攪拌装置および水田水混濁装置の提供。【解決手段】振動子３２を有する超音波発生手段と、中空の筒部４２と、前記筒部４２の一方の端部に接続しており前記振動子３２が配置される底部４４と、を有し、前記筒部４２の他方の端部には開口が形成される波ガイド部材４０と、を有する水底土攪拌装置１０。【選択図】図２

Description

本発明は、水底土壌を攪拌する水底土攪拌装置および水田の水を混濁させる水田水混濁装置に関する。

イネなどを耕作する水田や浅い池の湖底には、太陽光が届くため、光合成を行う植物が発芽して育つことができる。たとえば、水田の土壌からは、水田雑草などが発芽して育つ場合があり、このような水田での雑草の発生は、育成対象であるイネなどの生育に悪影響を与えることが報告されている。

農薬以外の方法で水田における雑草の発生を抑制する技術として、水田の水面を遮光シートで覆う方法や、除草ロボット（特許文献１参照）により除草を行う方法などが提案されている。しかしながら、水面を遮光シートで覆う方法では、広いシートを水面に安定して配置することが難しく、シートの廃棄処理についても課題がある。また、現状提案されている除草ロボットは、粘土質の土壌を車軸などの可動部分に巻き込む問題があり、安定した可動やメンテナンス性の観点で課題がある。

特開２０２０－４１９２１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、水底の土壌に太陽光が届くことを防止することができ、メンテナンス性が良好な水底土攪拌装置および水田水混濁装置に関する。

上記目的を達成するために、本発明に係る水底土攪拌装置は、振動子を有する超音波発生手段と、
中空の筒部と、前記筒部の一方の端部に接続しており前記振動子が配置される底部と、を有し、前記筒部の他方の端部には開口が形成される波ガイド部材と、を有する。

本発明に係る土壌攪拌装置は、振動子により超音波を発生させ、これを波ガイド部材により効率的に水底土壌の表面に当てることができる。そのため、本発明に係る土壌攪拌装置は、水底の土壌を効果的に攪拌して水を濁らせ、水底の土壌に太陽光が届くことを防止することができる。また、本発明に係る土壌攪拌装置は、機械的な可動部分が少なく動きも小さいため安定的に動作することができ、メンテナンス性が良好である。

また、たとえば、本発明に係る土壌攪拌装置において、前記筒部は、硬質部材で形成されていてもよい。

筒部が、硬質部材で形成されていることにより、振動子で生じた超音波を筒部の壁面で吸収してしまうことを防止し、このような波ガイド部材は、振動子で生じた超音波を効率的に開口へガイドすることができる。

また、たとえば、前記振動子は、圧電材料を有してもよい。

振動子が圧電材料を有することにより、振動子自体を小型化することができ、また、土壌を攪拌するために必要なエネルギーを容易に発生させることができる。

また、たとえば、前記超音波発生手段は、水中で動作するように防水処理されており前記振動子を駆動する駆動制御部を有してもよい。

防水処理した駆動制御部を有することにより、装置を小型化して、駆動制御部を含むユニットを水中に配置することができる。

また、たとえば、前記筒部の外周部には、水底土壌に接触する設置部が形成されていてもよい。

外周部に設置部を形成することにより、筒部の一方の端部から他方の端部へ向かう方向が水平方向に略一致する姿勢で、水底土攪拌装置を容易に設置することができる。

本発明に係る水田水混濁装置は、
振動子を有する振動発生手段と、
中空の筒部と、前記筒部の一方の端部に接続しており前記振動子が配置される底部と、を有し、前記筒部の他方の端部には開口が形成される波ガイド部材と、を有する。
また、たとえば、振動発生手段は、前記振動子が超音波振動する超音波発生手段であってもよい。

本発明に係る水田水混濁装置は、振動子により振動を発生させ、これを波ガイド部材により効率的に水田における水底土壌の表面に当てることができる。そのため、本発明に係る水田水混濁装置は、水底の土壌を効果的に攪拌して水を濁らせ、水田における水底の土壌に太陽光が届くことを防止することができる。

これにより、水田水混濁装置は、水田の土壌から雑草などが発芽して育つことを防止し、イネなどの育成植物の育成環境を良好に保つことができる。また、本発明に係る水田水混濁装置は、機械的な可動部分が少なく動きも小さいため安定的に動作することができ、メンテナンス性が良好である。

本発明に係る水田水混濁装置において、振動発生手段は、超音波振動以外の振動を生じるものであってもよいが、超音波振動を生じる超音波発生手段であることにより、より効果的に水底の土壌を攪拌して水を濁らせることができる。

また、たとえば、前記筒部は、硬質部材で形成されていてもよく、前記振動子は、圧電材料を有していてもよい。

筒部が、硬質部材で形成されていることにより、振動子で生じて水中を伝わる振動波を筒部の壁面で吸収してしまうことを防止し、波ガイド部材は、振動波を効率的に開口へガイドすることができる。振動子が圧電材料を有することにより、振動子自体を小型化することができ、また、水田水を混濁するために必要なエネルギーを容易に発生させることができる。

また、たとえば、本発明に係る水田水混濁装置は、
太陽光を電力に変換する太陽電池と、
前記太陽電池によって生じた電力を、前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部に対して供給する電力供給部と、をさらに有してもよい。

このような水田水混濁装置は、イネの育成のために必要である太陽光によるクリーンなエネルギーを用いて、効果的に水田における雑草の発生を抑制できる。また、天候や時間帯により太陽光が弱くなると、水を濁らせて太陽光を遮蔽する必要性も低くなる。そのため、このような水田水混濁装置は、水を濁らせて太陽光を遮蔽したいタイミングに同期して、太陽電池においてより大きな電力が生じて、電力供給部から振動子に電力が供給される。したがって、このような水田水混濁装置は、シンプルな構成で、効果的に水田における雑草の発生を抑制できる。

また、たとえば、本発明に係る水田水混濁装置は、明るさを検知する照度計を有してもよく、
前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部は、前記照度計が検出した明るさに応じて、前記振動子の駆動を変化させてもよい。

このような水田水混濁装置は、たとえば照度が高いタイミングで振動子を駆動して水を濁らせ、照度が低いタイミングでは振動子の駆動を停止するなどして、電力の消費を抑えつつ、効果的に水田における雑草の発生を抑制できる。

また、たとえば、本発明に係る水田水混濁装置は、前記筒部の一方の端部から他方の端部へ向かう方向が水平方向に略一致するように、前記波ガイド部材を水田の水底土壌に対して固定する固定設置部を有してもよい。

このような水田水混濁装置は、筒部の一方の端部から他方の端部へ向かう方向が水平方向に略一致することにより、振動子で生じた振動波を効果的に土壌表面に伝えて水田水を濁らせることができる。また、筒部が固定されることにより、筒部の向きや姿勢が外力により変わることを防止できる。

また、たとえば、発明に係る水田水混濁装置は、水の透明度または濁度を検出する検出部を有してもよく、
前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部は、前記検出部の検出結果に応じて、前記振動子の駆動を変化させてもよい。

このような水田水混濁装置は、たとえば水田の水の透明度が高かったり濁度が低い場合には振動子を駆動して水を濁らせ、水田の水の透明度が低かったり濁度が高い場合には振動子の駆動を停止するなどして、電力の消費を抑えつつ、効果的に水田における雑草の発生を抑制できる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る水田水混濁装置を水田に設置した状態を示す概念図である。 図２は、図１に示す水田水混濁装置の概略構成を示す概念図である。 図３は、本発明の第２実施形態に係る水田水混濁装置の概念図である。 図４は、本発明の第３実施形態に係る水田水混濁装置の概念図である。 図５は、本発明の第４実施形態に係る水田水混濁装置の概念図である。 図６は、図１に示す水田水混濁装置の水田への配置例を示す概念図である。 図７は、筒部の長さを変更した場合における水の濁りの変化を示すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る水田水混濁装置１０の第１筐体部１２（ケース２０および波ガイド部材４０を含む）を水田９０に設置した状態を示す概念図である。図１に示すように、水田水混濁装置１０の第１筐体部１２は、湛水された水田９０において、水底土壌９４の上に設置して使用される。水田９０に溜められる水田水（「田面水」ともいう。）９２は、通常は、水上から水底土壌９４の表面（土壌面）が容易に目視できる程度に澄んでおり、日中は太陽光が容易に水底土壌９４の表面に届く状態である。

図１に示す水田水混濁装置１０は、後述する振動発生手段３０および波ガイド部材４０などにより、水田水９２の中を伝わる振動波９６を発生させる。水田水混濁装置１０によって生じる振動波９６が、粘土質である水底土壌９４の表層を攪拌し、土壌表面の粒子を水中に拡散させることにより、水田水混濁装置１０は、水田水９２を混濁させることができる。

図２は、図１に示す水田水混濁装置１０の概略構成を示す概念図である。図２では、振動子３２の周辺と筒部４２が断面で示されている。図２に示すように、水田水混濁装置１０は、振動発生手段３０、波ガイド部材４０、ケース２０、電源部５５等を有する。

振動発生手段３０は、振動子３２を有する。振動発生手段３０は、振動子３２を振動させることにより水田水９２（図１参照）に振動を伝え、水田水９２中を伝わる振動波９６を発生させる。振動発生手段３０は、振動子３２が超音波振動する超音波発生手段であることが、水底土壌９４の表層を効率的に攪拌するうえで好ましい。ただし、振動発生手段３０は、超音波振動以外の振動を発生する振動子を有するものであってもよい。

また、振動子３２としては、圧電材料を有するものを用いることができる。圧電材料を用いる振動子３２は、機械的な可動部分が少なく、単純な構造で水中を伝わる振動子３２を構成することができ、エネルギー効率や耐久性の面で優れている。振動子３２は、振動板（ダイアフラム）を介して水田水９２に振動を伝えるものなどが挙げられるが、特に限定されない。振動子３２の大きさも特に限定されないが、たとえば、振動板が数ｍｍ～数十ｍｍ程度のものを用いることができる。

超音波発生手段である振動発生手段３０は、振動子３２に加えて、振動子３２を駆動する駆動制御部５０を有する。駆動制御部５０は、ケース２０に収容されており、水中で動作するように防水処理されている。駆動制御部５０には、電源部５５から供給される電力により、振動子３２を駆動する。駆動制御部５０は、振動子３２へ伝える電圧波形などを発生させる電気回路などを有する。

電源部５５は、ケース２０の外に配置されており、ケーブル等によりケース２０の駆動制御部５０に対して電気的に接続されている。電源部５５は、交流電源または電池などで構成される。ただし、電源部５５は、図２に示すようにケース２０の外に配置されているもののみには限定されず、ケース２０の内部の配置される電池などで構成されていてもよい。

図２に示すように、水田水混濁装置１０は、駆動制御部５０等を有する波ガイド部材４０を有する。波ガイド部材４０は、中空の筒部４２と、筒部４２の一方の端部４２ａであるケース２０側の端部に接続しており振動子３２が配置される底部４４とを有する。筒部４２の他方の端部４２ｂには開口４６が形成されており、図１に示すように水田水９２内に水田水混濁装置１０を配置すると、筒部４２内に水が流入する。

波ガイド部材４０は、他方の端部４２ｂに開口４６が形成される略有底円筒形状の外形状を有する。ただし、波ガイド部材４０の外形状としては、円筒形状のみには限定されず、略球郭形状、略多角筒状など、内部が空洞となっており底部４４と反対側に開口４６が形成される他の形状であってもかまわない。

図２に示すように、振動子３２は、波ガイド部材４０の底部４４の中央付近に配置されている。また、筒部４２は、振動子３２で生じた振動波９６を効率よく反射できるように、たとえばプラスチックや金属などの硬質部材で形成されることが好ましい。

図１に示すように、筒部４２の外周部には、水底土壌９４に接触する設置部４３が形成されている。水田水混濁装置１０は、ケース２０の一部および波ガイド部材４０の設置部４３が水底土壌９４に接触する状態で、水田９０に設置される。

水田９０に設置される水田水混濁装置１０は、図１に示すように、筒部４２の一方の端部４２ａから他方の端部４２ｂへ向かう方向が水平方向に略一致するように、水底土壌９４に設置される。これにより、波ガイド部材４０の底部４４に配置される振動子３２で生じた振動波９６は、水底土壌９４に沿って略水平方向に伝わる。この際、図２に示すように、振動子３２が波ガイド部材４０の底部４４に配置されていることにより、振動子３２によって生じた振動波は、上方などへの広がりが抑制され、振動子３２から開口４６へ向かう水平方向への指向性が強くなる。

これにより、水田水混濁装置１０は、筒部４２の一方の端部４２ａから他方の端部４２ｂへ向かう方向に関して、波ガイド部材４０の開口４６の先にある水底土壌９４に対して、効果的に振動波９６を伝えることができる。これにより、水田水混濁装置１０は、水田９０における水底土壌９４の表面に振動波９６を当てることができるとともに、水底土壌９４の表層の土壌を効率的に水中に拡散させることで、水田水９２を効果的に濁らせることができる。

波ガイド部材４０の筒部４２における一方の端部４２ａから他方の端部４２ｂまでの長さＬは、振動子３２の出力や振動板（ダイアフラム）の大きさなどによっても変更可能であるが、たとえば、１ｃｍ～８ｃｍとすることが好ましく、２ｃｍ～７ｃｍとすることがさらに好ましい。筒部４２の長さが短すぎると、振動波９６が拡散して水底土壌９４に効率的に振動を伝えられなくなると考えられる。一方、筒部４２の長さが長すぎると、水底土壌９４に到達するまでの減衰が大きくなって、水底土壌９４に効率的に振動を伝えられなくなると考えられる。

図６は、図１に示す水田水混濁装置１０を、一辺が１０ｍの略正方形の水田９０へ配置する配置例を示す概念図である。図６に示すように、水田９０の各コーナーに、開口４６が配置場所とは異なるコーナーを向くように水田水混濁装置１０を配置することにより、比較的少ない数（図６では４つ）の水田水混濁装置１０により、水田９０の水田水９２全体を混濁させることができる。ただし、水田９０に配置される水田水混濁装置１０の数は特に限定されず、１～３つの水田水混濁装置１０を水田９０に配置してもよく、５つ以上の水田水混濁装置１０を水田９０に配置してもよい。

図１に示すように、水田水混濁装置１０は、比較的小型で単純な装置により、水田水９２を濁らせて、水底土壌９４に届く太陽光を減少させることにより、水底土壌９４に雑草などが発芽して育つことを防止するとともに、イネなどの育成植物の育成環境を良好に保つことができる。また、水田水混濁装置１０は、機械的な可動部分が少なく動きも小さいため、小さい消費電力で安定的に動作することができ、メンテナンス性も良好である。

第２実施形態
図３は、本発明の第２実施形態に係る水田水混濁装置１１０を示す概略図である。第２実施形態に係る水田水混濁装置１１０は、固定設置部１７０や太陽電池１６０等を有する点で図１に示す水田水混濁装置１０とは異なることを除き、図１に示す水田水混濁装置１０と同様である。水田水混濁装置１１０の説明では、水田水混濁装置１０との相違点を中心に説明を行い、水田水混濁装置１０との一致点については、説明を省略する。

図３に示すように、水田水混濁装置１１０は、太陽光を電力に変換する太陽電池１６０と、太陽電池１６０によって生じた電力を駆動制御部５０に対して供給する電力供給部１６５とを有する。電力供給部１６５が、振動発生手段３０において振動子３２（図２参照）を駆動する駆動制御部５０に対して電力を供給することにより、水田水混濁装置１１０は、振動子３２に振動波９６を生じさせることができる。

図３に示すように、水田水混濁装置１１０は、水底土壌９４に立設される支柱状の固定設置部１７０を有する。固定設置部１７０の基端の一部は水底土壌９４内に埋め込まれる一方、固定設置部１７０の先端は水田水９２の水面上方の大気中に露出している。太陽電池１６０は、固定設置部１７０の先端に取り付けられており、太陽光を浴びて効率的な発電を行うことができる。

固定設置部１７０のうち水底土壌９４の直上であって水田水９２中にある部分には、水田水混濁装置１１０のケース２０とこれに接続する波ガイド部材４０が固定されている。これにより、水田水混濁装置１１０では、波ガイド部材４０における筒部４２の一方の端部４２ａから他方の端部４２ｂへ向かう方向が水平方向に略一致するように、波ガイド部材４０が、水田９０の水底土壌９４に対して固定される。

水田水混濁装置１１０は、波ガイド部材４０が、水田９０の水底土壌９４に対して固定されているため、水田水９２に比較的強い流れが生じたような場合にも、振動発生手段３０の少なくとも一部を収容するケース２０や波ガイド部材４０が水流に流されることが防止される。また、固定設置部１７０により、ケース２０や波ガイド部材４０を、水田水９２を濁らせるために最適な位置および向きに、安定して維持しておくことができる。

水田水混濁装置１１０は、太陽電池１６０で発電した電気を蓄える蓄電部を有していなくてもよい。なぜなら、天候や時間帯により太陽光が弱くなると、水を濁らせて太陽光を遮蔽する必要性も低くなるためである。すなわち、水田水混濁装置１１０では、水を濁らせて太陽光を遮蔽したいタイミングに同期して、太陽電池１６０においてより大きな電力が生じて、電力供給部１６５から振動子３２に電力が供給される。したがって、このような水田水混濁装置１１０は、シンプルな構成で、効果的に水田９０における雑草の発生を抑制できる。

ただし、水田水混濁装置１１０は、太陽電池１６０で発電した電気を蓄える蓄電部を有していてもよく、これにより、太陽光が弱く太陽電池１６０での発電量が少ない状況でも、水田水９２を濁らせることができる。その他、第２実施形態に係る水田水混濁装置１１０は、図１に示す水田水混濁装置１０と同様の効果を奏する。

第３実施形態
図４は、本発明の第３実施形態に係る水田水混濁装置２１０の概略構成を示す概念図である。図４に示す水田水混濁装置２１０は、水の透明度または濁度を検出する検出部２８５を有する点や、駆動制御部２５０がケース２０の外部に配置される点で第１実施形態に係る水田水混濁装置１０とは異なるが、その他の点では図１に示す水田水混濁装置１０と同様である。

図４に示すように、水田水混濁装置２１０は、水の透明度または濁度を検出する検出部２８５を有する。検出部２８５としては、たとえば発光部と、発光部により生じた光を受光する受光部とを有し、受光量に応じて水の透明度または濁度を検出するものが挙げられる。

検出部２８５は、図１に示す水田水９２の中であって、開口４６を出た振動波９６が伝わる水底土壌９４の近傍に配置される。これにより、検出部２８５は、振動発生手段３０により生じた振動波９６による水田水９２の透明度または濁度の変化を検出することができる。

図４に示す水田水混濁装置２１０において、検出部２８５は、駆動制御部２５０と同様に、電源部２５５から電力の供給を受けて駆動する。また、検出部２８５の検出出力は、駆動制御部２５０に伝えられる。振動発生手段３０において振動子３２を駆動する駆動制御部２５０は、検出部２８５の検出結果に応じて、振動子３２の駆動を変化させることができる。

たとえば、水田水混濁装置２１０の駆動制御部２５０は、検出部２８５の検出結果により、水田水９２の透明度が高い（又は濁度が低い）ことを検出した場合、振動子３２の駆動出力や駆動頻度を上げて、より強く水底土壌９４を攪拌することができる。一方、水田水混濁装置２１０の駆動制御部２５０は、検出部２８５の検出結果により、水田水９２の透明度が低い（又は濁度が高い）ことを検出した場合、振動子３２の駆動出力や駆動頻度を下げて、水底土壌９４の攪拌を弱めたり、停止したりすることができる。

このような水田水混濁装置２１０は、水田水９２の透明度または濁りを、適切な所定の状態に維持することができる。また、水田水９２が適度に濁っていることを検出部２８５が検出した場合には、振動子３２の駆動出力や駆動頻度を下げたり、振動子３２の振動を停止させたりすることにより、水田水混濁装置２１０の消費電力を低減したり、振動発生手段３０の耐久年数などを延ばすことができる。

なお、水田水混濁装置２１０では、図２に示す水田水混濁装置１０とは異なり、駆動制御部２５０がケース２０の内部に収容されておらず、水田水９２の外の大気中に配置される第２筐体部に、電源部２５５とともに収容される。ただし、駆動制御部２５０は、図２に示す水田水混濁装置１０と同様に、水田水９２中に設置されるケース２０の内部に収容されていてもよい。その他、水田水混濁装置２１０は、第１実施形態に係る水田水混濁装置１０と同様の効果を奏する。

第４実施形態
図５は、本発明の第４実施形態に係る水田水混濁装置３１０を示す概念図である。水田水混濁装置３１０は、照度計３８０を有する点などで、第１実施形態に係る水田水混濁装置１０とは異なるが、その他の点では、図２に示す水田水混濁装置１０と同様である。第４実施形態に係る水田水混濁装置３１０の説明では、第１実施形態に係る水田水混濁装置１０との相違点を中心に行い、水田水混濁装置１０との共通点については、説明を省略する。

図５に示すように、水田水混濁装置３１０は、明るさを検知する照度計３８０を有する。照度計３８０は、ケース２０または波ガイド部材４０の上面に設けられており、上下方向に関して設置部４３の反対側に配置される。照度計３８０は、水底土壌９４に設置されるケース２０または波ガイド部材４０に設けられる。そのたえ照度計３８０は、水田水９２を透過して水底土壌９４表面近傍まで到達する光の量を検出することができる。

照度計３８０で検出する明るさは、時間帯や天候による地上の明るさの変化にも影響を受けるが、これと併せて、水田水９２の濁り方にも影響を受ける。すなわち、地上の明るさが同じであっても、水田水９２が濁っている場合には照度計３８０で検出する明るさは暗く、水田水９２が澄んでいる場合は、照度計３８０で検出する明るさは明るい。

照度計３８０は、電源部５５から電力の供給を受けて駆動され、照度計３８０の検出結果は、駆動制御部３５０に伝えられる。振動発生手段３０において振動子３２を駆動する駆動制御部３５０は、照度計３８０が検出した明るさに応じて、振動子３２の駆動を変化させることができる。

たとえば、駆動制御部３５０は、照度計３８０が検出した明るさが明るい場合は、水底土壌９４表面に届く光の量を少なくして雑草の発芽や成長を防止するために、振動子３２の駆動時間を長くしたり、振動子３２を強く振動させたりして、水田水９２を濁らせることができる。一方、駆動制御部３５０は、照度計３８０が検出した明るさが暗い場合は、振動子３２の駆動時間を短くしたり、振動子３２の振動を停止させたりすることができる。

図５に示す水田水混濁装置３１０は、水底土壌９４の表面近傍の明るさを検出して振動子３２の振動を変化させることにより、水底土壌９４表面に届く光の量を好適に制御し、水底土壌９４における雑草の発芽や成長を効果的に抑制できる。また、水田水混濁装置３１０は、水底土壌９４に届く光の量が少ない場合は、振動子３２の振動を抑制または停止させることにより、電力消費を抑制することができる。その他、水田水混濁装置２１０は、第１実施形態に係る水田水混濁装置１０と同様の効果を奏する。

以上、実施形態を示しつつ本発明を説明してきたが、本発明の実施形態は上述したもののみには限定されず、多くの他の実施形態が本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。たとえば、図５に示される照度計３８０は、水田水９２の中に配置される第１筐体部３１２ではなく、大気中に配置される第２筐体部に設けられてもよい。また、たとえば、上述の実施形態では、第１筐体部１２、３１２（図１参照）を水田９０における水底土壌９４に配置する場合を例に説明を行ったが、図１に示す水田水混濁装置１０などを、水田９０以外の水底土壌に設置し、水底土壌攪拌装置として用いてもかまわない。

水底土壌攪拌装置を設置する場所としては、特に限定されないが、例えば池、湖、貯水池などが挙げられる。また、水底土壌攪拌装置を設置する目的としては、水田と同様に水底土壌における雑草の発芽や育成を防止することのみには限定されず、水の透明度を落として水底土壌を遮蔽する目的など、他の目的で使用されてもよい。

実施例
以下、実施例を挙げて本願発明をさらに詳細に説明するが、本願発明は実施例のみには限定されない。

図７は、図４に示す水田水混濁装置２１０を、水田を模した水槽中に設置し、水田水混濁装置２１０による水槽中の水の濁りを検出した結果を示している。グラフの縦軸は、検出部２８５で検出された水槽の水の濁度（濁りの度合いを示す指標値）を示し、横軸は水田水混濁装置２１０の駆動制御部２５０が振動子３２の振動を開始してからの時間を示している。

実施例に使用した水槽は５２ｃｍ×８５ｃｍの長方形であり、水底土壌として水槽の底に１０ｃｍの深さで土壌を敷きつめ、さらに水槽の底から１７ｃｍの高さまで水を水槽内に投入した。さらに、水槽中の水底土壌の上に水田水混濁装置２１０の第１筐体部を設置したのち、水面の揺れが収まるのを待ってから、駆動制御部２５０の振動子３２の振動を開始した。各実施例では、周波数１６００～１７２０ｋＨｚの超音波振動を生じる振動子３２を用いた。

実施例に係る水田水混濁装置２１０としては、筒部４２の長さＬ（図２参照）が異なる３つのものを用意し、それぞれについて、振動子３２の振動を開始してからの水槽の水の濁度の変化を測定した。図７の１点鎖線は長さＬが２ｃｍの実施例の結果を、図７の破線は長さＬが４ｃｍの実施例の結果を、図７の実線は長さＬが６ｃｍの実施例の結果を表している。

図７に示すように、筒部４２の長さＬが異なるいずれの実施例でも、振動子３２が振動を開始してから１５０秒前後には、振動波が土壌を攪拌したことによる水槽の水の濁りが顕著に表れた。その後、振動子３２の振動を継続することにより、水槽の中の水の濁りは、振動子３２を駆動しない状態を上回る所定の値付近を、変動しながら推移した。

３つの実施例の中では、筒部４２の長さＬが６ｃｍの実施例（図７における実線）が、振動子３２を駆動してから最も短時間で水槽の中の水の濁りを生じさせた。

また、比較例として、筒部４２を有さず、振動子３２がケース２０の端部に露出している点のみが実施例とは異なる装置を、水田水混濁装置２１０と同様の条件で水槽中の水底土壌の上に設置して振動子３２を振動させた。比較例では、振動子３２の振動を開始してから５分間継続しても、検出部２８５で検出される水槽の水の濁度の上昇は見られなかった。

１０、１１０、２１０、３１０…水田水混濁装置
１２…第１筐体部
２０…ケース
３０…振動発生手段
３２…振動子
４０…波ガイド部材
４２…筒部
４２ａ…一方の端部
４４…底部
４２ｂ…他方の端部
４６…開口
４３…設置部
５０、２５０、３５０…駆動制御部
５５、２５５…電源部
９０…水田
９２…水田水
９４…水底土壌
９６…振動波
１６０…太陽電池
１６５…電力供給部
１７０…固定設置部
２８５…検出部
３８０…照度計

Claims (13)

1. 振動子を有する超音波発生手段と、
   中空の筒部と、前記筒部の一方の端部に接続しており前記振動子が配置される底部と、を有し、前記筒部の他方の端部には開口が形成される波ガイド部材と、を有する水底土攪拌装置。
2. 前記筒部は、硬質部材で形成されることを特徴とする請求項１に記載の水底土攪拌装置。
3. 前記振動子は、圧電材料を有することを特徴とする請求項１に記載の水底土攪拌装置。
4. 前記超音波発生手段は、水中で動作するように防水処理されており前記振動子を駆動する駆動制御部を有する請求項１から請求項３までのいずれかに記載の水底土攪拌装置。
5. 前記筒部の外周部には、水底土壌に接触する設置部が形成されている請求項１から請求項３までのいずれかに記載の水底土攪拌装置。
6. 振動子を有する振動発生手段と、
   中空の筒部と、前記筒部の一方の端部に接続しており前記振動子が配置される底部と、を有し、前記筒部の他方の端部には開口が形成される波ガイド部材と、を有する水田水混濁装置。
7. 前記振動発生手段は、前記振動子が超音波振動する超音波発生手段であることを特徴とする請求項６に記載の水田水混濁装置。
8. 前記筒部は、硬質部材で形成されることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の水田水混濁装置。
9. 前記振動子は、圧電材料を有することを特徴とする請求項６から請求項８までのいずれかに記載の水田水混濁装置。
10. 太陽光を電力に変換する太陽電池と、
    前記太陽電池によって生じた電力を、前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部に対して供給する電力供給部と、をさらに有する請求項６から請求項９までのいずれかに記載の水田水混濁装置。
11. 明るさを検知する照度計を有し、
    前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部は、前記照度計が検出した明るさに応じて、前記振動子の駆動を変化させることを特徴とする請求項６から請求項１０までのいずれかに記載の水田水混濁装置。
12. 前記筒部の一方の端部から他方の端部へ向かう方向が水平方向に略一致するように、前記波ガイド部材を水田の水底土壌に対して固定する固定設置部を有する請求項６から請求項１１までのいずれかに記載の水田水混濁装置。
13. 水の透明度または濁度を検出する検出部を有し、
    前記振動発生手段において前記振動子を駆動する駆動制御部は、前記検出部の検出結果に応じて、前記振動子の駆動を変化させることを特徴とする請求項６から請求項１２までのいずれかに記載の水田水混濁装置。

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