JP3902202B2 - 不攪乱大型土壌コア採取装置 - Google Patents

Description

本発明は，畑土壌における硝酸性窒素など環境影響物質の溶脱量を計測するために、土壌の層位や構造が乱されていない不攪乱状態の大型土壌コアを採取する装置に関するものである。

土壌の層位や構造が攪乱された土壌、即ち自然状態ではない土壌では、環境影響物質の動態が実際の状態と異なることが知られている。そして、農耕地の地表に植えた植物に上方から散布した肥料や農薬が土壌中を下方に移動するのを測定する場合には土壌の上下方向の長さ、即ち深さは１００ｃｍ程度のものが要求される。ここで、窒素、リン酸、カリは作物にとって必要な栄養素であり、特に、窒素は作物にとって最も重要な栄養塩である。しかしながら、例えば硝酸性窒素による地下水汚染の原因の一つとして農業活動があげられ、各地の農耕地や畑地帯の地下を流れる地下水はその流線に沿って硝酸性窒素濃度の上昇が報告されている。

不攪乱土壌を採取するための既存の装置は、例えば直径が５〜１０ｃｍ、長さが５〜２５ｃｍ程度の小型土壌コアを対象としたものであるため、該土壌コア内で作物を栽培することが出来ず、また、該土壌コアの長さも不十分であることから、上記環境影響物質の溶脱量のモニタリングを行うには不向きであった。ここで硝酸性窒素の溶脱とは、根圏土壌に存在する硝酸性窒素が降雨や潅水によって流下して地下水へと移行する過程と定義することができる。

近年、スウエーデンにおいて直径３０ｃｍの大型土壌コアをトラクターの油圧を利用して採取する装置が開発されたが、該装置は土壌コア採取装置をトラクターのフロントローダに接続する構造である。トラクターのフロントローダの部分は、トラクターメーカーによってそれぞれ形状が相違しているため、固有のトラクターにしか接続することができないという問題点があった。また、採取できる土壌深さが固定されるなど構造上の欠点を有していた。特に土壌を掘削するための初動時にはドリルの回転ブレが大きいため、土壌とサンプル管との間に隙間が生じてしまい良好な土壌サンプルを得られないという問題点があった。
ソイル サイエンス ソサイエティー オブ アメリカ ジャーナルボリューム ５５、Ｊａｎｕａｒｙ−Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９１Ｐ．２８５−２８７

また、自然状態のままの土壌の層構造を乱すことなく、比較的多量に採取する技術として特許文献１に示されたものがある。これは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を実験するもので、アームを有した大型の油圧シャベル等を必要とした大掛かりな装置であって、小型トラクターに取付けて使用するものではない。
特開平２００１−２７９６５５号公報

本発明は、接続するトラクターの種類を選ぶことなく、また、本装置をトラックに載せて公道を輸送できる外形寸法にし、直径が３０ｃｍ程度、深さが１００ｃｍ程度の長さの土壌コアをサンプリングできるようにし、ドリル刃の回転時のブレを最小限にして良好な土壌コアを採取できるようにすることを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、トラクター後部に設けた３点リンク及びＰＴＯに接続する仕様を有して、輸送及びサンプル管３６の装着時に使用する上下動可能なリフト部３と、対をなすガイドフレーム９、９を設けて前記リフト部３に取付ける枠体７と、前記枠体７の上部両側に掛止する掛止具１４，１４を設けると共に、伸縮可能なロッド１２ａを具えた油圧シリンダ１２を有して前記ガイドフレーム９，９に上下動可能に取付ける上下可動部１１と、油圧モータ２９を具えると共に支持軸２５及び回転筒軸２６を同心状に軸承し、該上下可動部１１を上方から下方に貫通した前記油圧シリンダのロッド１２ａに連結して前記ガイドフレーム９，９に上下動可能に取付ける回転動力部２０と、対をなす案内ローラ４６、４６を有した後取付片４７と前記案内ローラに対して向かい合わせにした第３の案内ローラ４６ａを有した前取付片４８とからなり、前記回転動力部２０の下部に吊下げたドリル刃４０の周面を囲むように前記枠体７に取外可能に取付けるガイド装置４５とからなり、前記リフト部３はトラクターのＰＴＯを動力源とし、上下可動部の油圧シリンダ１２および回転動力部の油圧モータ２９はトラクターの油圧システム５を動力源とし、前記支持軸２５にはサンプル管３６を着脱可能に吊下げ、前記回転筒軸２６には前記サンプル管の外側に着脱可能に吊下げたドリル刃４０を前記油圧シリンダ１２の作用により押し下げて、回転軸芯がぶれないよう各案内ローラ４６，４６，４６ａの先端を該ドリル刃の周面に回転可能に当接させて案内しながら掘削する土壌コアを前記サンプル管３６内に収容することを特徴とする。

前記回転動力部２０は、サンプル管３６を下端に着脱可能に取付ける支持軸２５の外側にドリル刃４０を下端に着脱可能に取付ける回転筒軸２６を同心状に軸承させて該回転筒軸に連動する油圧モータ２９を具えると共に、該回転筒軸２６の上部に設けた下部クラッチ２８と、前記支持軸２５に摺動可能に設けた可動スリーブ３３ｃに連結して分離・連結する上部クラッチ３３ｄとを操作する切換ハンドル３３ａを有するクラッチ３３を設けたことを特徴とする。

前記支持軸２５の下端に取付けたサンプル管３６の内径と、該支持軸の外側に同心状に軸承させた回転筒軸２６の下端にはスパイラル刃４０ａを有して下部に複数の切削刃４３を装着して取付けた環状刃体４２の下端中心に設けた開口部４１とを同径に形成し、該環状刃４２の開口部４１と前記サンプル管の下端とを接近して設けたことを特徴とする。

前記上下可動部１１は、油圧シリンダのロッド１２ａを伸縮させて該ロッドの下端に連結した回転動力部２０を上下動させて、該回転動力部の下部に取付けて回転するドリル刃４０で土壌コアを切削する。

前記リフト部３の下部両側に、前記枠体７の両側に具えた掛止受部７ａ、７ａと係脱可能に固定する掛止部片５１、５１を具えた浮上防止装置５０、５０を設けたことを特徴とする。

本発明は、通常の小型トラクターが後部に有するトップリンクと対をなすロアーリンクとからなる３点リンク及びＰＴＯ（外部動力取り出し装置）を利用して装着するため、トラクターの種類を選ぶ必要がなく使用できるという汎用性を有しており、その上、動力はトラクターのＰＴＯ及び油圧システムを利用し、他の駆動源を必要としないので取り扱いが便利である。

また、回転動力部に設けた油圧モータと連結する回転筒軸に設けたドリル刃を回転しながら押下げることにより切削した土壌コアは該ドリル刃の内部に回転せずに位置し、ドリル刃と同時に押下げられるサンプル管の内部に収容される。この支持軸と回転筒軸とは同心状に二重に軸承してあり、該支持軸に設けたクラッチを操作することにより該支持軸をフリー又は固定に切換えることができるため、所定長さの土壌コアをサンプル管の内部に収容した後、切換ハンドルを操作して支持軸を回転筒軸に連結し、該回転筒軸と共に回転させて該土壌コアの底部を下層に連続している土壌からねじ切ることができる。

ドリル刃の下端に取付けた環状刃体は、その中心に設けた開口部と前記サンプル管とが同径で、且つ、該サンプル管の下端と環状刃体との間を接近して取付けてあるため、ドリル刃で切削した土壌コアは容易にサンプル管内に収容できる。その上、上下可動部及び回転動力部を有した枠体とトラクターの後部に装着したリフト部との間に設けた浮上防止装置をロックすると、土壌中に穴を掘る場合のドリル反力によって枠体が浮上するのを防止できる。土壌中に穴を掘るドリル刃は、ガイドレールに上下動可能に取付けた上下可動部に連結する回転動力部に吊下げたドリル刃の周面に複数の案内ローラを当接させて回転するため、ドリル刃の回転軸芯がぶれないで円柱状の良好な土壌コアを得ることができる。ここでいう土壌コアは口径が略３０ｃｍ、長さが略１００ｃｍで約１５０ｋｇの重量のある大型の土壌コアを意味する。

本発明は、小型トラクターが通常有する３点リンク及びＰＴＯを利用して上下動可能に設けたソフト部に取付けた枠体に上下可動部と回転動力部を設け、該回転動力部にサンプル管を固定して吊下げる支持軸とドリル刃を吊下げる回転筒軸とを同心状に軸承し、該支持軸にはクラッチを設けてあり、上下可動部に設けた油圧シリンダのロッドに連結した回転するドリル刃を押し下げて掘削した土壌コアを、該ドリル刃の内側に位置するサンプル管の内部に収容し、クラッチ操作によって土壌コアを収容したサンプル管を回転させて穴の底部に連続する土壌コアの底部をねじ切ることができ、上下可動部に設けた油圧シリンダの作動によりドリル刃と共にサンプル管を引き上げて、大型の土壌コアを土壌の層位や構造を攪乱させることなく採取できる。このドリル刃は周囲に配した３ケの案内ローラで支持させて回転軸心のぶれを防止する作用を有し、また、ドリル刃を具えた回転動力部を上下動可能に係合させたガイドレールによってスムーズに上下動させることにより、ドリル刃の回転軸心のぶれを防止する作用を有する。

本発明の実施の形態を図面により説明すると、図１において、１はトラクターで、車体の後部には農作業用の各種アタッチメントを連結する３点リンク、即ち、トップリンクと一対のロアーリンクに取付けると共に、ＰＴＯ（外部動力取り出し装置）動力によって上下動するリフト部３に本発明に係る装置の枠体７を取付けてある。トラクターは走行用の駆動部の他に、トラクターの外部に油圧を供給する油圧システム５を車体の任意個所に具えている。この油圧システム５は、少なくとも上下可動部１１に設けた油圧シリンダ１２を作動させる系統と、回転動力部２０に設けた油圧モータ２９を作動させる系統との２系統を有している。

トラクターの３点リンクに取付けるリフト部３は、ＰＴＯ動力に連結して上下に作動するもので、図２−５に示すように、前記リフト部３に取付ける枠体７は、４本のフレーム８、８を前後方向に３０ｃｍ程度の間隔を配し，左右方向に１１０ｃｍ程度の間隔に配してそれぞれ樹立させ、後フレーム８ａ、８ａの上部、中間部、下部および前フレーム８ｂ、８ｂの上部を夫々横フレーム８ｃ、８ｃで連結してある。尚、前記した寸法は例示したもので、その寸法に限るものではない。

ついで、前フレーム８ｂ、８ｂと後フレーム８ａ、８ａの側面部分の上部、中間部、下部を夫々水平方向に側面フレーム８ｄ、８ｄで連結してある。枠体７を構成する４本のフレーム８、８の下部外方の両側部分には、脚フレーム８ｅ、８ｅを取付け、さらに、前記側面フレーム８ｄ、８ｄの横幅より幅広で長く形成した底面板８ｆ、８ｆを前記フレームの下端に取付け、該枠体７が平坦な地表上に安定して樹立できるようにしてある。

後フレーム８ａ、８ａの下端に設けた横フレーム８ｃと、該後フレームの下端よりやや上方に位置して設けた補強フレーム８ｊとの間に、前記トラクターのリフト部３に取付けるための補強板８ｍ、８ｍを取付けてあり、該補強板８ｍに設けた掛止装置（図示せず）により該枠体７を前記リフト部３に取付けてある。

枠体７を構成するフレーム８、８は、その両側部分及び背面部分を補強するため適宜間隔ごとに横フレーム８ｃ及び側面フレーム８ｄを取付け、さらに該枠体の正面側は広く開口して後記する筒状のドリル刃やサンプル管を前側から出し入れできるようにしてある。９はフレーム８と同じ長さで、断面コ字型をした案内溝を有するガイドフレームで（図８）、該ガイドフレームの開口部分を向かい合せに配して前記前フレーム８ｂ、８ｂの前面に固定してある。

図２において、５０は枠体７がリフト部３から浮上するのを防ぐ浮上防止装置であり、リフト部３の両側に設けた掛止部片５１、５１を回動または進退動させることにより、枠体７の後フレーム８ａ、８ａの側面または後面に設けた掛止片または掛止孔などの掛止受部７ａ、７ａと係脱可能に掛止させて枠体７をトラクターに取付けたリフト部３に固定し、ドリル刃４０で土壌中に穴をあける際に土壌からのドリル反力によって枠体７が浮上するのを防止している。この浮上防止装置５０は土壌中に穴を掘削する場合に使用するが、運送中に枠体７とリフト部３が可動するのを防ぐため両者を固定しておくストッパー機能も有している。

図６、８において、前記枠体７の前フレーム８ｂ、８ｂの前面に取付けた対をなすコ字型をしたガイドフレーム９，９の案内溝内に、上下可動部１１の両側端の上下に設けた案内輪１１ａ，１１ａを上下動可能に係合してある。上下可動部１１の中央上部に樹立して設けた油圧シリンダ１２のロッド１２ａは、該上下可動部１１を上方から下方に貫通して回転動力部２０の上部に連結している。この油圧シリンダ１２は前記油圧システム５の作動により駆動する。

上下可動部１１の両側部分に設けた係止片１１ｂ、１１ｂ（図６）と、前記枠体の前フレーム８ｂ、８ｂの上部内側に設けた保持片８ｋ、８ｋ（図２）とが合致する、係止片１１ｂ及び保持片８ｋに設けた孔部にボルトや掛止具１４、１４を挿通掛止でき、上下可動部１１を枠体７の上方に固定する。この上下可動部１１を降下させる場合は、掛止具１４、１４を前記係止片１１ｂ及び保持片８ｋの孔部から引き抜けば該上下可動部は枠体７から分離し、ガイドフレーム９、９内を下方に移動できる。

図６において、空間部２２を具えた上部材２３及び下部材２４を有した回転動力部２０は、その両側端の上下に設けた案内輪２０ａ、２０ａを前記ガイドフレーム９、９の案内溝に係合させて上下動可能に装着してある。さらに、該回転動力部２０の両側上下には、それぞれガイドフレームの案内溝の前後面に接して回転動力部が揺動しないように作用する小案内輪２０ｂ、２０ｂを設けてある（図１３）。この小案内輪２０ｂは少なくとも該回転動力部の両側上下で前後に２個ずつ合計８個設け、之により回転動力部２０がガイドフレーム９，９内を上下に移動する場合に、該回転動力部ががたついてドリル刃の回転ブレを防止する作用を有している。該回転動力部２０の上面中央には、前記上下可動部１１に設けた油圧シリンダのロッド１２ａの下端を連結し、該油圧シリンダの作動により回転動力部２０を上下動させる。

図１２において、上下方向に位置した支持軸２５を回転動力部２０の上部材２３及び下部材２４の中間部分に回転可能に軸支し、該支持軸２５の外側に同心状に配した回転筒軸２６を該下部材２４の中間部分に回転可能に軸承してある。この回転筒軸２６の上部に大径のスプロケットや歯車などからなる被回転部２７及び下部クラッチ２８を設けて前記空間部２２内に設置させてある。

図７、１１において、２９は油圧モータで回転動力部２０の下部材２４に連結して適宜個所に取付けてあり、該油圧モータ２９と被回転部２７とをチエーン等からなる伝達部材３０で連結してある。油圧モータ２９は前記トラクター１の油圧システム５の作動により駆動する。図中、３０ａは被回転部２７および伝達部材３０を内部に収容したカバー体である。

図１１、１２において、支持軸２５の下端には、後記する土壌モノリス即ち土壌コアを収容するサンプル管３６の上端をボルトなどで着脱可能に取付けるための第１円盤３１を軸着してあり、さらに支持軸２５の外周に同心状に位置する回転筒軸２６の下端には、前記第１円盤３１よりやや上方に位置し、且つ、該第１円盤よりやや大径な第２円盤３２を軸着してある。

図１２において、第１円盤３１の外径は第２円盤３２の外径よりやや小さく形成し、第１円盤３１及び第２円盤３２にサンプル管３６およびドリル刃４０の上端をそれぞれ着脱可能に取付けて同心状に二重に吊下げてある。この場合、後記するクラッチ３３を操作することにより内側のサンプル管３６を回転したり、固定させることができる。そして、外側のドリル管４０は油圧モータ２９に連動した被回転部２７に軸着する回転筒部２６と共に回転するため、サンプル管３６とドリル刃４０との間には多少の隙間Ｙを設けてある。このサンプル管とドリル刃を吊下げた回転動力部２０を具えた枠体７は、上下可動部１１と共に係合したガイドフレーム９、９を具えた枠体７を装着するリフト部３をトラクターのＰＴＯ（外部動力取出し装置）動力により上下動することができる。

図１１、１２において、３３は支持軸２５を回転筒軸２６と固定又はフリーの状態に切換えできるクラッチで、回転動力部を構成する上部材２３の下部に設けた掛止筒３３ｆに枢動可能に設けた切換ハンドル３３ａの下部に連結した作動片３３ｂの先端と掛止して上下方向に摺動する可動スリーブ３３ｃを該支持軸２５に挿通し、該可動スリーブ３３ｃに連結した上部クラッチ３３ｄの上部に取付けた掛止ピン３３ｅを、上部材の下部に取付けた掛止筒３３ｆの下面に設けた凹部３３ｇと係脱可能に掛止させて支持軸２５を周方向に固定したり、また支持軸２５と回転筒軸２６を連結してロックする作用を有する。

図１１に実線で示すように、切換ハンドル３３ａを反矢印方向に傾斜させると作動片３３ｂは上昇し、支持軸２５に摺動可能に挿通した可動スリーブ３３ｃ（図１２）と連結している上部クラッチ３３ｄが下部クラッチ２８から離れて上方に移動し、掛止筒３３ｆの下部に設けた凹部に掛止した掛止ピン３３ｅを介して支持軸２５を上部材２３に固定するため、支持軸２５に軸着させたサンプル管３６は回転せずに固定している。

図１１に鎖線で示すように、切換ハンドル３３ａを矢印方向に回動させると作動片３３ｂの先端は降下し、該作動片と掛止している掛止ピン３３ｅ（図１２）が下降して掛止筒３３ｆの下部に設けた凹部３３ｇから外れ、支持軸２５の固定は解除してフリーとなる。該操作片３３ａをさらに直立するように回動させると、前記可動スリーブ３３ｂに連結する上部クラッチ３３ｄは下方に移動し、該上部クラッチ３３ｄと下部クラッチ２８とが係合して回転方向に連結すると、支持軸２５と回転筒軸２６は連結して一体に回転する。これによりドリル刃４０とサンプル管３６を一体に回転させて、該サンプル管内に収容した土壌サンプルの下端を穴底に連続している土壌からねじ切って土壌コアを分離することができる。この場合、油圧モータ２９を逆方向に回転させると、支持軸２５と回転筒軸２６を逆方向に回転させることができる。

図１４において、３６は塩化ビニールなどの合成樹脂材からなるサンプル管で、例えば口径は３０〜４０ｃｍ程度、長さは１００〜１２０ｃｍ程度であり、該サンプル管の上部を前記支持軸２５の下端に連結した第１円盤３１の周面にピン、ボルト等で取外可能に取付ける。３６ａは同じく塩化ビニールなどの合成樹脂材からなる短い第２のサンプル管で、該サンプル管の上部にはダミー管３７を連結片３８を用いて連結し、所定長さのドリル刃４０と内外二重に組合わせて使用する。例えば、３０ｃｍ、５０ｃｍ、７０ｃｍなど所望の長さをした土壌サンプルを得る場合、不足の長さをしたダミー管を夫々連結することにより、長さの異なる高価なドリル刃をいちいち製作することなく、一定の長さをしたドリル刃を用いて長さの異なる土壌コアを得ることもできる。採取しようとする土壌が小石などを含んでいて崩れやすい場合は、穴の中から引き上げる前にドリル刃の下部外側にワイヤーなど用いて底蓋カバー５７（図６）を装着すれば、該サンプル管を移動させる場合などに土壌コアが崩れないようにすることができる。

図６、７において、金属製のドリル刃４０は外側にはスパイラル刃４０ａを有し、下端
部分を中心方向に折り曲げて内径を前記サンプル管３６の内径と同径に形成してあり、該環状底部４０ｂの底面に環状刃体４２を取付けてある。図９、１０に示すように、環状刃体４２は下部に複数の切削刃４３を有しており、ドリル刃の環状底部４０ｂに設けた複数のボルト孔４２ａに下方からボルトを挿通して取付けてある。この切削刃４３は、該切削刃に設けてある取付用の長穴４３ａにボルト４３ｂで固定する仕様となっているので、刃の先端が摩耗した場合などには、刃の先端が前記サンプル管３６の内径と同一になるように前後位置を調整することができるように構成してある。

この刃体４２の下端中心に設けた開口部４１は、前記サンプル管３６の内径と同径に形成してあり、しかもサンプル管３６の下端と環状刃体の開口部４１の上面との間は、図６に示すように接近して設けてあるため、ドリル刃４０の回転により土壌中に環状に切り込んで切り取った円柱状の土壌サンプルは、該刃体４２の下端に設けた開口部４１からサンプル管３６の内部にスムーズに進入するので、該土壌コアの周面が崩れることが少ない。ドリル刃４０は回転しながら土壌中に穴を掘っていくが、該ドリル刃の内部に位置するサンプル管３６は回転せずに固定し、上方から吊下げられているので土壌サンプルの周面が崩れることなくサンプル管内に収容できる。

図７、１３において、４５はドリル刃４０をスムーズに回転させるガイド装置で、ドリル刃の周面に夫々案内ローラを当接させてドリル刃４０がブレないように回転する３ケの案内ローラを有しており、各案内ローラはドリル刃の周面に設けてあるスパイラル刃４０ａの外周面に当接している。この場合、スパイラル刃の上下に隣接する刃の間隔は約１０ｃｍであるから、隣接する２つの刃の周面から該案内ローラが外れないよう前記間隔より多少長く、例えば約２２〜２５ｃｍに形成し、常に２つのスパイラル刃に当接するように構成してある。このように薄い肉厚のスパイラル刃を１つではなく、少なくとも隣接する２つ以上のスパイラル刃に当接するためドリル刃の回転を安定させて回転ブレを防止することができる。

第１、２の案内ローラ４６、４６を支持する後取付片４７は、前記枠体の後部側のいずれかの横フレーム８ｃに水平に取付け、また、ドリル刃４０の後側に位置させた第１、２の案内ローラ４６、４６と対をなして前記ドリル刃の前側に位置させた第３の案内ローラ４６ａを有する前取付片４８は、前記枠体の例えば脚フレーム８ｅ、８ｅに取外可能に取付けてあるため、サンプル管３６およびドリル刃４０を回転動力部２０の下部に脱着させる際に支障となるので簡単に取り外せるように取付けてある。

次に、本装置で土壌コアのサンプリングを行う場合について説明すると、本装置を農耕地のサンプル採取地点まで通常トラックなどで搬送する。サンプル採取地点が近い場合には、トラクターに本装置を取付けた状態で移動してもよい。本装置を搬送又は移送する場合には、コンパクトにするため枠体７に装着した回転動力部２０を下方に移動させ、また、回転動力部の上部に連結している上下可動部１１も下方に移動させ、該上下可動部に設けた油圧シリンダ１２のロッドも縮めて短くする（図１６）。この状態で、トラックの荷台に載せて公道を搬送できるよう本装置全体の高さは２４０ｃｍ程度に構成にしてある。

サンプル採取地点において、トラクターの後部に設けた３点リンク及びＰＴＯ動力にリフト部３を装着し、枠体７に取付けたガイドフレーム９、９に係合した上下可動部１１に設けた油圧シリンダ１２のロッド１２ａを伸ばして上昇させた上下可動部１１の両側に設けた係止片１１ｂ、１１ｂ（図６）を、枠体７の上部両側に設けた作動片８ｋ、８ｋ（図２）と合致させて掛止具１４、１４で上下可動部１２を枠体７の上部に固定し、回転動力部２０の下方にスペースを作る。上下可動部のロッド１２ａの下端には回転動力部２０を連結してあり、油圧シリンダ１２を作動させて回転動力部２０を降下させて高さを調整し、支持軸２５の下端に取付けた第１円盤３１に土壌コアを収容するサンプル管３６の上部を取付けてある（図１７）。

他方、例えば土壌表面に載置してあるドリル刃４０の下部に刃体４２を取付け、該ドリル刃の上部を前記上下可動部１１に連結してあるチエーン５５、５５（図６）の端部に連結し、リフト部３をＰＴＯ動力により上昇させた上下可動部１１に連結した回転動力部２０の支持軸２５に吊下げたサンプル管３６の下方にスペースを作り、該サンプル管３６の下方にドリル刃４０を吊下げる（図１８）。この場合、ドリル刃４０を吊下げてから刃体４２を該ドリル刃の下部に取付けても良いことは勿論である。

ついで、油圧シリンダ１２を作動させて上下可動部１２のロッドを下方に伸ばし、サンプル管３６をドリル刃４０内に挿入して同心状に二重にし、さらに、ＰＴＯ動力によりリフト部３を降下させて該ドリル刃の上部を回転筒軸２６の下端に設けた第２円盤３２の周囲にボルトで固着する。この状態で、切換ハンドル３３ａを傾斜させてクラッチ３３をフリーにし、即ち、支持軸２５を回転動力部の上部材２３に固定すると油圧モータ２９の回転は回転筒軸２６には伝わるが、該支持軸２５には伝わらない。

リフト部３の両側に設けた浮上防止装置５０、５０の掛止部片５１、５１を手動等により枠体７の両側に設けた掛止受部７ａ、７ａと掛止し、枠体７とリフト部３とを固定してドリル刃４０で土壌中に穴を堀削する際にドリル反力により回転動力部２０を備えた枠体７が浮上するのを防止する。さらに、３点リンクを調整して枠体７の左右のバランスを調整することにより土壌表面に枠体７を樹立させ、土壌コアのサンプリングの準備は完了する（図１９）。

土壌コアのサンプリングの準備が整い、図１に示すトラクター１のリフト部３に枠体７を取付けた状態で、油圧システム５の作動により回転動力部２０に設けた油圧モータ２９を回転させると、内部のサンプル管３６は回転せず固定しているが、その外側に位置するドリル刃４０は回転する。この状態で、枠体７に固定した上下可動部１１に設けた油圧シリンダ１２を作動してロッド１２ａを下方に伸ばし、該ロッドに連結した回転筒軸２６を介してドリル刃４０を回転させながら回転動力部２０を下方に押し下げる。

回転動力部の両側に設けた案内輪２０ａ、２０ａおよび小案内輪２０ｂ、２０ｂは、ガイドレール９、９に案内されながら下降し、回転するドリル刃の下部に取付けた環状刃体４２によって任意の深さまで円柱状をした土壌コアを掘削する。ドリル刃４０によって掘削された土壌コアは、ドリル刃４０の内側に同心状に位置して該ドリル刃と同時に押し下げられるサンプル管３６内に収容される。この場合、サンプル管３６は回転せずに固定しており、サンプル管３６の内径とドリル刃の下部に装着した環状刃体４２の下端中心に設けた開口部４１と同径で、且つ、接近して設けてあるため、土壌コアの周面は殆ど形を崩さずにサンプル管３６内に進入する。

枠体７の上部に固定した上下可動部に設けた油圧シリンダのロッド１２ａの下端に連結する回転動力部２０は、その下部に吊下げたドリル刃４０を回転させながら、両側に設けた案内輪２０ａ、２０ａ及び小案内輪２０ｂ、２０ｂはガイドレール９、９に案内され、前記上下可動部の油圧シリンダ１２を作動させてロッドを下方に伸ばして回転しているドリル刃を押し下げるが、ガイドレール９、９による案内だけではドリル刃４０は回転ムラが生じて回転軸芯がぶれてしまい土壌サンプルの周面が崩れることがある。

そのため、図１３に示す如く、ドリル刃の周面に３ケの案内ローラ４６，４６，４６ａを配して該ドリル刃４０の回転軸心がぶれないように案内している。この３ケの案内ローラによるドリル刃の回転にムラが生じないように案内することは、該ドリル刃が土壌に穴を掘り始めの頃に特に必要であり、土壌中にある程度の深さまで穴を掘った後は、土壌に掘削した穴自体の有する案内機能を利用できる。

ドリル刃４０が所定の深さに到達したら、図１１に示した切換ハンドル３３ａを鎖線で示すように直立するように回動させると、作動片３３ｂが降下して支持軸２５をフリーにすると共に上部クラッチ３３を降下させて下部クラッチ２８と連結し、該支持軸２５と回転筒軸２６とを連結させて約１回転させることにより、サンプル管３６内に収容した土壌サンプルの下端を、土壌中に穿った穴のそれ以深の土壌と切断する。ついで、油圧システム５の作動により油圧モータ２９を停止した後、逆回転させる。

油圧シリンダ１２のロッド１２ａを縮めることにより、ドリル刃４０及びサンプル管３６を同時に上昇させて穴の外に引き上げる。この場合、サンプリングした土壌コアが低粘性土壌の場合には、ドリル刃及びサンプル管を穴の中から上昇させる前に、作業員によって土壌コアの落下防止用の底蓋カバー５７をドリル刃４０の下端外側に公知の手段，例えばワイヤー等を用いて固着してから引き上げれば、土壌コアの下部が崩れるのを防止できる。ついで、ドリル刃４０及びサンプル管３６を回転動力部２０から取外して該サンプル管内の土壌コアを得ることができる。

本装置を利用することで、直径約３０ｃｍ深さ約１００ｃｍまで任意の不攪乱土壌コアを採取することができる。土壌の層位や構造が乱されていない土壌を用いることで、作物を栽培しながら硝酸性窒素などの環境影響物質の実態に即した溶脱量を計測することが可能となる。また大型不攪乱土壌コアは、土壌の透水性試験、作物栽培試験、根圏環境試験などにも使用することができる。

トラクターの後部に設けた３点リンク及びＰＴＯに連結したリフト部に本装置を装着した側面図である。 本装置を構成する枠体の正面図である。 同枠体の平面図である。 同枠体の側面図である。 図４のＸ−Ｘ線方向断面図である。 枠体に取付けたガイドフレームに上下可動部と回転動力部を上下動可能に取付けて一部省略した全体の正面図である。 図６の側面図である。 本装置の拡大した平面図である。 環状刃体の側面図である。 環状刃体の底面図である。 回転動力部の要部を示す側面図である。 回転動力部の支持軸と回転筒軸の軸承部分の要部を示す断面図である。 枠体のフレームに向かい合わせに取付けた３ケの案内ローラとドリル刃との関係を示した説明図である。 サンプル管の一部破断した正面図である。 ダミー管を連結した第２サンプル管の正面図である。 油圧シリンダを縮めた上下可動部と回転動力部をガイドフレームの下方に位置した状態の略図である。 枠体の上部に固定した上下可動部の油圧シリンダを縮めて回転動力部を上昇させ、回転動力部の下部にサンプル管を取付けた状態の略図である。 トラクターのＰＴＯに接続したリフト部を上昇させてサンプル管を取付けた回転動力部を有する枠体を上昇させた状態の略図である。 トラクターのＰＴＯ或は３点リンクを操作・調整して土壌表面に設置させた枠体とリフト部とを浮上防止装置で固定してサンプル管とドリル刃を同心状に二重に吊下げた状態の略図である。 ドリル刃を回転しながら油圧シリンダのロッドを降下させて回転動力部を押し下げ、土壌中に穴をあける状態の略図である。

符号の説明

１ トラクター
３ リフト部
５ 油圧システム
７ 枠体
７ａ 掛止受部
９ ガイドフレーム
１１ 上下可動体
１２ 油圧シリンダ
１２ａ ロッド
１４ 掛止具
２０ 回転動力部
２５ 支持軸
２６ 回転筒軸
２８ 下部クラッチ
２９ 油圧モータ
３３ クラッチ
３３ａ 切換ハンドル
３３ｂ 作動片
３３ｃ 可動スリーブ
３３ｄ 上部クラッチ片
３６ サンプル管
４０ ドリル管
４０ａ スパイラル刃
４１ 開口部
４２ 環状刃体
４３ 切削刃
４５ ガイド装置
４６ 案内ローラ
４６ａ 案内ローラ
４７ 後取付片
４８ 前取付片
５０ 浮上防止装置
５１ 掛止部片

Claims (4)

1. トラクター後部に設けた３点リンク及びＰＴＯに接続する仕様を有して、輸送及びサンプル管（３６）の装着時に使用する上下動可能なリフト部（３）と、
   対をなすガイドフレーム（９、９）を設けて前記リフト部（３）に取付ける枠体（７）と、
   前記枠体（７）の上部両側に掛止する掛止具（１４，１４）を設けると共に、伸縮可能なロッド（１２ａ）を具えた油圧シリンダ（１２）を有して前記ガイドフレーム（９，９）に上下動可能に取付ける上下可動部（１１）と、
   油圧モータ（２９）を具えると共に支持軸（２５）及び回転筒軸（２６）を同心状に軸承し、該上下可動部（１１）を上方から下方に貫通した前記油圧シリンダのロッド（１２ａ）に連結して前記ガイドフレーム（９，９）に上下動可能に取付ける回転動力部（２０）と、
   対をなす案内ローラ（４６、４６）を有した後取付片（４７）と前記案内ローラに対して向かい合わせにした第３の案内ローラ（４６ａ）を有した前取付片（４８）とからなり、前記回転動力部（２０）の下部に吊下げたドリル刃（４０）の周面を囲むように前記枠体（７）に取外可能に取付けるガイド装置（４５）とからなり、
   前記リフト部（３）はトラクターのＰＴＯを動力源とし、上下可動部の油圧シリンダ（１２）および回転動力部の油圧モータ（２９）はトラクターの油圧システム（５）を動力源とし、前記支持軸（２５）にはサンプル管（３６）を着脱可能に吊下げ、前記回転筒軸（２６）には前記サンプル管の外側に着脱可能に吊下げたドリル刃（４０）を前記油圧シリンダ（１２）の作用により押し下げて、回転軸芯がぶれないよう各案内ローラ（４６，４６，４６ａ）の先端を該ドリル刃の周面に回転可能に当接させて案内しながら掘削する土壌コアを前記サンプル管（３６）内に収容することを特徴とする不攪乱大型土壌コア採取装置。
2. 前記回転動力部（２０）は、サンプル管（３６）を下端に着脱可能に取付ける支持軸（２５）の外側にドリル刃（４０）を下端に着脱可能に取付ける回転筒軸（２６）を同心状に軸承させて該回転筒軸（２６）と前記油圧モータ（２９）とを連動し、該回転筒軸（２６）の上部に設けた下部クラッチ（２８）と、前記支持軸（２５）に上下動可能に設けた可動スリーブ（３３ｃ）に連結して前記下部クラッチと分離・連結する上部クラッチ（３３ｄ）を操作する切換ハンドル（３３ａ）を有するクラッチ（３３）を設けたことを特徴とする請求項１記載の不攪乱大型土壌コア採取装置。
3. 前記支持軸（２５）の下端に取付けたサンプル管（３６）の内径と、該支持軸の外側に同心状に軸承した回転筒軸（２６）の下端にスパイラル刃（４０ａ）を有して下部に複数の堀削刃（４３）を装着して取付けた環状刃体（４２）の下端中心に設けた開口部（４１）とを同径に形成し、該環状刃体（４２）と前記サンプル管の下端とを接近して設けることを特徴とする請求項１記載の不攪乱大型土壌コア採取装置。
4. 前記リフト部（３）の下部両側には、前記枠体（７）の両側に具えた掛止受部（７ａ，７ａ）と係脱可能に固定する掛止部片（５１，５１）を具えた浮上防止装置（５０，５０）を設けたことを特徴とする請求項１記載の不攪乱大型土壌コア採取装置。

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