JP3827063B2 - 土壌消毒装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の分野】
本発明は、土壌消毒用の農業機械に関する。特に本発明はかかる移動装置に関する。
【０００２】
【発明の背景及び従来技術】
土壌の消毒は、農産業及び大規模な家庭園芸における作物成長中の標準的な手続きである。消毒は、農業用土壌の生産性を上げるため及び病気が農作物を駄目にし又は収穫を減らすことを防ぐための意図で、種々の成長段階における細菌、線虫、ウイルス及び昆虫のような土壌の有害生物、好ましくない種子、菌類、雑草などの駆除を目標とする。
【０００３】
自動車のような装置を参照すれば、これは自走式であるか、或いはトラクターなどのような適切な農業機械により引かれ又は牽引されるかのいずれともなし得ることを意味する。
【０００４】
有機薬品、特に臭化メチルの一般的な使用は、その間、重大な環境問題を生ずることが知られていて、かかる消毒方法を最小にすることが常に増大する要望であり、ある場合には、薬品消毒は既に禁止されている。土壌消毒用のその他の知られた方法は、適切な機械による土壌内への蒸気の噴射、土壌内に埋設された適切なパイプを通しての蒸気の通過、火炎除草機による土壌の焼き払い及びその他である。
【０００５】
米国特許２９６６２３８号は、１連続作業で土壌の目立たない部分を耕しかつ消毒する装置を明らかにする。この場合、消毒は薬品の使用によりなされ、土はコンベヤー上で上げられている間に加熱される。
【０００６】
米国特許２９８６８４１号は、土壌が噴霧装置又は火炎除草機の効果を受けている間に土壌を削り破砕しそして投げる移動式土壌処理装置を説明する。
【０００７】
米国特許５５５３４１４号は、有害生物の生じた土壌を破壊するための移動式装置であって、土壌を地面から持ち上げるためのリフト、内部で土壌を加熱するドラム、及び処理済みの土壌を地面に排出するための排出装置を備えた装置を明らかにする。
【０００８】
米国特許４４２０９０１号は、土壌を火炎処理するための装置であって、土壌を燃焼させながら、ねじ式コンベヤーで送る長いチューブ部材を備えた装置を明らかにする。
【０００９】
米国特許５１９９２１２号は、砕土機及び汚染物を揮発させ次いでこれを内燃機関の燃料として燃焼させるヒーターを備えた土壌汚染物除去システムを明らかにする。
【００１０】
米国特許５７７６４２２号は、例えば運動場の表面の土を清浄化する装置を明らかにする。この装置は、土を持ち上げ、これを消毒する機械に通し、そしてこれを排出して戻すようにされる。
【００１１】
米国特許５４０５５７９号は、掘り出された土を、回転ドラム内の超大気圧下において無酸素で土を加熱し、生じた気体の汚染蒸気は凝結され分離される熱処理ゾーンを通過させることによる土壌の汚染物除去法を明らかにする。
【００１２】
米国特許５１７６４４５号は、アスファルト製造プラントを効率的に土壌の汚染物を取り得る装置に改造することを明らかにする。
【００１３】
本発明の一般的分野にあるその他の特許は、米国特許５１８８０４１号、５２１３４４５号、５０９４０１２号、４７５０４３６号、５４９９５８６号及び３８０２０２０号である。
【００１４】
【発明の概要】
本発明は、薬品の使用を避け、土壌を消毒するための移動式装置に関する。
【００１５】
本発明により、耕耘用ユニット、土壌処理室、少なくも１個のベローズ、少なくも１個の熱交換器、及び少なくも１個の熱発生用ユニットを備え、耕耘用ユニットは土を砕きこれを土壌処理室内に投げ上げるようにされた１個又は複数個の耕耘用部材を有し、少なくも１個の熱交換器は少なくも１個の熱発生用ユニットと熱的に連結し、少なくも１個のベローズは周囲空気を引き、この空気を少なくも１個の熱交換器を通過させ、そして適温において土壌を消毒するために高温の空気を土壌処理室内に送り込むことを特徴とする移動式土壌消毒装置が提供される。
【００１６】
本発明による装置は、約５から７５ｃｍの間の種々の実際の深さで土壌を耕すに適するようにされる。この特徴は、限界的な深さまでの土壌の効率的な消毒を提供するので非常に重要なことであり、これは土壌の一定の深さまで又は土壌の上表層のみを消毒することを教示する従来技術の装置と対照的である。
【００１７】
この装置は、いかなる叩き用又は砕き用の手段も追加することなく細土層を耕耘でき、また耕耘用手段は、典型的に装置の１回の通過で土を土壌処理室内に複数回投げ入れるに適した速度で回転することができる。望ましい運転モードにおいては、土は粒子に砕かれる。
【００１８】
本発明の特別な例によれば、耕耘用ユニットは３個から４８個の間の通常は同じ長さ（各が約４０から９０ｃｍである）の耕耘用部材を備える。耕耘用部材は約６０から１２０ｒｐｍで回転可能な共通の水平軸に固定される。この速度範囲は、細土層を崩し空気中で持ち上げながら自動的にこれを崩すことができる速度範囲である。装置が地表に沿って進行する速度は、特に耕耘用部材の回転速度、土の性質とその湿り状態、耕耘深さなどに依存する。典型的に、装置の速度は時速７５ｍから４００ｍの間である。
【００１９】
装置の好ましい設計により、耕耘用ユニットは、これを地表上の一定の高さに保持するため及び障害物を克服するための地表面支持部材を更に備える。地表と耕耘用部材の回転軸との間の垂直方向距離は、耕耘深さを変えるために調整可能とすることができる。
【００２０】
土壌処理室に送り込む空気の温度は、典型的に約２００℃から７００℃の間の範囲内である。しかし、耕耘室内に送り込まれる温風の温度は有害生物の絶滅には適するが土の燃焼温度より低いため土は燃焼しないことが認められるであろう。本発明の重要な特徴は、土壌処理室内で処理される土の温度がその初期温度の約１５℃を越えないこと、即ち、土は燃焼しないことである。熱風は土（好ましくは粒子）に当たり、土の中にある有機物及び植物の生物組織を破壊する。
【００２１】
熱発生用ユニットは、典型的に、バーナー、燃焼室、及び排気手段を備える。バーナーはガス又は燃料油運転のいずれとすることもでき、或いは場合によっては石炭運転とすることもできる。
【００２２】
燃焼室内の温度は約１３００℃の付近であり、比熱は約１００キロから２５０キロカロリーの範囲内とすることができる。
【００２３】
特別な一実施例によれば、予熱装置を設けることができる。特別な例によれば、予熱は適切な室を通って伸び、或いは燃焼室の外壁の開口部に沿って伸びている排出管上で行われ、空気はベローズからこれを通過して熱交換器に入る。更に別の実施例によれば、空気の温度は少なくも二つの加熱段階において徐々に高くされる。
【００２４】
更に、土は、熱発生用ユニットの燃焼ガスとは接触しない。この特徴のため、土の性質の劣化が避けられ、従来技術の装置で処理された土と比較して土の肥沃度が保存される。
【００２５】
更に、本発明による装置は、従来技術のかかる装置よりエネルギーを節約でき、土の消毒の費用は単位面積当たりで比較して従来技術の装置を使用したときの約半分である。
【００２６】
更に、処理後、土壌が使用待機状態にあること、即ち既に耕されかつ消毒され、播種の前に更に準備することを全く不要である。
【００２７】
【幾つかの好ましい実施例の詳細な説明】
本発明をより良く理解するため及びこれを実際にいかに実行するかを示すために、本発明を限定しない例示の方法で幾つかの好ましい実施例が付属図面を参照し説明されるであろう。
【００２８】
図１に、一般に１０で示された土壌消毒装置が描かれ、この装置は、農業機械において公知のような地表からの装置１０の高さを調整するように作動する３個のアーム１４（２個のみが見える）によってトラクター１２により牽引される。軸１６が、トラクターの変速機（図示せず）から土壌消毒装置の適切な連結装置（図示せず）に回転運動を伝える。
【００２９】
土壌消毒装置１０は耕耘用ユニット２０を備え、このユニットには、図２を参照してより詳細に説明されるであろう耕耘用組立体２２、土壌処理室２３、図３ないし５を参照してより詳細に説明されるであろう熱発生用組立体２６、及び熱発生用組立体２６の上方にベローズ２８が取り付けられる。しかし、このベローズは、これを熱発生用組立体に並べて取り付け得ることが明らかであろう。
【００３０】
さて、耕耘用ユニット２０を多少詳細に示している図２を参照することとする。このユニットにおいては、ハウジング３０は少なくも部分的に断熱にされかつトラクター（この図には示されない）に連結された油圧アーム１４により支持され、更に軸１６がトラクターの適切な出力部から耕耘用ユニット２０の適切な連結装置３２に回転運動を伝達する。
【００３１】
耕耘用ユニット２０は、連結装置３２に組み合わせられた伝導用ベルト４０（又はその他の適宜な機械的同等品、例えば歯車列など）の手段により回転させ得る共通軸３８に固定された複数の耕耘用アーム３６を備え、軸１６の回転が軸３８を耕耘用アーム３６と共に回転させる。このアームは、図２に見ることができるように、装置を地表の上方に支持しかつ地面の障害物、例えば石、大きい土塊、低木などに対する乗越えを容易にするための摺動部材４２の面より下方に伸びる。
【００３２】
本発明の別の実施例（図示せず）により、地表から軸３８までの距離は、摺動部材４２をハウジング３０に関して移動させること、或いはハウジング３０内で軸３８を垂直方向に移動させることのいずれかにより調整することができる。しかし、耕耘用ユニット２０の高さを変える通常の手段は、それ自体が公知であるようにトラクターにより支持される油圧アーム１４の手段により得られる。
【００３３】
図２に更に見ることができるように、耕耘用ユニット２０のハウジング３０は開口４６を備え、この開口は、後で説明されるであろうように、図３ないし５の例に見られるような熱発生用組立体の下方を伸びる。
【００３４】
さて、図３Ａ及び３Ｂを参照すれば、熱発生用組立体２６が図式的に示される。この組立体は、開口５８の設けられた熱交換器５６内に伸びている開口を有するガスバーナー又は燃料油バーナーである熱発生用ユニット５０を備え、そして耕耘用ユニット２０の上方に取り付けられたとき（図１参照）、耕耘用ユニット２０の開口４６の上方を伸びる。
【００３５】
熱交換器５６は、好ましくは熱交換室６４を構成している断熱外被６０により形成され、更に煙突６２が形成される。ベローズ２８（図３Ｂには見えず）が熱交換器５６の上に取り付けられ、このベローズは、適切な開口（図示せず）を通して周囲空気を吸引し、これを熱交換室６４を通過させ、そして開口５８及び４６を経て土壌処理室２３内に吹き込む。
【００３６】
土壌の消毒は、地表上方で装置１０を牽引することにより実行される。耕耘用アーム３６が土壌内に希望の深さに進入し、（主に進入深さに応じて）土の層を緩めて砕き、そしてこれを土壌処理室２３内に投げ込む。
【００３７】
バーナー５０において高温の空気が作られ、熱交換器５６内に送り込まれる。（以下、図４及び５に見られる特別な実施例を参照すると）周囲空気は、適切な開口を経てベローズ２８により吸引され、熱交換器内の空気は、加熱され更に開口５８、開口４６を経て耕耘用ユニット２０の土壌処理室２３内に送り込まれる。燃焼したガス／燃料油は煙突６０を経て排出される。この煙突も、図４及び５を参照して以下説明されるであろうように予備加熱装置として作動することができる。
【００３８】
トラクターの移動速度、耕耘用ユニット２０の回転軸３８の回転速度、並びに地表から軸３８までの高さが、土壌処理室２３内に投げ込まれる土塊の大きさを制御することが認められるであろう。土壌処理室２３内に投げ込まれる土は、土を消毒するためにこの室内に送り込まれる高温の空気と十分に接触できる大きさのものであることが好ましい。一実施例によれば、装置は５から７５ｃｍの間の深さに土を耕すのに適している。好ましい実施例によれば、耕耘用アーム３６は、約６０から１２０ｒｐｍで回転することができる。特別な一実施例によれば、土壌処理式２３内の温度は２００℃から７００℃の間の範囲であり、燃焼室５０内の温度は約１３００℃に達する。耕耘用ユニットが土を約０．５から２．０ｃｍの厚さにスライスしたとき良好な消毒結果が得られたことが見いだされた。
【００３９】
本発明による装置を使用した土壌消毒手順を実行した後は、土は、従来技術の別の装置の使用とは対照的に更なる処理は何も必要とすることなく播種に対する待機状態にあることが熟練者により認められるであろう。
【００４０】
この装置の非常に重要なことは、処理された土が熱発生装置の燃焼ガスと接触しないこと、及び土壌処理室内の土の温度が約１５℃までしか上がらず、これにより最適な土壌品質を保証することである。
【００４１】
この装置の一実施例によれば、約３時間しか必要としない１０００ｍ²（１ドゥナム）の土壌の消毒に２００リットルのディーゼル燃料で十分であることが見いだされた。
【００４２】
さて、一般に７０で示された熱組立体の別の実施例を示している図４を更に参照すれば、この組立体は、２個のバーナー７４及び７５を有して形成された８字状断面を有する断熱ハウジング７２、煙突７８で終わっている予熱用パイプ組立体７６、及び第１のバーナー７４に連結された第２の煙突８０を備える。ベローズ８４は、取入れ開口８６及び周囲空気を予熱用パイプ７６に送り込むためのタービン部材８８を持ち、予熱された空気は第１段のヒーター７５のまわりの空間７７内に送られ、次いで最終ヒーター７４のまわりの空間７９に送られる。加熱された空気は、開口９０を通って土壌消毒室の開口（図２の４６）内に進められる。
【００４３】
余熱用パイプ組立体７６は省略し得ることが認められるであろう。しかし、出口９０において最高温度に達するように、周囲空気を種々の段階で加熱することが望ましい。
【００４４】
図５に見られる別の実施例には熱交換器１００があり、これは断熱外被１０２で形成され、内部加熱室バーナー１０４を持つ。このバーナーは、複数の突出部１０８が形成された外壁１０６を有し、このためその表面積が大きく熱の移動及び空気の乱流を改良する。予熱用組立体１１０は、熱交換器から伸びて煙突１１４で終わっている複数のパイプ１１２で形成される。ベローズ１１６が開口１１８を通して周囲空気を吸引し、これを予熱用組立体１１０を経て熱交換器１００に進め、次いで加熱された空気は、出口開口１２２を経て土壌処理室の開口（図２の４６）内に進められる。
【００４５】
本発明の別の実施例によれば、装置の熱効率を上げるために、土壌消毒室には２個の入口開口が設けられ、その各は独立した熱発生用組立体と組み合わせられる。
【００４６】
装置の種々のパラメーター、例えば熱の発生量、空気流量、耕耘の速度と深さ、移動速度などを制御するために適切な制御手段が設けられることが認められるであろう。
【００４７】
図示されなかったが、熟練者はその他の実施例及び変更が可能であること、並びに、例えば土壌消毒装置を自走式とすることができる。即ち、トラクター又はその他の農業機械により牽引され又は引かれるのではなく、公知のように装置に適切なモーター及び操舵手段を取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 トラクターに関節式に連結された土壌消毒装置の一般図である。
【図２】 図１に見られる装置の耕耘ユニットの詳細図である。
【図３Ａ】 本発明により使用される一実施例による加熱用組立体の断面図である。
【図３Ｂ】 図３Ａの線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【図４】 本発明による装置において使用される第２の実施例による加熱用組立体の断面図である。
【図５】 本発明による装置において使用される加熱用組立体の別の実施例の断面図である。

Claims (21)

1. 耕耘用ユニット２０、土壌処理室２３、ベローズ２８、熱交換器５６、及び熱発生用ユニット５０を備え、前記耕耘用ユニット２０は土を砕きこれを前記土壌処理室２３内に投げ上げるようにされた１個又は複数個の耕耘用部材２２を有し、前記熱交換器５６は前記熱発生用ユニット５０と熱的に連結し、前記ベローズ２８は周囲空気を引き、この空気を前記熱交換器５６を通過させ、そして高温の空気を前記土壌処理室２３内に送り込み、このため熱発生用ユニット内で作られた燃焼ガスが処理された土に干渉しないことを特徴とする移動式土壌消毒装置１０。
2. 前記耕耘用部材２２は、これらがある量の土を１回以上土壌処理室２３内に投げ込むことのできる速度で回転し得る請求項１による移動式土壌消毒装置。
3. 土を約５ｃｍから約７５ｃｍの任意の深さで耕し得る請求項１による移動式土壌消毒装置。
4. 前記耕耘用ユニット２０が１個から４８個の間の耕耘用部材２２を備える請求項１による移動式土壌消毒装置。
5. 前記耕耘用部材２２が約３０から９０ｃｍの長さである請求項３による移動式土壌消毒装置。
6. 前記耕耘用部材２２が約６０から１２０ｒｐｍで回転できる請求項２による移動式土壌消毒装置。
7. 耕耘用ユニット２０を地表上一定の高さで保持するために地表面支持部材４２を更に備える請求項１による移動式土壌消毒装置。
8. 地表面支持部材４２が摺動又は滑動する部材の形式である請求項７による移動式土壌消毒装置。
9. 耕耘深さが、耕耘用部材２２を支持している軸３８の垂直方向位置を調整することにより調整可能である請求項４による移動式土壌消毒装置。
10. 耕耘用ユニット２０は、装置１０を牽引用農業機械１２に連結しているアーム１４の変位により垂直方向で調整可能である請求項９による移動式土壌消毒装置。
11. 土壌処理室２３内の空気が約２００℃から約７００℃の間の範囲の温度である請求項１による移動式土壌消毒装置。
12. 熱発生用ユニット５０が、燃料油又はガスにより運転されるバーナーを備える請求項１による移動式土壌消毒装置。
13. 熱発生用ユニット７０は、周囲空気が熱交換用ユニットに入る前にこれを予熱するようにも働く排出用パイプ７６を備える請求項１による移動式土壌消毒装置。
14. 前記排出用パイプが、バーナー室７４及び７５の外壁８４における開口８６に沿って伸びるパイプ７６として設計される請求項１３による移動式土壌消毒装置。
15. 前記排出用パイプ７６が、ベローズ８８と熱交換器との間に置かれる請求項１４による移動式土壌消毒装置。
16. 熱発生用ユニットの内部の温度が約１３００℃である請求項１による移動式土壌消毒装置。
17. 熱発生用ユニットが１００キロないし２５０キロカロリーを作る請求項１による移動式土壌消毒装置。
18. 熱交換器１００の壁１０６は、処理される空気との接触面積を大きくしかつ空気を乱すために、複数の横方向に突き出ている部材１０８が形成される請求項１による移動式土壌消毒装置。
19. 熱発生用ユニットが２個以上のバーナー７４及び７５を備え、更に熱交換器が少なくも二つの段階を有し、第１の段階は第１のバーナー７５により加熱し得る周囲空気を受け入れ、第２の段階は第１の段階から熱を受け入れかつ第２のバーナーによりこれを加熱でき更に土壌処理室内に流す請求項１による移動式土壌消毒装置。
20. 第１段階内に供給された空気が予熱用ユニット７６におい予熱される請求項１９による移動式土壌消毒装置。
21. 土壌処理室内の土壌の温度が、その初期土壌温度より約１５℃を超えない請求項１による移動式土壌消毒装置。

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