JP4583492B1

JP4583492B1 - 土壌改良器具

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Publication number: JP4583492B1
Application number: JP2009205516A
Authority: JP
Inventors: 泉徳江
Original assignee: 泉徳江
Priority date: 2009-08-19
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2029-09-07
Also published as: JP2011062081A

Abstract

【課題】庭木や街路樹などの樹木の手入れなどにも好適に用いられる、土壌の通気性、通水性を改良することを可能とする土壌改良器具を提供する。
【解決手段】圧縮空気供給装置に接続されるパイプ先端部に、圧縮空気の噴気口を備えたノズルを有し、噴気口より圧縮空気を噴出させて土壌を穴状に掘削する土壌改良器具において、略直線状のノズル外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される面積−パイプ外径を直径として算出される面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出せしめたノズルが用いられた土壌改良器具。ここでノズルは、好ましくは掘削方向を向いた直線上のパイプと略同一線上に位置され、また脱着可能な状態で用いられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、土壌改良器具に関する。さらに詳しくは、庭木、街路樹などの樹木が植栽されている土壌の通気性、通水性を改良することを可能とする土壌改良器具に関する。

庭木、街路樹などの樹木の根元に位置する土壌は、踏み固められたり、樹木の生育による根の生長などにより、経年的に土壌の通気性、通水性が悪化するようになる。土壌の通気性、通水性の悪化は、植物根への酸素あるいは水分の供給が不足するようになるため、樹木の生育にも悪影響を及ぼすこととなる。

かかる状態を解消するためには、樹木の根元に位置する土壌を掘りかえすことが考えられる。しかしながら、スコップなど先の鋭い硬質の器具により掘削する場合には、器具が植物の根に触れて根に傷害を与えることがあり、また街路樹の土壌改良作業に際しては、その根元に配置されているガス、電気、上下水等の各種配管などの土壌埋設物を破損する可能性が高い。

現在は、特許文献１に記載されている如き空気式土砂処理装置、具体的には先端部に噴射ノズルを有し、噴射ノズル側端部が地中に挿入される地中挿入管と、該地中挿入管の先端より所望の間隔を置いた位置の外周面に支持され、外向き先端側に広がるテーパ状の笠体と、前記地中挿入管に圧縮空気を供給する空気供給手段とを備えた空気式土砂処理装置を用いて、地中に地中挿入管を挿入した上で、噴射ノズルより圧縮空気を高圧で噴射し、地中に挿入された管部周囲の土砂をほぐすことにより、木の根の隙間まで傷をつけることなく、根茎掘り取り調査あるいは土壌改良による樹勢回復工事等の土砂処理が行われている。

かかる空気式土砂処理装置を用いての土壌改良処理により、
(1) 土壌に穴を開け、その部分の土壌を地表に導き出すことにより、単位面積当りの土壌密度を低下させる
(2) 土壌に穿った穴に土壌改良資材を充填することができ、そのことにより長期間にわたり土壌改良の効果を持続させ得る
(3) 噴出する圧縮空気が土壌に触れることにより、掘削部土壌表面の間隙を増やし、吸水性・通気性を高める
(4) 作業中の圧縮空気が土壌中に浸透するため、土壌中の根に酸素の供給をし易くする
などの効果を奏するものの、この文献記載の空気式土砂処理装置を用いての作業には、常時7〜8気圧の圧縮空気を送り続けることとなり、また必要とされる圧縮空気総量が最終的に多くなるため、例えば重量が1トン前後といった大型コンプレッサーを用いる必要があり、庭木や街路樹などの樹木の手入れなどでは、作業性に欠け、コンプレッサーの運搬も容易ではない。また、土の排出能力が高く、作業員への土の跳ね返りもひどいので、作業が進め難く、作業後には全身が返り土で汚れてしまうといった問題もある。

また、かかる空気式土砂処理装置は、ノズルの外径が一定であり、またその外径が直径30mm程度と太いため、大小の根が高密度で交錯する根元付近や、街路樹等に用いられている根元保護板の隙間からの、ノズルの挿入が困難である。さらに、ホースを含めた装置全体の重量が大きく、噴出する空気量が3.5〜4.0m³／分(3500〜4000 l／分)と多いため、ノズル外径の大きさと相俟って、その操作の難しさから太い根を傷つける可能性もある。太い根の傷害は、その部分から腐朽し始める場合が多く、結果的に木自体にダメージを与えることとなるため、土壌改良作業において特に注意が求められている。

特開２００６−２２５４７号公報特開昭６２−１３８１０３号公報

本発明の目的は、庭木や街路樹などの樹木の手入れなどにも好適に用いられ、土壌の通気性、通水性を改良することを可能とする土壌改良器具を提供することにある。

かかる本発明の目的は、圧縮空気供給装置に接続されるパイプ先端部に、圧縮空気の噴気口を備えたノズルを有し、噴気口より圧縮空気を噴出させて土壌を穴状に掘削する土壌改良器具において、ノズル外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出せしめ、掘削方向を向いた略直線状のパイプと略同一直線上に位置させたノズルが用いられた土壌改良器具によって達成される。ここでノズルは、好ましくは脱着可能な状態で用いられる。

本発明に係る土壌改良器具においては、外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出せしめたノズルを掘削方向を向いた略直線状のパイプと略同一直線上に位置させたものが用いられるため、土壌に挿入された、ノズルより上部のパイプ側面には、土壌との間にノズルの最大外径とパイプ外径との差に応じた空隙が形成され易くなり、その結果土壌中に噴出された圧縮空気の排気通路が確保され、ひいては土壌改良作業の効率が著しく改善されるといったすぐれた効果を奏する。また、ノズル端部をテーパー状とすることにより、植物根あるいは障害物を避けて土壌改良作業を進めることができる。

さらに、この土壌改良器具を用いた場合、25気圧程度の高圧力を瞬時にかけて使用することができるため、使用される圧縮空気総量は結果的に少なくなり、従来より用いられている空気式土砂処理装置等に比べて、用いられるコンプレッサー(圧縮空気供給装置)は、小型のもので対応可能となる。従って、庭木や街路樹の手入れなどにおいても、有効に用いることができる。また、空気排出時間が短くて足りるため、土の跳ね返りが少なく、作業性も向上するといった効果を奏する。一方、ノズルの最大径にあっても、従来用いられている土壌改良器具よりも細いため、金属製で移動が困難とされる根元保護板の隙間から、土壌改良器具のノズルを挿入して作業を進めることができる。

また、樹木の根元付近は根が太くかつ数が多い一方、根元から離れるほど根が細く数が少なくなる傾向があるため、根元付近に貫入するパイプ先端部に位置するノズルは、根が障害となって太いノズルは貫入不能であるので細いことが必要があり、一方根元から遠ざかるほど細い根が多くなるため、ノズルを太くすることができるといった作業上の要求があるが、着脱可能なノズルを用いることにより、パイプ全体を交換することなく、樹木の根元付近からその周辺まで、根の密度に応じてノズルの大きさを適宜変化させることができ、また用意する機材もコンパクトにできるといった効果を奏する。

このように、本発明に係る土壌改良器具を用いて土中に圧縮空気を供給することにより、従来に比して労力を著しく低減し、また作業性を高めた状態で、低減土壌中の酸素濃度を高め、植物の生育、生産力を向上させて品質を良くすることができ、また水はけの悪い土地における植物の根腐れなどを防止でき、深耕の役割を果たすことができる。

本発明に係る、外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させたノズルを有する土壌改良器具のノズルの一態様を示す斜視図である。本発明に係る、外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させたノズルを有する土壌改良器具のノズルの他の態様を示す斜視図である。図２に示される態様において、さらに長手方向に溝部を刻設したものを示す斜視図である。本発明に係る、外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させたノズルを有する土壌改良器具のノズルのさらに他の態様を示す斜視図である。図４に示される態様において、さらに円形リングを嵌合させたものを示す斜視図である。ノズルを有していない土壌改良器具の先端部分を示す斜視図である。

本発明に係る土壌改良器具は、圧縮空気供給装置に接続されるパイプ先端部に、圧縮空気の噴気口を備えたノズルを有し、そのノズル外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させるとともに、ノズルを掘削方向を向いた略直線状のパイプと略同一直線上に位置させたことを特徴とする。

本発明においてノズルとは、気体や液体のような流体の流れる方向を定めるために使用される中空管状の機械部品をいう。一般的にノズルは、流れる物質の流量、流速、方向、圧力といった流体の持つ特性をコントロールするために幅広く使用されている。

ノズルとしては、圧縮空気の噴気口を備え、その外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させたものが用いられる。噴気口は、ノズルの先端あるいは側面のいずれにも設けることができるが、土壌を掘削する際には好ましくはノズルの先端に設けられる。かかるノズルを用い、ノズルを土壌の掘削方向を向いた略直線状のパイプと略同一線上に位置させることにより、土壌に挿入された、ノズルより上部のパイプ側面には、土壌との間にノズルの最大外径とパイプ外径との差に応じた空隙が形成され易くなるため、土壌中に噴出された圧縮空気の排気通路が確保され、ひいては土壌改良作業の効率が著しく改善されるといったすぐれた効果を奏する。

従って、かかるノズルを用いない場合、あるいは外周部の最大外径がパイプ外径と同一である場合には、土壌に挿入されたパイプ側面と土壌との間に空隙が形成されないため、土壌中でノズルの噴気口から噴出された圧縮空気の地表に至るまでの排気通路が確保され難く、土壌の排出効率が下がってしまうようになる。ここで、膨出させる割合は、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上、好ましくは10以上となるようなものが用いられる。ここで、ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積は、ノズルを膨出させたことにより掘削可能となる土壌の断面積を示している。

なお、特許文献２には、先端側が矢先状をした先鋭形状のノズル部が設けられた空気噴気体に、給気管から圧縮空気が供給され、ノズル部で上向きに開口している噴気孔より圧縮空気が上方へ噴出される土壌改良作業部が記載され、第１図には給気管あるいは空気噴気体の外径よりも外周部の最大外径が大きいノズル部が開示されている。しかしながら、ノズル部は、本発明如く土壌の掘削方向を向いた、地表まで続く略直線状のパイプと略同一直線上に位置しているものではないため、土壌に挿入された、ノズルより上部のパイプ側面には、土壌との間にノズルの最大外径とパイプ外径との差に応じた空隙が形成されるといた技術的思想はそこには全くない。従って、土壌中に噴出された圧縮空気の排気通路が確保され、ひいては土壌改良作業の効率が著しく改善されるといった本発明の奏するすぐれた効果は全く達成することができない。

また、ノズルとしては、少なくとも一方の端部がテーパー形状を有するものが好ましく、さらに好ましくは両端部がテーパー形状を有するものが用いられる。ノズル端部をテーパー形状を有するものとすることにより、植物根あるいは障害物を避けて土壌改良作業を進めることができる。従って、かかるテーパー部の角度、すなわちテーパー部の側面同士が構成する部分円錐面の頂角は、120°以下、好ましくは90°以下であることが好ましい。パイプと接続されるノズル端部のテーパー部の角度は、より鋭くすることが好ましく、特に好ましくは60°以下とされる。これにより、ノズル先端部およびノズル膨出部により押し分けられた根が、これらの通過後に元の位置に戻ることによって、ノズルの引き抜き時に障害となる状況を緩和することが容易となる。一方、ノズル先端部のテーパー部の角度は、鋭すぎると掘削力が低下してしまうため、60°以上であることが好ましい。

本発明の実施態様について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の基本的な態様の斜視図であって、圧縮空気供給装置(図示せず)に接続されるパイプ１の先端部に、圧縮空気の噴気口２を備え、外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出させたノズル３が設けられている。かかるパイプ外径よりも大きくなるように形成された膨出部分は、中実であっても中空であってもよく、これは本態様に限定されない。本態様においてノズル断面は円形、だ円形または多角形の柱状体または筒状体であり得、好ましくは三角形以上の柱状体が用いられる。かかる柱状体としては、市販されているナットをパイプ先端の外周部に嵌合させて用いることもできる。

図２に示された態様にあっては、ノズル両端が鋭角を示すテーパー形状を有している。すなわち、膨出部分はノズル３の先端部から順次径を大きくした後順次径を小さくした、長手方向に山型形状となっている。

図３に示された態様にあっては、図２に示された態様の山型形状の膨出部分に対し、その長さ方向に１条または複数条の溝４が刻設されている。このような溝を形成することで、土壌へのノズル挿入時における抵抗をさらに低減させることができる。

また、図４に示された態様にあっては、ノズル先端部に膨出部分として柱状体５、５’、５’’、５’’’が形成されていて、柱状体の先端はノズル噴気口２よりも先に延出されている。かかる態様によれば、図１〜３の態様に比べて、掘削力をアップさせることが可能となる。このように、柱状体は掘削する土壌をほぐすことなどを目的として設けられるものであり、その数は特に限定されない。ここで柱状体は、柱状体間に入り込んだ根を切断するために、好ましくはその先端部が図４に示される如く尖っている態様のものが用いられる。

図５に示された態様にあっては、図４に示された態様の柱状体５，５’，５’’，５’’’をリングに嵌め込んだ形状となっている。リングは、柱状体が嵌合するものであれば、その形状は特に限定されず、円形のもののほか、多角形のものも用いられる。柱状体にリングを嵌合させることにより、さらなる掘削力の向上を望むことができる。また、リングの存在とは別に、柱状体先端部を図５の如き態様とすることにより、土壌を噴出口近くに集めることができる。

ノズル形状については、これらの実施態様に限定されるものではないが、好ましくは土壌への挿入のし易さから、図４に示される如き形状のノズルを有するものが用いられる。

圧縮空気供給装置としては、コンプレッサーなど、一般的に5気圧程度と一般圧力ものから30気圧程度と高圧力のものまで、(圧縮)空気を供給する装置として市販されているものをそのまま用いることができる。ここで、庭木、街路樹などの樹木が植栽されている土壌や、野菜、果物を栽培しているハウス内などでは、好ましくは作業性の観点から10〜25気圧程度の高圧力で150〜80L／分の圧縮空気の供給を可能とする、例えば20kg前後と軽量の圧縮空気供給装置が用いられる。

圧縮空気供給装置に接続されるパイプは、略真っ直ぐな形状(直線状)のものであればその材質は特に限定されず、内側からの高圧に耐えることが可能であり、かつ外側からのこすれや衝撃に耐え得る強度を持つ材質のものが用いられる。また、その長さあるいは外径は、改良対象となる土壌の状態によって適宜設定されうるが、例えば90〜160cmの長さで、6〜10mm程度の外径のものが用いられる。

このパイプ先端部には、圧縮空気の噴気口を備えたノズルが、略直線状のパイプと略同一直線上に取り付けられる。パイプへのノズルの取付は、溶接などによって着脱不可能な状態で行うこともできるが、好ましくは着脱が可能な取り付け方法、例えばネジ込み式などの方法により行われる。ノズルを取り外し可能とすることで、パイプ全体を交換することなく、樹木の根元付近からその周辺まで、根の密度に応じてノズルの大きさを適宜変化させることができ、また用意する機材もコンパクトにすることができる

パイプと圧縮空気供給装置との接続は、例えばホースなどの管状体に、好ましくはボールコックなど圧縮空気の排出を制御する栓を介在させたものを用いて行われる。

ノズル後方のパイプには、圧縮空気噴射時に飛散する土の飛散を抑え、噴出される土壌飛散防止用カバーを設けることができる。かかるカバーとしては、ノズル方向に広がる笠状のものや、パイプ先端部に向かって鍔部を有する椀状のもの、好ましくは椀状のものが用いられる。いずれの形状についても、上部への土砂の飛散を防止することができるが、椀状の土壌飛散防止用カバーを用いることにより、笠状のものでは横方向に飛び散っていた土砂を、ノズルを挿入した穴の周辺に集めることができる。

以上の構成よりなる土壌改良器具を用いての土壌改良作業は、ノズルを土壌中に突き刺したうえで、圧縮空気供給装置を用いて圧縮空気を噴射し、ノズル先端部の噴気口付近の土壌をほぐすといった動作を繰り返すことにより行われる。このとき、噴気口より排出された空気はパイプ側面を通って地上へ排出され、これと共にほぐされた土壌の一部も地表へと吹き上げられ、地中の土壌密度を低くすることとなる。

次に、実施例について本発明を説明する。

実施例１
図１に示される態様のノズル(ノズルの噴気口径；2.35mm、パイプ外径；6.35mm、ノズル最大外径；11.5mm、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口断面積=16.65)が、略直線状のパイプと略同一直線上にセットされた土壌改良器具を用い、日立工機製エアコンプレッサEC1443Hを用いて、圧力25〜10気圧の圧縮空気を噴気して土壌改良作業を行い、地下90cmまで掘削を行った。作業翌日に樹木への吸水を行ったところ、作業前に比べて著しく水はけが改善されていることが確認された。

実施例２
図３に示される態様のノズル(ノズルの噴気口径；2.50mm、パイプ外径；9.0mm、ノズル最大外径；15.0mm、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口断面積=23.04)が、略直線状のパイプと略同一直線上にセットされた土壌改良器具を用い、実施例１と同様に土壌改良作業を行い、地下50cmまで掘削を行った。作業翌日に樹木への吸水を行ったところ、作業前に比べて著しく水はけが改善されていることが確認された。

実施例３
図３に示される態様のノズル(ノズルの噴気口径；2.50mm、パイプ外径；9.0mm、ノズル最大外径；20.0mm、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口断面積=51.04)が、略直線状のパイプと略同一直線上にセットされた土壌改良器具を用い、実施例１と同様に土壌改良作業を行い、地下50cmまで掘削を行った。作業翌日に樹木への吸水を行ったところ、作業前に比べて著しく水はけが改善されていることが確認された。

実施例４
図４に示される態様のノズル(ノズルの噴気口径；2.50mm、パイプ外径；9.53mm、ノズル最大外径；15.0mm、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口断面積=21.47)が、略直線状のパイプと略同一直線上にセットされた土壌改良器具を用い、実施例１と同様に土壌改良作業を行い、地下150cmまで掘削を行った。作業翌日に樹木への吸水を行ったところ、作業前に比べて著しく水はけが改善されていることが確認された。

参考例
図１，３および４に示される態様のノズルを用いて、根元保護板の隙間より樹木の土壌改良作業を行い、５ヶ月後に樹木の勢い(樹勢)を確認したところ、作業前に比べて明らかに樹勢が良くなっていることが確認された。このことは、本発明に係る土壌改良器具を用いることにより、土壌改良を効果的に行うことができることを示している。

本発明に係る土壌改良器具は、庭木、街路樹などの樹木に加えて、野菜あるいは果物を栽培する温室、ハウス内、植木鉢の中、畑地の畝など植物が根を伸ばす場所に使用される土壌改良器具として、幅広く用いることができる。

１パイプ
２噴気口
３ノズル
４溝
５，５'，５''，５''' 柱状体
６リング

Claims

圧縮空気供給装置に接続されるパイプ先端部に、圧縮空気の噴気口を備えたノズルを有し、噴気口より圧縮空気を噴出させて土壌を穴状に掘削する土壌改良器具において、ノズル外周部の最大外径をパイプ外径よりも、(ノズル最大外径を直径として算出される円の面積−パイプ外径を直径として算出される円の面積)／ノズル噴気口面積が、5以上となるように膨出せしめ、掘削方向を向いた略直線状のパイプと略同一直線上に位置させたノズルが用いられることを特徴とする土壌改良器具。
ノズル片端部または両端部がテーパー形状を有する請求項１記載の土壌改良器具。
ノズル断面が円形、だ円形または多角形の柱状体または筒状体である請求項１または２記載の土壌改良器具。
ノズルが、長手方向に溝部を刻設したものである請求項２記載の土壌改良器具。
ノズルが、先端部に柱状物を配し、柱状物の先端が噴気口より先に延出されたものである請求項１または２記載の土壌改良器具。
さらに、柱状物の先端に、リングを嵌合せしめた請求項５記載の土壌改良器具。
ノズルが、パイプ本体から脱着可能である請求項１記載の土壌改良器具。
パイプに、椀型の噴出土壌飛散防止用カバーを取り付けた請求項１記載の土壌改良器具。
請求項１乃至８のいずれかに記載の土壌改良器具に用いられるノズル。
請求項１乃至８のいずれかに記載の土壌改良器具を用い、圧縮空気供給装置を用いて10〜25気圧の圧縮空気を噴射して土壌改良を行うことを特徴とする土壌の改良方法。