JP3813786B2 - 土壌採取分析装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な土壌採取分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌分析を行う際には、図１５に模式的に示すように、ボーリング機（図示せず）などを利用して土壌採取用の分析筒１を地中に打ち込み、この分析筒１の内部に入り込んだ土を用いて、各種の土壌分析実験や植物育成試験などを行っていた。分析筒１は、動力で強制的に地中に圧入させるための単純な筒状構造であり、その口径は容易に地中に圧入できるようにする関係上、比較的小さく設定されていた。
【０００３】
また、土壌実験を行う別の方法として、図１６に模式的に示すように、箱型の土壌槽２の内部に目的とする土壌を、採取土壌を使って元来の層構造を含めて人工的に再現した上で、各種の土壌分析実験などを行うことも知られている。土壌槽２の壁面には、各種センサの取付口３，３…が上下左右方向に所定間隔おきに連設されている。任意の位置にある取付口３において、土壌水分や地温を計測することができるようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した図１５に示す分析筒１を使用する場合では、地中に単に圧入させるという構造上、分析筒１の口径は小さく設定されて容積も比較的少なかったため、一度に十分な量の土壌を採取することは困難であった。また、分析筒１内に採取された土壌をそのままの状態で、該土壌中に植物を植えて生育を観察するような実験にも不向きであった。
【０００５】
また、分析筒１で採取した土壌の分析を行う場合には、分析筒１から土壌を層構造がなるべく崩れないように慎重に取り出す必要があるが、かかる作業は面倒で煩わしく、時間もかかるという問題点があった。ここで分析筒１の外周に、前記土壌槽２にあるような複数の取付口３を設けることも考えられるが、分析筒１を地中に打ち込む際に各取付口３に過大な荷重がかかってしまい、各取付口３が簡単に破損してしまう事態が容易に想定される。
【０００６】
さらに、図１６に示すように、土壌槽２の内部に目的とする多量の土壌を人工的に再現する場合、そもそも土壌の層構造を含めた再現作業が非常に面倒であり、また再現した土壌の層構造が自重によって変化してしまうことも多々あった。したがって、自然の土壌状態そのものでの実験は不可能であり、あくまで擬似的な土壌環境での実験しか行うことができないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、以上のような従来技術が有する問題点に着目してなされたもので、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことができる土壌採取分析装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項に存する。
［１］土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な土壌採取分析装置（１０）であって、
動力により地中に圧入される堀削用アウターパイプ（２０）と、該堀削用アウターパイプ（２０）内に挿入され、堀削用アウターパイプ（２０）の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取するパイプ状の土壌用ライシメータ（３０）とを有し、
前記堀削用アウターパイプ（２０）は、前記土壌用ライシメータ（３０）の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、前記土壌用ライシメータ（３０）に対して着脱自在に設けられ、
前記土壌用ライシメータ（３０）は、その内部に採取された土壌をそのままの状態で、各種測定が可能な測定部（３３，３４）を外周側に予め設けて成り、
前記測定部（３３，３４）は、前記土壌用ライシメータ（３０）の外周側より管状に突設されて成り、その先端を覆う着脱自在なキャップを備えることを特徴とする土壌採取分析装置（１０）。
【００１０】
［２］前記堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口を、前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口と略同一径まで絞った形状に設定したことを特徴とする［１］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１１】
［３］前記堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口の内側に、前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具（８０）を配したことを特徴とする［１］または［２］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１２】
［４］前記堀削用アウターパイプ（２０）は、その基端側がベースフレーム（１１）に対して、軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられ、
前記土壌用ライシメータ（３０）は、前記堀削用アウターパイプ（２０）内に同心状に挿入された状態で、前記ベースフレーム（１１）に対して、固定ブラケット（４０）を介して着脱自在に取り付けられることを特徴とする［１］，［２］または［３］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１３】
［５］前記ベースフレーム（１１）は、油圧ショベル（１００）のアーム（１１０）の先端に取り付け可能であり、該油圧ショベル（１００）の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ（２０）および土壌用ライシメータ（３０）は地中に圧入されることを特徴とする［４］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１４】
［６］前記土壌用ライシメータ（３０）内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板（７０）を取り付ける仮底板取付装置（６０）を備え、
前記仮底板取付装置（６０）は、地中に前記土壌用ライシメータ（３０）だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置され使用されるものであり、
前記仮底板取付装置（６０）は、
前記土壌用ライシメータ（３０）の先端側外周に固定され、該土壌用ライシメータ（３０）を位置ずれ不能に拘束する位置決め用保持部（６１）と、
前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の側方より、仮底板（７０）を動力により前記先端入口を塞ぐ位置まで移動させる仮底板押込用駆動部（６４）とを有することを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］または［５］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１５】
［７］前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口を塞ぐための下蓋（３６）を備え、
前記下蓋（３６）は、開閉可能な排水管部（３９ａ）と、同じく開閉可能な浸透水調整用管部（３９ｂ）とを有することを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］，［５］または［６］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１６】
次に前述した解決手段に基づく作用を説明する。
土壌を採取する場合には、堀削用アウターパイプ（２０）を動力により地中に埋め込む。このとき、堀削用アウターパイプ（２０）内に挿入されている土壌用ライシメータ（３０）も、一緒に地中に差し込まれていく。
【００１７】
堀削用アウターパイプ（２０）は、土壌用ライシメータ（３０）の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆うため、土壌用ライシメータ（３０）が地中に差し込まれる過程で、その外周側にある測定部（３３，３４）が土壌に押圧されて過大な荷重がかかることもなく、破損するようなおそれはない。
【００１８】
堀削用アウターパイプ（２０）の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ（３０）が所定の深さまで地中に差し込まれた段階で、土壌用ライシメータ（３０）の内部には、土壌が自然の層構造を維持する状態で採取される。
【００１９】
採取された土壌の各種測定を行う場合、土壌用ライシメータ（３０）から堀削用アウターパイプ（２０）を外して、土壌用ライシメータ（３０）を外部に露出させる。かかる土壌用ライシメータ（３０）から土壌を外部に取り出す必要はなく、採取された土壌をそのままの自然な状態で、土壌用ライシメータ（３０）に予め設けられている測定部（３３，３４）により水分や温度などの各種測定を行うことができる。
【００２０】
前記測定部（３３，３４）が、土壌用ライシメータ（３０）の外周側の長手方向に所定間隔おきに複数連設され、各測定部（３３，３４）が、土壌を分析する各種測定計器を取り付け可能な形状である場合、任意の位置の測定部（３３，３４）に測定計器を取り付けることで、各々の土壌層ごとに細かく分析を行うことができる。
【００２１】
前記各測定部（３３，３４）は、土壌用ライシメータ（３０）の外周側より管状に突設されて成り、その先端を覆う着脱自在なキャップを備えるので、各測定部（３３，３４）を通じて土壌中に測定計器としての棒状センサなどを容易に差し込むことができ、また、キャップを閉じることで、各測定部（３３，３４）より不用意に土壌が外部に漏れたり、あるいは余分な空気が土壌中に侵入するのを防ぐことができる。
【００２２】
また、前記堀削用アウターパイプ（２０）が、回転駆動される中空パイプ（２０ａ）の外周に堀削用のカッター刃（２１）を螺旋状に周回させて成り、地中に回転圧入されるようにすれば、該アウターパイプやその中の土壌用ライシメータ（３０）の口径が多少大きくても、アウターパイプ自体の堀削作用によって、確実かつ迅速に土中に広い範囲で埋め込むことができる。
【００２３】
また、堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口を、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口と略同一径まで絞った形状とすれば、土壌用ライシメータ（３０）の外周と堀削用アウターパイプ（２０）の内周との隙間に土壌が入り込むことを防止することができる。
【００２４】
さらに、堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口の内側に、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具（８０）を配するようにすれば、より確実に隙間に土壌が入り込むことを防止することができる。
【００２５】
土壌採取分析装置（１０）の具体的な全体構成としては、例えば、堀削用アウターパイプ（２０）の基端側を、ベースフレーム（１１）に対して軸心を中心に回転駆動可能に取り付け、土壌用ライシメータ（３０）を、堀削用アウターパイプ（２０）内に同心状に挿入した状態で、前記ベースフレーム（１１）に対して固定ブラケット（４０）を介して着脱自在に取り付けられるようにするとよい。
【００２６】
ここでベースフレーム（１１）を、油圧ショベル（１００）のアーム（１１０）の先端に取り付けられるようにして、該油圧ショベル（１００）の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ（２０）および土壌用ライシメータ（３０）を地中に圧入するようにすれば、容易に地中に埋め込むことができる。
【００２７】
また、土壌用ライシメータ（３０）内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板（７０）を取り付ける仮底板取付装置（６０）を備える場合、粘着性に乏しい土壌であっても、引き揚げ前に土壌用ライシメータ（３０）の先端入口に仮底板（７０）を取り付けることにより、土壌用ライシメータ（３０）の引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【００２８】
仮底板取付装置（６０）としては、地中に前記土壌用ライシメータ（３０）だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置して使用するものが考えられ、具体的には例えば、位置決め用保持部（６１）により土壌用ライシメータ（３０）の先端側外周に固定し、該土壌用ライシメータ（３０）を位置ずれ不能に拘束した上で、仮底板押込用駆動部（６４）により土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の側方より、仮底板（７０）を動力により前記先端入口を塞ぐ位置まで移動させるように構成するとよい。
【００２９】
さらにまた、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口に一時的に取り付けた仮底板（７０）を外して、代わりに先端入口を塞ぐための下蓋（３６）を備えるようにした場合、土壌用ライシメータ（３０）中の土壌に対する各種実験中に、土壌用ライシメータ（３０）から土壌が脱落することを防ぐことができる。下蓋（３６）には、開閉可能な排水管部（３９ａ）と、同じく開閉可能な浸透水調整用管部（３９ｂ）を設けるとよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を代表する各種実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の第１実施の形態を示している。
本実施の形態に係る土壌採取分析装置１０は、土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な装置である。
【００３１】
図１に示すように、土壌採取分析装置１０は、動力により地中に圧入される堀削用アウターパイプ２０と、該堀削用アウターパイプ２０内に挿入され、該堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取する土壌用ライシメータ３０とを有して成る。
【００３２】
堀削用アウターパイプ２０は、その基端側がベースフレーム１１に対して、軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられている。また、土壌用ライシメータ３０は、前記堀削用アウターパイプ２０内に同心状に挿入された状態で、前記ベースフレーム１１に対して、固定ブラケット４０を介して着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
ベースフレーム１１は、油圧ショベル１００のアーム１１０の先端に取り付け可能であり（図６参照）、油圧ショベル１００の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ２０および土壌用ライシメータ３０は地中に圧入されるようになっている。図１および図２に示すように、ベースフレーム１１は略水平な状態に支持される板状部材から成り、その上面側には、前記アーム１１０の先端部を挟むよう取り付けるための一対の連結フレーム１２，１２が立設されている。
【００３４】
ベースフレーム１１の下面側には、その外周縁に沿って円周方向に延びる軸受け１３が設けられており、軸受け１３の外周側には、旋回ベアリングギヤ１４が回転自在に嵌合されている。旋回ベアリングギヤ１４の外周には、次述する出力ギヤ１７が回転可能に噛合する多数の歯が連設されている。
【００３５】
ベースフレーム１１の円形外周より膨出した一端側には、旋回ベアリングギヤ１４を回転駆動させるための油圧モータ１５が固設されている。油圧モータ１５には減速機１６が一体に設けられており、減速機１６から突出した出力ギヤ１７が、前記旋回ベアリングギヤ１４の外周にある歯に噛合するように配置されている。なお、油圧モータ１５には、油圧ショベル１００側より延びる油圧ホース１２０を接続して動力を得られるように設定されている。
【００３６】
図１および図２に示すように、堀削用アウターパイプ２０は、後述する土壌用ライシメータ３０の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、土壌用ライシメータ３０に対して着脱自在に設けられている。かかる堀削用アウターパイプ２０は、前記油圧モータ１５により回転駆動される中空パイプ２０ａの外周に、堀削用のカッター刃２１を螺旋状に周回させて成る。
【００３７】
堀削用アウターパイプ２０の基端開口部には、外向きに張り出したフランジ２２が設けられている。このフランジ２２を、前記ベースフレーム１１側にある旋回ベアリングギヤ１４にボルト止めすることにより、堀削用アウターパイプ２０はベースフレーム１１に対して軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられる。
【００３８】
堀削用アウターパイプ２０の先端入口は、漸次先細となっており土壌用ライシメータ３０の先端入口と略同一径まで絞った形状に設定されている。なお、堀削用アウターパイプ２０の先端入口には、その円周方向に沿って等間隔に並ぶよう複数のエッジ刃２３，２３…が下向きに突設されている。
【００３９】
また、ベースフレーム１１の下面中心側には、土壌用ライシメータ３０を、前記堀削用アウターパイプ２０内に同心状に挿入された状態で支持するための固定ブラケット４０がボルト止めされている。この固定ブラケット４０を介して、土壌用ライシメータ３０はベースフレーム１１に着脱自在に取り付けられている。
【００４０】
詳しくは、固定ブラケット４０の上端側をベースフレーム１１に止めるボルトを外すことで、ベースフレーム１１（および堀削用アウターパイプ２０）から固定ブラケット４０（および土壌用ライシメータ３０）を離脱させることができるようになっている。さらに固定ブラケット４０の下端側のフランジ４１に対して、土壌用ライシメータ３０の上蓋３１の外周フランジがボルトにより着脱自在に取り付けられる。
【００４１】
図１〜図５に示すように、土壌用ライシメータ３０は、前記堀削用アウターパイプ２０より径の小さなパイプ状に形成されており、前記堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取する容器である。土壌用ライシメータ３０の上蓋３１の内側下方には落し蓋３２も設けられている。
【００４２】
土壌用ライシメータ３０の外周側には、長手方向に所定間隔おきに複数の測定部３３，３４…が縦２列に設けられている。各測定部３３，３４…は、土壌を分析する各種測定計器を取り付け自在な管状に突設されており、一方の列の測定部３３は外周より直角に突設され、もう一方の測定部３４は外周面よりやや上向きに突設されている。何れの各測定部３３，３４にも、それぞれの先端を覆う着脱自在なキャップ３３ａ，３４ａが備えられている。
【００４３】
また、土壌用ライシメータ３０の先端入口には、下蓋３６を取り付けることができるようになっている。下蓋３６は、土壌用ライシメータ３０の先端入口側を覆うよう外嵌するキャップ形状であり、そのフランジ３７を、土壌用ライシメータ３０の先端側途中に突設された取付フランジ３５に合致させた状態でボルト止めできるように設定されている。
【００４４】
下蓋３６には、脚台５０の脚部５１を載せる脚座３８の他、開閉可能な排水管部３９ａと、同じく開閉可能な浸透水調整用管部３９ｂとが下向きに突設されている。なお、土壌採取時には下蓋３６は当然外されており、採取された土壌の分析実験時に取り付けられて脚台５０上に支持される。
【００４５】
次に、第１実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態による土壌の採取方法は、土壌が粘着性に富む場合に適用されるものであり、本装置１０を土壌中に埋め込んだ後にそのまま引き揚げても、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがない場合に実施するとよい。
【００４６】
先ず最初に図１に示すように、土壌用ライシメータ３０を、ベースフレーム１１に固定ブラケット４０を介して取り付け、さらに堀削用アウターパイプ２０を、土壌用ライシメータ３０に被せるようにしてベースフレーム１１に取り付ける。
【００４７】
図６に示すように、ベースフレーム１１にある連結フレーム１２には、油圧ショベル１００のアーム１１０の先端を連結させる。このとき、油圧ショベル１００の油圧ホース１２０を油圧モータ１５に接続しておく。土壌を採取する目的地において、油圧ショベル１００のエンジンを駆動させて油圧モータ１５を回転させると、その回転力は減速機１６により減速されて出力ギヤ１７を回転させ、該出力ギヤ１７に噛合している旋回ベアリングギヤ１４が回転駆動される。
【００４８】
それにより、土壌用ライシメータ３０はその軸心を中心に回転し、かかる状態で図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０を地中に徐々に埋め込んでいく。このとき、堀削用アウターパイプ２０内に挿入されている土壌用ライシメータ３０も、一緒に地中に差し込まれていく。
【００４９】
堀削用アウターパイプ２０は、土壌用ライシメータ３０の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆うため、土壌用ライシメータ３０が地中に差し込まれる過程で、その外周側にある各々の測定部３３，３４が土壌に押圧されて過大な荷重がかかることもなく、破損するようなおそれはない。
【００５０】
堀削用アウターパイプ２０は、その回転駆動に伴うカッター刃２１での堀削作用により、確実かつ迅速に土中に埋め込むことができる。そのため、堀削用アウターパイプ２０やその中の土壌用ライシメータ３０の口径を、比較的大きく設定することができる。
【００５１】
また、図１に示すように、堀削用アウターパイプ３０の先端入口は漸次先細となっており、土壌用ライシメータ３０の先端入口と略同一径まで絞った形状であるため、土壌用ライシメータ３０の外周と堀削用アウターパイプ２０の内周との隙間に土壌が入り込むことを極力防止することができる。
【００５２】
図７（ｂ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ３０が所定の深さまで地中に差し込まれた段階で、土壌用ライシメータ３０の内部には、土壌が自然の層構造を維持する状態で採取される。後は油圧ショベル１００のエンジンを停止して、土壌用ライシメータ３０の回転を止めた状態で、図７（ｃ）に示すように、本装置１０全体を油圧ショベル１００により地中より引き揚げればよい。
【００５３】
以上のような方法は、土壌が粘着性に富んでおり、引き揚げ時に土壌用ライシメータ３０内に採取された土壌が脱落しないような場合に適用されるが、砂が多く粘着性に欠くような土壌の場合には、次述する仮底板取付装置６０を用いて、土壌用ライシメータ３０の先端入口に仮底板７０を取り付けるとよい。
【００５４】
採取された土壌の各種測定を行う場合、土壌用ライシメータ３０から堀削用アウターパイプ２０および固定ブラケット４０を順次取り外して、土壌用ライシメータ３０を外部に露出させる。このとき、土壌用ライシメータ３０の先端入口には下蓋３６を取り付けておく。図３に示すように土壌用ライシメータ３０は、その下蓋３６を脚台５０上に載置することで自立させることができる。
【００５５】
かかる土壌用ライシメータ３０から土壌を外部に取り出す必要はなく、採取された土壌をそのままの自然な状態で、土壌用ライシメータ３０に予め設けられている各々の測定部３３，３４により、水分や温度などの各種測定を行うことができる。
【００５６】
各々の測定部３３，３４は、土壌用ライシメータ３０の外周側の長手方向に所定間隔おきに複数連設されているので、任意の位置の測定部３３，３４に測定計器を取り付けることで、上下に分布した土壌層ごとに細かく分析を行うことができる。
【００５７】
具体的には、任意の測定部３３，３４よりキャップ３３ａ，３４ａを取り外して、当該測定部３３，３４を通じて土壌中に測定計器としての棒状センサなどを容易に差し込むことができる。各測定部３３，３４より、スポイト状の各種サンプラーを土壌中に挿入して、土壌空気を採気したり、土壌水を採水したり、測定計器としての棒状センサを挿入して、土壌温度や土壌水分を測定することができる。
【００５８】
あるいは土壌用ライシメータ３０から上蓋３１を取り外した状態で、土壌用ライシメータ３０内の土壌中に直接植物を植えて生育を観察するような場合、各測定部３３，３４に地下水位調節装置や地温調節装置を取り付けることで、環境要因を適宜変更できるようにしてもよい。
【００５９】
ここで使用しない測定部３３，３４に関しては、キャップ３３ａ，３４ａで閉じることで、各測定部３３，３４より不用意に土壌が外部に漏れたり、あるいは余分な空気などが土壌中に侵入するのを防ぐことができる。
【００６０】
また、前述した堀削用アウターパイプ２０自体の回転堀削動作により、確実かつ迅速に土中に埋め込むことができる関係上、堀削用アウターパイプ２０やその中の土壌用ライシメータ３０の口径を、比較的大きく設定することができる。そのため、一度に十分な量の土壌を採取することができ、土壌用ライシメータ３０の内の土壌中に植物を直接植えるような実験も容易に実施することができる。
【００６１】
以上のような本土壌採取分析装置１０によれば、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも、採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことが可能となる。
【００６２】
図８〜図１３は本発明の第２実施の形態を示している。
本実施の形態は、土壌採取分析装置１０を土中に埋め込んで土壌用ライシメータ３０内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板７０を取り付ける仮底板取付装置６０を備えたものである。
【００６３】
本実施の形態による土壌の採取方法は、土壌が砂を多く含むなど粘着性に乏しく、本装置１０を引き揚げる際に、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがある場合に適用される。なお、本装置１０は前述した第１実施の形態と同一装置であり、これの重複した説明を省略する。
【００６４】
図８に示すように、仮底板取付装置６０は、地中に土壌用ライシメータ３０だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置され使用されるものである。かかる仮底板取付装置６０は、位置決め用保持部６１と、仮底板押込用駆動部６４とを有して成る。
【００６５】
図９〜図１１に示すように、位置決め用保持部６１は、土壌用ライシメータ３０の先端側外周に固定され、該土壌用ライシメータ３０を位置ずれ不能に拘束する部位であり、位置決め用の保持リング６２を有して成る。
【００６６】
保持リング６２は２分割されており、互いに並行に延びる一対の仮底板ガイド６３，６３に固設された固定側分割リング６２ａと、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で固定側分割リング６２ａに一時的に固定する着脱側分割リング６２ｂとから成る。また、各仮底板ガイド６３の先端側は、半円形円弧状に延びた着脱用先端部６３ａによって、着脱側分割リング６２ｂと同様に土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で連結される。
【００６７】
仮底板押込用駆動部６４は、土壌用ライシメータ３０の先端入口の側方より、仮底板７０を動力により前記先端入口に合致する位置まで移動させる部位である。仮底板押込用駆動部６４は、前記各仮底板ガイド６３の基端間に架設した支持フレーム６５と、この支持フレーム６５に対して前方へ向かい互いに平行に延びるように固設された一対の駆動シリンダ６６，６６とから成る。
【００６８】
各駆動シリンダ６６の推進バー６６ａには、その突出動作に伴い土壌用ライシメータ３０の先端入口の真下位置まで押し出される圧入フレーム６７がそれぞれ固設されている。これらの各圧入フレーム６７間に、仮底板７０を仮止めするための案内プレート６８が設けられている。
【００６９】
次に、第２実施の形態の作用を説明する。
前述したが本実施の形態は、土壌が砂を多く含むなど粘着性に乏しく、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがある場合に適用される。なお、図１２（ａ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ３０を所定の深さまで地中に差し込むまでの段階は、前記第１実施の形態と共通する。
【００７０】
土壌用ライシメータ３０内に土壌が入り込んだ段階で、ベースフレーム１１から固定ブラケット４０を取り外して、油圧ショベル１００によりベースフレーム１１と共に堀削用アウターパイプ２０を引き揚げる。続いて土壌用ライシメータ３０から固定ブラケット４０も取り外す。図１２（ｂ）に示すように、土壌用ライシメータ３０だけを地中に残した状態で、油圧ショベル１００により土壌用ライシメータ３０の周囲を堀削し、仮底板取付装置６０を設置できるだけの堀穴を形成する。
【００７１】
図１２（ｃ）に示すように、堀穴内において、土壌用ライシメータ３０の傍らに仮底板取付装置６０を設置する。このとき、各仮底板ガイド６３の先端側に、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で着脱用先端部６３ａを連結し、同様に固定側分割リング６２ａには、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で着脱側分割リング６２ｂを連結することで、土壌用ライシメータ３０を位置がずれないように拘束する。
【００７２】
次に、仮底板取付装置６０の案内プレート６８に仮底板７０をセットし、油圧ショベル１００の油圧ホース１２０を駆動シリンダ６６に接続しておく。油圧ショベル１００のエンジンを駆動させて駆動シリンダ６６に油圧をかけると、一対の圧入フレーム６７，６７が徐々に前方へ移動し、これに伴い仮底板７０が土壌用ライシメータ３０の先端入口に合致する位置まで押し出される。そして、仮底板７０が所定の位置まで押し込まれた時点で、油圧ショベル１００のエンジンを停止させ、仮底板７０を土壌用ライシメータ３０の取付フランジ３５に対してボルト止めする。
【００７３】
図１２（ｄ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の天地を逆転させた状態で保持リング６２と仮底板７０を取り外し、図１３（ｅ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の先端入口に下蓋３６をボルト止めする。このとき、下蓋３６には脚台５０を一緒に取り付けておくとよい。
【００７４】
その後は、図１３（ｆ）〜（ｈ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の天地逆転を元の正常な状態に戻してトラックなどに積み込み、実験室などの所定の場所に運び込めばよい。このとき、土壌用ライシメータ３０の測定部３３，３４にはキャップ３３ａ，３４ａが取り付けられているので、土壌用ライシメータ３０中の土壌が測定部３３，３４からこぼれるようなことはない。
【００７５】
以上のように、仮底板取付装置６０を備える場合、粘着性に乏しい土壌であっても、引き揚げ前に土壌用ライシメータ３０の先端入口に仮底板７０を取り付けることにより、土壌用ライシメータ３０の引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータ３０の先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【００７６】
なお、図１４に模式的に示すように、前記堀削用アウターパイプ２０の先端入口の内側に、前記土壌用ライシメータ３０の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具８０を配するように構成してもよい。
【００７７】
治具８０は、例えば環状で外周にテーパが設けられている。治具８０の具体的な取り付けとしては、図３に示す土壌用ライシメータ３０の取付フランジ３５に治具８０の上端面を合致させた状態でボルト止めするとよい。
【００７８】
このような治具８０を配するようにすれば、堀削用アウターパイプ２０と土壌用ライシメータ３０との隙間に土壌が入り込むことをより確実に防止することができ、土壌用ライシメータ３０にある測定部３３，３４を保護することができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係る土壌採取分析装置によれば、堀削用アウターパイプは、土壌用ライシメータの全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、土壌用ライシメータは、その内部に採取された土壌をそのままの状態で、各種測定が可能な測定部を外周側に設けて成るから、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことができる。
【００８０】
また、土壌用ライシメータ内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板を取り付ける仮底板取付装置を備える場合には、粘着性に乏しい土壌であっても、土壌用ライシメータの引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータの先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を示す正面図である（右半分は断面を示す。）。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置の土壌用ライシメータを示す正面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置の土壌用ライシメータを示す底面図である。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を油圧ショベルに取り付けた状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を土壌用ライシメータの傍らに設置した状態を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る土壌採取分析装置の堀削用アウターパイプの先端入口の内側に配置する土壌侵入防止用の治具を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の土壌採取分析に係る技術を示す模式図である。
【図１６】従来の別の土壌採取分析に係る技術を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…土壌採取分析装置
１１…ベースフレーム
１３…軸受け
１４…旋回ベアリングギヤ
１５…油圧モータ
１６…減速機
１７…出力ギヤ
２０…堀削用アウターパイプ
２１…カッター刃
２２…フランジ
３０…土壌用ライシメータ
３１…上蓋
３３…測定部
３６…下蓋
４０…固定ブラケット
５０…脚台
６０…仮底板取付装置
６１…位置決め用保持部
６２…保持リング
６３…仮底板ガイド
６４…仮底板押込用駆動部
６５…支持フレーム
６６…駆動シリンダ
６７…圧入フレーム
７０…仮底板
８０…治具
１００…油圧ショベル
１１０…アーム
１２０…油圧ホース
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な土壌採取分析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、土壌分析を行う際には、図１５に模式的に示すように、ボーリング機（図示せず）などを利用して土壌採取用の分析筒１を地中に打ち込み、この分析筒１の内部に入り込んだ土を用いて、各種の土壌分析実験や植物育成試験などを行っていた。分析筒１は、動力で強制的に地中に圧入させるための単純な筒状構造であり、その口径は容易に地中に圧入できるようにする関係上、比較的小さく設定されていた。
【０００３】
また、土壌実験を行う別の方法として、図１６に模式的に示すように、箱型の土壌槽２の内部に目的とする土壌を、採取土壌を使って元来の層構造を含めて人工的に再現した上で、各種の土壌分析実験などを行うことも知られている。土壌槽２の壁面には、各種センサの取付口３，３…が上下左右方向に所定間隔おきに連設されている。任意の位置にある取付口３において、土壌水分や地温を計測することができるようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した図１５に示す分析筒１を使用する場合では、地中に単に圧入させるという構造上、分析筒１の口径は小さく設定されて容積も比較的少なかったため、一度に十分な量の土壌を採取することは困難であった。また、分析筒１内に採取された土壌をそのままの状態で、該土壌中に植物を植えて生育を観察するような実験にも不向きであった。
【０００５】
また、分析筒１で採取した土壌の分析を行う場合には、分析筒１から土壌を層構造がなるべく崩れないように慎重に取り出す必要があるが、かかる作業は面倒で煩わしく、時間もかかるという問題点があった。ここで分析筒１の外周に、前記土壌槽２にあるような複数の取付口３を設けることも考えられるが、分析筒１を地中に打ち込む際に各取付口３に過大な荷重がかかってしまい、各取付口３が簡単に破損してしまう事態が容易に想定される。
【０００６】
さらに、図１６に示すように、土壌槽２の内部に目的とする多量の土壌を人工的に再現する場合、そもそも土壌の層構造を含めた再現作業が非常に面倒であり、また再現した土壌の層構造が自重によって変化してしまうことも多々あった。したがって、自然の土壌状態そのものでの実験は不可能であり、あくまで擬似的な土壌環境での実験しか行うことができないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、以上のような従来技術が有する問題点に着目してなされたもので、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことができる土壌採取分析装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための本発明の要旨とするところは、以下の各項に存する。
［１］土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な土壌採取分析装置（１０）であって、
動力により地中に圧入される堀削用アウターパイプ（２０）と、該堀削用アウターパイプ（２０）内に挿入され、堀削用アウターパイプ（２０）の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取するパイプ状の土壌用ライシメータ（３０）とを有し、
前記堀削用アウターパイプ（２０）は、前記土壌用ライシメータ（３０）の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、前記土壌用ライシメータ（３０）に対して着脱自在に設けられ、
前記土壌用ライシメータ（３０）は、その内部に採取された土壌をそのままの状態で、各種測定が可能な測定部（３３，３４）を外周側に予め設けて成り、
前記測定部（３３，３４）は、前記土壌用ライシメータ（３０）の外周側より管状に突設されて成り、その先端を覆う着脱自在なキャップを備えることを特徴とする土壌採取分析装置（１０）。
【００１０】
［２］前記堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口を、前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口と略同一径まで絞った形状に設定したことを特徴とする［１］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１１】
［３］前記堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口の内側に、前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具（８０）を配したことを特徴とする［１］または［２］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１２】
［４］前記堀削用アウターパイプ（２０）は、その基端側がベースフレーム（１１）に対して、軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられ、
前記土壌用ライシメータ（３０）は、前記堀削用アウターパイプ（２０）内に同心状に挿入された状態で、前記ベースフレーム（１１）に対して、固定ブラケット（４０）を介して着脱自在に取り付けられることを特徴とする［１］，［２］または［３］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１３】
［５］前記ベースフレーム（１１）は、油圧ショベル（１００）のアーム（１１０）の先端に取り付け可能であり、該油圧ショベル（１００）の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ（２０）および土壌用ライシメータ（３０）は地中に圧入されることを特徴とする［４］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１４】
［６］前記土壌用ライシメータ（３０）内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板（７０）を取り付ける仮底板取付装置（６０）を備え、
前記仮底板取付装置（６０）は、地中に前記土壌用ライシメータ（３０）だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置され使用されるものであり、
前記仮底板取付装置（６０）は、
前記土壌用ライシメータ（３０）の先端側外周に固定され、該土壌用ライシメータ（３０）を位置ずれ不能に拘束する位置決め用保持部（６１）と、
前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の側方より、仮底板（７０）を動力により前記先端入口を塞ぐ位置まで移動させる仮底板押込用駆動部（６４）とを有することを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］または［５］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１５】
［７］前記土壌用ライシメータ（３０）の先端入口を塞ぐための下蓋（３６）を備え、
前記下蓋（３６）は、開閉可能な排水管部（３９ａ）と、同じく開閉可能な浸透水調整用管部（３９ｂ）とを有することを特徴とする［１］，［２］，［３］，［４］，［５］または［６］記載の土壌採取分析装置（１０）。
【００１６】
次に前述した解決手段に基づく作用を説明する。
土壌を採取する場合には、堀削用アウターパイプ（２０）を動力により地中に埋め込む。このとき、堀削用アウターパイプ（２０）内に挿入されている土壌用ライシメータ（３０）も、一緒に地中に差し込まれていく。
【００１７】
堀削用アウターパイプ（２０）は、土壌用ライシメータ（３０）の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆うため、土壌用ライシメータ（３０）が地中に差し込まれる過程で、その外周側にある測定部（３３，３４）が土壌に押圧されて過大な荷重がかかることもなく、破損するようなおそれはない。
【００１８】
堀削用アウターパイプ（２０）の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ（３０）が所定の深さまで地中に差し込まれた段階で、土壌用ライシメータ（３０）の内部には、土壌が自然の層構造を維持する状態で採取される。
【００１９】
採取された土壌の各種測定を行う場合、土壌用ライシメータ（３０）から堀削用アウターパイプ（２０）を外して、土壌用ライシメータ（３０）を外部に露出させる。かかる土壌用ライシメータ（３０）から土壌を外部に取り出す必要はなく、採取された土壌をそのままの自然な状態で、土壌用ライシメータ（３０）に予め設けられている測定部（３３，３４）により水分や温度などの各種測定を行うことができる。
【００２０】
前記測定部（３３，３４）が、土壌用ライシメータ（３０）の外周側の長手方向に所定間隔おきに複数連設され、各測定部（３３，３４）が、土壌を分析する各種測定計器を取り付け可能な形状である場合、任意の位置の測定部（３３，３４）に測定計器を取り付けることで、各々の土壌層ごとに細かく分析を行うことができる。
【００２１】
前記各測定部（３３，３４）は、土壌用ライシメータ（３０）の外周側より管状に突設されて成り、その先端を覆う着脱自在なキャップを備えるので、各測定部（３３，３４）を通じて土壌中に測定計器としての棒状センサなどを容易に差し込むことができ、また、キャップを閉じることで、各測定部（３３，３４）より不用意に土壌が外部に漏れたり、あるいは余分な空気が土壌中に侵入するのを防ぐことができる。
【００２２】
また、前記堀削用アウターパイプ（２０）が、回転駆動される中空パイプ（２０ａ）の外周に堀削用のカッター刃（２１）を螺旋状に周回させて成り、地中に回転圧入されるようにすれば、該アウターパイプやその中の土壌用ライシメータ（３０）の口径が多少大きくても、アウターパイプ自体の堀削作用によって、確実かつ迅速に土中に広い範囲で埋め込むことができる。
【００２３】
また、堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口を、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口と略同一径まで絞った形状とすれば、土壌用ライシメータ（３０）の外周と堀削用アウターパイプ（２０）の内周との隙間に土壌が入り込むことを防止することができる。
【００２４】
さらに、堀削用アウターパイプ（２０）の先端入口の内側に、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具（８０）を配するようにすれば、より確実に隙間に土壌が入り込むことを防止することができる。
【００２５】
土壌採取分析装置（１０）の具体的な全体構成としては、例えば、堀削用アウターパイプ（２０）の基端側を、ベースフレーム（１１）に対して軸心を中心に回転駆動可能に取り付け、土壌用ライシメータ（３０）を、堀削用アウターパイプ（２０）内に同心状に挿入した状態で、前記ベースフレーム（１１）に対して固定ブラケット（４０）を介して着脱自在に取り付けられるようにするとよい。
【００２６】
ここでベースフレーム（１１）を、油圧ショベル（１００）のアーム（１１０）の先端に取り付けられるようにして、該油圧ショベル（１００）の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ（２０）および土壌用ライシメータ（３０）を地中に圧入するようにすれば、容易に地中に埋め込むことができる。
【００２７】
また、土壌用ライシメータ（３０）内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板（７０）を取り付ける仮底板取付装置（６０）を備える場合、粘着性に乏しい土壌であっても、引き揚げ前に土壌用ライシメータ（３０）の先端入口に仮底板（７０）を取り付けることにより、土壌用ライシメータ（３０）の引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【００２８】
仮底板取付装置（６０）としては、地中に前記土壌用ライシメータ（３０）だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置して使用するものが考えられ、具体的には例えば、位置決め用保持部（６１）により土壌用ライシメータ（３０）の先端側外周に固定し、該土壌用ライシメータ（３０）を位置ずれ不能に拘束した上で、仮底板押込用駆動部（６４）により土壌用ライシメータ（３０）の先端入口の側方より、仮底板（７０）を動力により前記先端入口を塞ぐ位置まで移動させるように構成するとよい。
【００２９】
さらにまた、土壌用ライシメータ（３０）の先端入口に一時的に取り付けた仮底板（７０）を外して、代わりに先端入口を塞ぐための下蓋（３６）を備えるようにした場合、土壌用ライシメータ（３０）中の土壌に対する各種実験中に、土壌用ライシメータ（３０）から土壌が脱落することを防ぐことができる。下蓋（３６）には、開閉可能な排水管部（３９ａ）と、同じく開閉可能な浸透水調整用管部（３９ｂ）を設けるとよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明を代表する各種実施の形態を説明する。
図１〜図７は本発明の第１実施の形態を示している。
本実施の形態に係る土壌採取分析装置１０は、土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な装置である。
【００３１】
図１に示すように、土壌採取分析装置１０は、動力により地中に圧入される堀削用アウターパイプ２０と、該堀削用アウターパイプ２０内に挿入され、該堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取する土壌用ライシメータ３０とを有して成る。
【００３２】
堀削用アウターパイプ２０は、その基端側がベースフレーム１１に対して、軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられている。また、土壌用ライシメータ３０は、前記堀削用アウターパイプ２０内に同心状に挿入された状態で、前記ベースフレーム１１に対して、固定ブラケット４０を介して着脱自在に取り付けられている。
【００３３】
ベースフレーム１１は、油圧ショベル１００のアーム１１０の先端に取り付け可能であり（図６参照）、油圧ショベル１００の動力を利用して、前記堀削用アウターパイプ２０および土壌用ライシメータ３０は地中に圧入されるようになっている。図１および図２に示すように、ベースフレーム１１は略水平な状態に支持される板状部材から成り、その上面側には、前記アーム１１０の先端部を挟むよう取り付けるための一対の連結フレーム１２，１２が立設されている。
【００３４】
ベースフレーム１１の下面側には、その外周縁に沿って円周方向に延びる軸受け１３が設けられており、軸受け１３の外周側には、旋回ベアリングギヤ１４が回転自在に嵌合されている。旋回ベアリングギヤ１４の外周には、次述する出力ギヤ１７が回転可能に噛合する多数の歯が連設されている。
【００３５】
ベースフレーム１１の円形外周より膨出した一端側には、旋回ベアリングギヤ１４を回転駆動させるための油圧モータ１５が固設されている。油圧モータ１５には減速機１６が一体に設けられており、減速機１６から突出した出力ギヤ１７が、前記旋回ベアリングギヤ１４の外周にある歯に噛合するように配置されている。なお、油圧モータ１５には、油圧ショベル１００側より延びる油圧ホース１２０を接続して動力を得られるように設定されている。
【００３６】
図１および図２に示すように、堀削用アウターパイプ２０は、後述する土壌用ライシメータ３０の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、土壌用ライシメータ３０に対して着脱自在に設けられている。かかる堀削用アウターパイプ２０は、前記油圧モータ１５により回転駆動される中空パイプ２０ａの外周に、堀削用のカッター刃２１を螺旋状に周回させて成る。
【００３７】
堀削用アウターパイプ２０の基端開口部には、外向きに張り出したフランジ２２が設けられている。このフランジ２２を、前記ベースフレーム１１側にある旋回ベアリングギヤ１４にボルト止めすることにより、堀削用アウターパイプ２０はベースフレーム１１に対して軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられる。
【００３８】
堀削用アウターパイプ２０の先端入口は、漸次先細となっており土壌用ライシメータ３０の先端入口と略同一径まで絞った形状に設定されている。なお、堀削用アウターパイプ２０の先端入口には、その円周方向に沿って等間隔に並ぶよう複数のエッジ刃２３，２３…が下向きに突設されている。
【００３９】
また、ベースフレーム１１の下面中心側には、土壌用ライシメータ３０を、前記堀削用アウターパイプ２０内に同心状に挿入された状態で支持するための固定ブラケット４０がボルト止めされている。この固定ブラケット４０を介して、土壌用ライシメータ３０はベースフレーム１１に着脱自在に取り付けられている。
【００４０】
詳しくは、固定ブラケット４０の上端側をベースフレーム１１に止めるボルトを外すことで、ベースフレーム１１（および堀削用アウターパイプ２０）から固定ブラケット４０（および土壌用ライシメータ３０）を離脱させることができるようになっている。さらに固定ブラケット４０の下端側のフランジ４１に対して、土壌用ライシメータ３０の上蓋３１の外周フランジがボルトにより着脱自在に取り付けられる。
【００４１】
図１〜図５に示すように、土壌用ライシメータ３０は、前記堀削用アウターパイプ２０より径の小さなパイプ状に形成されており、前記堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取する容器である。土壌用ライシメータ３０の上蓋３１の内側下方には落し蓋３２も設けられている。
【００４２】
土壌用ライシメータ３０の外周側には、長手方向に所定間隔おきに複数の測定部３３，３４…が縦２列に設けられている。各測定部３３，３４…は、土壌を分析する各種測定計器を取り付け自在な管状に突設されており、一方の列の測定部３３は外周より直角に突設され、もう一方の測定部３４は外周面よりやや上向きに突設されている。何れの各測定部３３，３４にも、それぞれの先端を覆う着脱自在なキャップ３３ａ，３４ａが備えられている。
【００４３】
また、土壌用ライシメータ３０の先端入口には、下蓋３６を取り付けることができるようになっている。下蓋３６は、土壌用ライシメータ３０の先端入口側を覆うよう外嵌するキャップ形状であり、そのフランジ３７を、土壌用ライシメータ３０の先端側途中に突設された取付フランジ３５に合致させた状態でボルト止めできるように設定されている。
【００４４】
下蓋３６には、脚台５０の脚部５１を載せる脚座３８の他、開閉可能な排水管部３９ａと、同じく開閉可能な浸透水調整用管部３９ｂとが下向きに突設されている。なお、土壌採取時には下蓋３６は当然外されており、採取された土壌の分析実験時に取り付けられて脚台５０上に支持される。
【００４５】
次に、第１実施の形態の作用を説明する。
本実施の形態による土壌の採取方法は、土壌が粘着性に富む場合に適用されるものであり、本装置１０を土壌中に埋め込んだ後にそのまま引き揚げても、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがない場合に実施するとよい。
【００４６】
先ず最初に図１に示すように、土壌用ライシメータ３０を、ベースフレーム１１に固定ブラケット４０を介して取り付け、さらに堀削用アウターパイプ２０を、土壌用ライシメータ３０に被せるようにしてベースフレーム１１に取り付ける。
【００４７】
図６に示すように、ベースフレーム１１にある連結フレーム１２には、油圧ショベル１００のアーム１１０の先端を連結させる。このとき、油圧ショベル１００の油圧ホース１２０を油圧モータ１５に接続しておく。土壌を採取する目的地において、油圧ショベル１００のエンジンを駆動させて油圧モータ１５を回転させると、その回転力は減速機１６により減速されて出力ギヤ１７を回転させ、該出力ギヤ１７に噛合している旋回ベアリングギヤ１４が回転駆動される。
【００４８】
それにより、土壌用ライシメータ３０はその軸心を中心に回転し、かかる状態で図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０を地中に徐々に埋め込んでいく。このとき、堀削用アウターパイプ２０内に挿入されている土壌用ライシメータ３０も、一緒に地中に差し込まれていく。
【００４９】
堀削用アウターパイプ２０は、土壌用ライシメータ３０の全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆うため、土壌用ライシメータ３０が地中に差し込まれる過程で、その外周側にある各々の測定部３３，３４が土壌に押圧されて過大な荷重がかかることもなく、破損するようなおそれはない。
【００５０】
堀削用アウターパイプ２０は、その回転駆動に伴うカッター刃２１での堀削作用により、確実かつ迅速に土中に埋め込むことができる。そのため、堀削用アウターパイプ２０やその中の土壌用ライシメータ３０の口径を、比較的大きく設定することができる。
【００５１】
また、図１に示すように、堀削用アウターパイプ３０の先端入口は漸次先細となっており、土壌用ライシメータ３０の先端入口と略同一径まで絞った形状であるため、土壌用ライシメータ３０の外周と堀削用アウターパイプ２０の内周との隙間に土壌が入り込むことを極力防止することができる。
【００５２】
図７（ｂ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ３０が所定の深さまで地中に差し込まれた段階で、土壌用ライシメータ３０の内部には、土壌が自然の層構造を維持する状態で採取される。後は油圧ショベル１００のエンジンを停止して、土壌用ライシメータ３０の回転を止めた状態で、図７（ｃ）に示すように、本装置１０全体を油圧ショベル１００により地中より引き揚げればよい。
【００５３】
以上のような方法は、土壌が粘着性に富んでおり、引き揚げ時に土壌用ライシメータ３０内に採取された土壌が脱落しないような場合に適用されるが、砂が多く粘着性に欠くような土壌の場合には、次述する仮底板取付装置６０を用いて、土壌用ライシメータ３０の先端入口に仮底板７０を取り付けるとよい。
【００５４】
採取された土壌の各種測定を行う場合、土壌用ライシメータ３０から堀削用アウターパイプ２０および固定ブラケット４０を順次取り外して、土壌用ライシメータ３０を外部に露出させる。このとき、土壌用ライシメータ３０の先端入口には下蓋３６を取り付けておく。図３に示すように土壌用ライシメータ３０は、その下蓋３６を脚台５０上に載置することで自立させることができる。
【００５５】
かかる土壌用ライシメータ３０から土壌を外部に取り出す必要はなく、採取された土壌をそのままの自然な状態で、土壌用ライシメータ３０に予め設けられている各々の測定部３３，３４により、水分や温度などの各種測定を行うことができる。
【００５６】
各々の測定部３３，３４は、土壌用ライシメータ３０の外周側の長手方向に所定間隔おきに複数連設されているので、任意の位置の測定部３３，３４に測定計器を取り付けることで、上下に分布した土壌層ごとに細かく分析を行うことができる。
【００５７】
具体的には、任意の測定部３３，３４よりキャップ３３ａ，３４ａを取り外して、当該測定部３３，３４を通じて土壌中に測定計器としての棒状センサなどを容易に差し込むことができる。各測定部３３，３４より、スポイト状の各種サンプラーを土壌中に挿入して、土壌空気を採気したり、土壌水を採水したり、測定計器としての棒状センサを挿入して、土壌温度や土壌水分を測定することができる。
【００５８】
あるいは土壌用ライシメータ３０から上蓋３１を取り外した状態で、土壌用ライシメータ３０内の土壌中に直接植物を植えて生育を観察するような場合、各測定部３３，３４に地下水位調節装置や地温調節装置を取り付けることで、環境要因を適宜変更できるようにしてもよい。
【００５９】
ここで使用しない測定部３３，３４に関しては、キャップ３３ａ，３４ａで閉じることで、各測定部３３，３４より不用意に土壌が外部に漏れたり、あるいは余分な空気などが土壌中に侵入するのを防ぐことができる。
【００６０】
また、前述した堀削用アウターパイプ２０自体の回転堀削動作により、確実かつ迅速に土中に埋め込むことができる関係上、堀削用アウターパイプ２０やその中の土壌用ライシメータ３０の口径を、比較的大きく設定することができる。そのため、一度に十分な量の土壌を採取することができ、土壌用ライシメータ３０の内の土壌中に植物を直接植えるような実験も容易に実施することができる。
【００６１】
以上のような本土壌採取分析装置１０によれば、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも、採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことが可能となる。
【００６２】
図８〜図１３は本発明の第２実施の形態を示している。
本実施の形態は、土壌採取分析装置１０を土中に埋め込んで土壌用ライシメータ３０内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板７０を取り付ける仮底板取付装置６０を備えたものである。
【００６３】
本実施の形態による土壌の採取方法は、土壌が砂を多く含むなど粘着性に乏しく、本装置１０を引き揚げる際に、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがある場合に適用される。なお、本装置１０は前述した第１実施の形態と同一装置であり、これの重複した説明を省略する。
【００６４】
図８に示すように、仮底板取付装置６０は、地中に土壌用ライシメータ３０だけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置され使用されるものである。かかる仮底板取付装置６０は、位置決め用保持部６１と、仮底板押込用駆動部６４とを有して成る。
【００６５】
図９〜図１１に示すように、位置決め用保持部６１は、土壌用ライシメータ３０の先端側外周に固定され、該土壌用ライシメータ３０を位置ずれ不能に拘束する部位であり、位置決め用の保持リング６２を有して成る。
【００６６】
保持リング６２は２分割されており、互いに並行に延びる一対の仮底板ガイド６３，６３に固設された固定側分割リング６２ａと、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で固定側分割リング６２ａに一時的に固定する着脱側分割リング６２ｂとから成る。また、各仮底板ガイド６３の先端側は、半円形円弧状に延びた着脱用先端部６３ａによって、着脱側分割リング６２ｂと同様に土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で連結される。
【００６７】
仮底板押込用駆動部６４は、土壌用ライシメータ３０の先端入口の側方より、仮底板７０を動力により前記先端入口に合致する位置まで移動させる部位である。仮底板押込用駆動部６４は、前記各仮底板ガイド６３の基端間に架設した支持フレーム６５と、この支持フレーム６５に対して前方へ向かい互いに平行に延びるように固設された一対の駆動シリンダ６６，６６とから成る。
【００６８】
各駆動シリンダ６６の推進バー６６ａには、その突出動作に伴い土壌用ライシメータ３０の先端入口の真下位置まで押し出される圧入フレーム６７がそれぞれ固設されている。これらの各圧入フレーム６７間に、仮底板７０を仮止めするための案内プレート６８が設けられている。
【００６９】
次に、第２実施の形態の作用を説明する。
前述したが本実施の形態は、土壌が砂を多く含むなど粘着性に乏しく、土壌用ライシメータ３０の内部から土壌が脱落するおそれがある場合に適用される。なお、図１２（ａ）に示すように、堀削用アウターパイプ２０の地中への圧入に伴い、土壌用ライシメータ３０を所定の深さまで地中に差し込むまでの段階は、前記第１実施の形態と共通する。
【００７０】
土壌用ライシメータ３０内に土壌が入り込んだ段階で、ベースフレーム１１から固定ブラケット４０を取り外して、油圧ショベル１００によりベースフレーム１１と共に堀削用アウターパイプ２０を引き揚げる。続いて土壌用ライシメータ３０から固定ブラケット４０も取り外す。図１２（ｂ）に示すように、土壌用ライシメータ３０だけを地中に残した状態で、油圧ショベル１００により土壌用ライシメータ３０の周囲を堀削し、仮底板取付装置６０を設置できるだけの堀穴を形成する。
【００７１】
図１２（ｃ）に示すように、堀穴内において、土壌用ライシメータ３０の傍らに仮底板取付装置６０を設置する。このとき、各仮底板ガイド６３の先端側に、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で着脱用先端部６３ａを連結し、同様に固定側分割リング６２ａには、土壌用ライシメータ３０を周回させた状態で着脱側分割リング６２ｂを連結することで、土壌用ライシメータ３０を位置がずれないように拘束する。
【００７２】
次に、仮底板取付装置６０の案内プレート６８に仮底板７０をセットし、油圧ショベル１００の油圧ホース１２０を駆動シリンダ６６に接続しておく。油圧ショベル１００のエンジンを駆動させて駆動シリンダ６６に油圧をかけると、一対の圧入フレーム６７，６７が徐々に前方へ移動し、これに伴い仮底板７０が土壌用ライシメータ３０の先端入口に合致する位置まで押し出される。そして、仮底板７０が所定の位置まで押し込まれた時点で、油圧ショベル１００のエンジンを停止させ、仮底板７０を土壌用ライシメータ３０の取付フランジ３５に対してボルト止めする。
【００７３】
図１２（ｄ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の天地を逆転させた状態で保持リング６２と仮底板７０を取り外し、図１３（ｅ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の先端入口に下蓋３６をボルト止めする。このとき、下蓋３６には脚台５０を一緒に取り付けておくとよい。
【００７４】
その後は、図１３（ｆ）〜（ｈ）に示すように、土壌用ライシメータ３０の天地逆転を元の正常な状態に戻してトラックなどに積み込み、実験室などの所定の場所に運び込めばよい。このとき、土壌用ライシメータ３０の測定部３３，３４にはキャップ３３ａ，３４ａが取り付けられているので、土壌用ライシメータ３０中の土壌が測定部３３，３４からこぼれるようなことはない。
【００７５】
以上のように、仮底板取付装置６０を備える場合、粘着性に乏しい土壌であっても、引き揚げ前に土壌用ライシメータ３０の先端入口に仮底板７０を取り付けることにより、土壌用ライシメータ３０の引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータ３０の先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【００７６】
なお、図１４に模式的に示すように、前記堀削用アウターパイプ２０の先端入口の内側に、前記土壌用ライシメータ３０の先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具８０を配するように構成してもよい。
【００７７】
治具８０は、例えば環状で外周にテーパが設けられている。治具８０の具体的な取り付けとしては、図３に示す土壌用ライシメータ３０の取付フランジ３５に治具８０の上端面を合致させた状態でボルト止めするとよい。
【００７８】
このような治具８０を配するようにすれば、堀削用アウターパイプ２０と土壌用ライシメータ３０との隙間に土壌が入り込むことをより確実に防止することができ、土壌用ライシメータ３０にある測定部３３，３４を保護することができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明に係る土壌採取分析装置によれば、堀削用アウターパイプは、土壌用ライシメータの全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、土壌用ライシメータは、その内部に採取された土壌をそのままの状態で、各種測定が可能な測定部を外周側に設けて成るから、土壌を自然の状態のまま層構造を乱すことなく比較的多量に採取することができ、しかも採取した土壌をそのままの状態で、水分分析や温度測定などの各種測定や実験を容易に行うことができる。
【００８０】
また、土壌用ライシメータ内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板を取り付ける仮底板取付装置を備える場合には、粘着性に乏しい土壌であっても、土壌用ライシメータの引き揚げ中に土壌が脱落することを未然に防ぐことができる。特に土壌用ライシメータの先端入口の口径が比較的大きい場合に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を示す正面図である（右半分は断面を示す。）。
【図２】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置の土壌用ライシメータを示す正面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置の土壌用ライシメータを示す底面図である。
【図６】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置を油圧ショベルに取り付けた状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第１実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を土壌用ライシメータの傍らに設置した状態を示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を模式的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置の仮底板取付装置を示す平面図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図１３】本発明の第２実施の形態に係る土壌採取分析装置により土壌を採取する状態を模式的に示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る土壌採取分析装置の堀削用アウターパイプの先端入口の内側に配置する土壌侵入防止用の治具を模式的に示す断面図である。
【図１５】従来の土壌採取分析に係る技術を示す模式図である。
【図１６】従来の別の土壌採取分析に係る技術を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…土壌採取分析装置
１１…ベースフレーム
１３…軸受け
１４…旋回ベアリングギヤ
１５…油圧モータ
１６…減速機
１７…出力ギヤ
２０…堀削用アウターパイプ
２１…カッター刃
２２…フランジ
３０…土壌用ライシメータ
３１…上蓋
３３…測定部
３６…下蓋
４０…固定ブラケット
５０…脚台
６０…仮底板取付装置
６１…位置決め用保持部
６２…保持リング
６３…仮底板ガイド
６４…仮底板押込用駆動部
６５…支持フレーム
６６…駆動シリンダ
６７…圧入フレーム
７０…仮底板
８０…治具
１００…油圧ショベル
１１０…アーム
１２０…油圧ホース
Claims (7)
- 土壌を自然の状態のまま層を乱すことなく採取することができ、かつ採取した土壌をそのままの状態で水分や温度など各種測定が可能な土壌採取分析装置であって、
動力により地中に圧入される堀削用アウターパイプと、該堀削用アウターパイプ内に挿入され、堀削用アウターパイプの地中への圧入に伴い地中に差し込まれて土壌を採取するパイプ状の土壌用ライシメータとを有し、
前記堀削用アウターパイプは、前記土壌用ライシメータの全長に亘って、その外周側を地中に接しない状態に覆う形状であり、前記土壌用ライシメータに対して着脱自在に設けられ、
前記土壌用ライシメータは、その内部に採取された土壌をそのままの状態で、各種測定が可能な測定部を外周側に予め設けて成り、
前記測定部は、前記土壌用ライシメータの外周側より管状に突設されて成り、その先端を覆う着脱自在なキャップを備えることを特徴とする土壌採取分析装置。 - 前記堀削用アウターパイプの先端入口を、前記土壌用ライシメータの先端入口と略同一径まで絞った形状に設定したことを特徴とする請求項１記載の土壌採取分析装置。
- 前記堀削用アウターパイプの先端入口の内側に、前記土壌用ライシメータの先端入口の外側との間の隙間を埋める土壌侵入防止用の治具を配したことを特徴とする請求項１または２記載の土壌採取分析装置。
- 前記堀削用アウターパイプは、その基端側がベースフレームに対して、軸心を中心に回転駆動可能に取り付けられ、
前記土壌用ライシメータは、前記堀削用アウターパイプ内に同心状に挿入された状態で、前記ベースフレームに対して、固定ブラケットを介して着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１，２または３記載の土壌採取分析装置。 - 前記ベースフレームは、油圧ショベルのアームの先端に取り付け可能であり、該油圧ショベルの動力を利用して、前記堀削用アウターパイプおよび土壌用ライシメータは地中に圧入されることを特徴とする請求項４記載の土壌採取分析装置。
- 前記土壌用ライシメータ内に土壌が入り込んだ段階で、その先端入口に仮底板を取り付ける仮底板取付装置を備え、
前記仮底板取付装置は、地中に前記土壌用ライシメータだけを残した状態で、その傍らに別途堀削した堀穴に配置され使用されるものであり、
前記仮底板取付装置は、
前記土壌用ライシメータの先端側外周に固定され、該土壌用ライシメータを位置ずれ不能に拘束する位置決め用保持部と、
前記土壌用ライシメータの先端入口の側方より、仮底板を動力により前記先端入口を塞ぐ位置まで移動させる仮底板押込用駆動部とを有することを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の土壌採取分析装置。 - 前記土壌用ライシメータの先端入口を塞ぐための下蓋を備え、
前記下蓋は、開閉可能な排水管部と、同じく開閉可能な浸透水調整用管部とを有することを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６記載の土壌採取分析装置。
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