JP5334075B1 - 表土除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】除染のための水田の表土の除去を効率的に行える表土除去装置を提供する。
【解決手段】表土除去装置１００は、平行な一対のレールＲの上を走行する。表土除去装置１００は、レールＲ上を走行する車輪１６０をその下部に備えた本体１１０を持つ。本体１１０の下方には、水平刃が設けられる。水平刃は制御部１７０の制御により上下方向、水平方向に移動可能であり、また軸１１１Ｃ周りに回転可能である。表土除去装置１００はレールＲを前後しながら、その下端を土壌に刺し込んだ水平刃により表土を削り取る。
【選択図】図３

Description

本発明は、主に、水田や畑などの土壌の表土に含まれる放射性物質を除去することを目的とした、土壌の表土の除去を行うための技術に関する。

例えば原子力発電所の事故が起こると、大量の放射性物質が大気中に拡散する。拡散した放射性物質は、主に雨雪に付着して地上に落下する。放射性物質は、例えば、水田、畑などの農地の土壌にも落下する。
そのような場合、除染と呼ばれる放射性物質の除去の作業を行う必要が生じる。土壌に落ちた放射性物質が風で舞い飛んだり、或いは土遊びを子供が行ったなどの理由で人体に取り込まれると、人体に悪影響が生じる可能性があるからである。農地に落下した放射性物質は、そこで育てられる農作物に吸収され、農作物を介して経口で人体に取り込まれるおそれがあるから、特に農地である土壌については、除染の作業を行う必要性が高い。

土壌の除染の一手法として、表土の削り取りがある。放射性物質は、土壌のうち地表から数ｃｍから十数ｃｍ程度の部分にとどまることが多いから、その範囲の表土を土壌から削り取ることで土壌から表土ごと放射性物質を除去できる。削り取った後の土壌は、その下の土と入れ換えられる場合も、また他の場所に廃棄される場合もあるが、いずれにせよ、表土の削り取りの作業は必要となる。

しかしながら、土壌の表土の削り取りを効率良く行うための適当な手段というのは現状存在しない。特に土壌が水田や畑の場合には土壌が軟弱で重機の乗り入れが難しいこともあり、人出に頼るしか手段がないというのが実際のところである。

本願発明は、土壌の表土を効率的に除去するための方法を提供することをその課題とする。

上述の課題を解決するため、本願発明者は以下の発明を提案する。本願発明者が提供するのは、表土除去装置、撮像装置、そして表土除去方法である。

本願発明による表土除去装置は、土壌に敷設される所定の間隔の一対の平行なレールの上を走行することができるようにされた、土壌の表土を削り取る表土除去装置である。そしてこの表土除去装置は、一対の前記レールの上を走行する一対の走行手段と、前記走行手段にわたして設けられ、前記走行手段が一対の前記レールの上を走行するのに伴って、前記レールに沿って前後に移動するようになっている本体と、前記本体の下に設けられた、上下動可能であり、下方向に移動してその先端を土壌の表土に挿入した状態で、一対の前記レールの間の土壌の表土を削り取ることができるようにされた削り取り手段と、を備えてなる。
この表土除去装置は、一対のレールの上を走行し、そして一対のレールの間の土壌の表土を除去する。一対のレールの上を走行する表土除去装置であれば、一対のレールに表土除去装置の重さを分散できるので、水田や畑等の軟弱で重機の乗り入れが難しい土壌にも持ち込める可能性が高い。より重さの分散を行いたいのであれば、一方又は双方のレールの下に板を敷設するなどすれば、表土除去装置を用いることができる可能性が益々広がる。
このような表土除去装置を用いれば、人手に頼るのに較べれば遥かに効率的に、土壌の表土を除去することができるようになる。

本願の表土除去装置で表土を除去する対象となるのは、例えば水田、畑である。その他、スポーツ目的のグラウンド、更地の空き地等も本願の表土除去装置で表土を除去する対象となりうるが、コンクリートやアスファルトなどでその表面を覆われている場合には対象とならない。
水田、畑といった農作物を育てることが目的となっている土壌は、上述したように除染の優先度が高いが、それら土壌は比較的平らで、その表面が水平であることが多いから、レールの上を走行する本願の表土除去装置を用いるに向いている。本願の表土除去装置を用いて除去される土壌の表土は、平行な一対のレールの間の略矩形の形状である。水田、畑は畔などによって矩形に区画されていることが多いから、一つの区画を挟む平行な畔のそれぞれに隣接してレールを配することにより、効率良く表土の除去を行えることが多いので、本願の表土除去装置を用いた場合の相性が良い。

前記削り取り手段は、前記レールの方向に対してその向きを可変とされていてもよい。これにより表土の削り取りを様々な方向から行えるとともに、削り取った表土を所望の位置に集めることもできるようになる。削り取り手段の向きの変更は、例えば、所定の軸を中心とした旋回であってもよい。
前記削り取り手段は、前記本体の幅方向に移動可能となっていてもよい。これにより、一対のレール幅方向の任意の部分の表土の削り取りが実現できることになる。
本願発明における削り取り手段は、上下動可能であり、また、場合によっては、レールの方向に対してその向きを可変とされ、及び／又は、本体の幅方向に移動可能となっている。これらの削り取り手段の制御は、その一部又はすべてを操作者の操作によって行うことができるし、その一部又はすべてを例えばコンピュータを用いて自動で行うことができる。自動での制御の割合を増やせば、人手によっては殆ど実現することが不可能な、表土の削り取りの作業の２４時間化の実現に近づく。除染が必要な状況であれば、その作業の早い進捗は非常に望ましいのでその効果は大きい。

本願発明の表土除去装置の削り取り手段は、上下動可能であり、下方向に移動してその先端を土壌の表土に挿入した状態で、一対の前記レールの間の土壌の表土を削り取ることができるようにされていれば、その構成を問わない。
例えば、前記削り取り手段は、水平方向に長くその下端で前記表土を削り取ることのできる水平刃であってもよい。このような削り取り手段は、広い面積の表土を削り取ることに向いている。
前記削り取り手段は、垂直方向に長くその下端で前記表土を削り取ることのできる垂直刃であってもよい。このような削り取り手段は、特に、削り取り手段が、レールの方向に対してその向きを可変とされ、また本体の幅方向に移動可能となっている場合には、表土の一定の幅を線状（直線状に限らず、ジグザグ、曲線状、或いはその組合せを含む。）に削り取るのに向いている。これは、次のような場合に役立つ。上述のように、放射性物質は、土壌の表面の数ｃｍから十数ｃｍ程度の範囲に留まるのが通常である。安全を見て、本願の表土除去装置では、表土として例えば土壌の表面から１５ｃｍ程度の範囲を表土として削り取る。しかしながら、より深く土壌の中に放射性物質が入り込む場合がある。それは、特に土壌が水田であるときにおける土壌の表面にクラックが存在する場合である。そのような場合には、クラックの中に入り込んだ放射性物質は、土壌の表面から２０ｃｍ或いはそれ以上、深く入り込む。垂直刃である削り取り手段は、そのようなクラックを含む任意の幅の表土を、クラックに追随して削り取ることができる。これにより、特に土壌が水田である場合における放射性物質の除去をより精度よく行えるようになる。この場合には、垂直刃である削り取り手段で削り取られる、安全を見ての例えば２５ｃｍの深さの土壌が、削り取られるべき表土となる。
削り取り手段が垂直刃である場合、前記垂直刃は、削り取った前記表土がそれに沿って上がってくるような形状となっていてもよい。この場合、表土除去装置は、前記垂直刃に沿って上がってきた前記表土を受ける土受けを備えていてもよい。これにより、削り取った表土を表土除去装置の例えば本体に溜めておけるようになる。

表土除去装置は、また、前記本体の幅方向に沿って移動できるようにして前記本体に取付けられ、前記表土の撮像を行いその画像についてのデータを得ることができるようになっている撮像手段、を備えていてもよい。
上述のように、本願発明による表土除去装置は、土壌の表面に存在するクラックを含む任意の幅の表土を、クラックに追随して削り取る場合がある。そのような表土の除去を行う場合には、上述の如き撮像手段により予め、表土の画像についてのデータを得ておけば、そのデータに基づいて把握されるクラックの位置の情報に基いて、表土除去装置の自動的な運転により、クラックを含む任意の幅の表土を、クラックに追随して削り取ることができるようになる。
この場合、表土の画像についてのデータに基いて、クラックの位置の情報を得る過程は、人力により行なっても良いし、例えば、表土の画像からクラックの画像を画像処理技術を用いて例えばコンピュータを用いた抽出により自動的に行なっても良い。後者の場合、そのコンピュータは、表土除去装置に含まれている場合もあるし、表土除去装置の外部に含まれる場合もある。コンピュータが表土除去装置の外にある場合には、撮像手段により得られた表土の画像についてのデータは、例えば可搬の記録媒体により、或いは無線により、撮像手段から外部のコンピュータに運ばれる。

上述のように、本願発明の表土除去装置は撮像手段を備えている場合がある。
他方、表土除去装置に撮像手段を設ける代わりに、以下のような撮像装置と、撮像手段を設けない表土除去装置とを組み合わせて用い、撮像装置で得た表土の画像についてのデータに基いて、撮像手段を備える表土除去装置の場合と同様にして得たクラックの位置の情報により、撮像手段を有さない表土除去装置を自動運転することが可能となる。
その場合の撮像装置の一例は、土壌に敷設される所定の間隔の一対の平行なレールの上を走行することができるようにされた、土壌の表土を削り取る撮像装置であって、一対の前記レールの上を走行する一対の走行手段と、前記走行手段にわたして設けられ、前記走行手段が一対の前記レールの上を走行するのに伴って、前記レールに沿って前後に移動するようになっている本体と、前記本体の幅方向に沿って移動できるようにして前記本体に取付けられ、一対の前記レールの間の前記表土の撮像を行いその画像についてのデータを得ることができるようになっている撮像手段と、を備えてなる、撮像装置である。

本願発明者は、また、以下の表土除去方法をも提供する。
その表土除去方法は、所定の間隔の一対の平行なレールを土壌に敷設する過程と、一対の前記レールの上を走行する一対の走行手段と、前記走行手段の上に設けられ、前記走行手段が一対の前記レールの上を走行するのに伴って、前記レールに沿って前後に移動するようになっている本体と、前記本体の下に設けられた、上下動可能であり、下方向に移動してその先端を土壌の表土に挿入した状態で、一対の前記レールの間の前記土壌の表土を削り取ることができるようにされた削り取り手段と、を備えた表土除去装置を、前記レールの上を走行させる過程と、前記削り取り手段を下方向に移動させ、その先端を土壌の表土に挿入した前記削り取り手段で、前記土壌の表土を削り取る過程と、を含んでいる表土除去方法である。
このような表土除去方法を用いれば、人手に頼るのに較べれば遥かに効率的に、土壌の表土を除去することができるようになる。

本願の表土除去方法では、一対の前記レールを土壌に敷設する過程に先立って、前記レールが敷設されることが予定された部分の少なくとも一部に板を敷設する過程を含んでいても良い。板をレールの下に敷設することで、土壌が軟弱な場合であっても本願の表土除去装置を用いることができるようになる。

本願の表土除去方法は、前記削り取り手段が、前記レールの方向に対してその向きを可変とされ、前記本体の幅方向に移動可能とされ、且つ垂直方向に長くその下端で前記表土を削り取ることのできる垂直刃となっているとともに、前記表土除去装置が、前記削り取り手段の前記レールの方向に対する向きと、前記本体の幅方向における位置と、前記表土除去装置の前記レール上における位置とを制御する制御手段を備えている場合に、一対の前記レールの間の土壌のうち、その表土の削り取りを行う予定の範囲である対象範囲について撮像を行うことで、前記対象範囲についての画像データを得る過程と、前記画像データから、前記対象範囲に存在するクラックの位置を特定する情報であるクラック情報を生成する過程と、前記クラック情報を用いて、前記制御手段が、前記表土除去装置の前記レール上における位置と、前記削り取り手段の前記削り取り手段の前記レールの方向に対する向き、及び前記本体の幅方向における位置とを変更しつつ、前記削り取り手段がその下端で、前記クラックの部分を含む所定幅の表土の削り取りを行うようにする過程と、を含んでいてもよい。
この方法によれば、クラックを含む任意の幅の表土を、クラックに追随して削り取ることができ、且つその作業を自動化することができる。

本発明の第１実施形態における表土除去装置が使用される土壌を模式的に示す平面図。 図１に示した土壌に板とレールを敷設した状態を示す平面図。 本発明の第１実施形態の表土除去装置の全体構成を示す平面図。 図３に示した表土除去装置のＡ−Ａ断面図。 図３に示した表土除去装置の水平刃の断面図。 図３に示した表土除去装置のＢ−Ｂ断面図。 図３に示した表土除去装置の垂直刃としての軸の斜視図。 図３に示した表土除去装置のＣ−Ｃ断面図。 図３に示した表土除去装置で撮像される土壌の表面の画像の一例を概念的に示す図。

以下、本発明の好ましい第１及び第２実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態の説明において、共通の対象には同一の符号を付すこととし、また、重複する説明は場合により省略することとする。

≪第１実施形態≫
第１実施形態の表土除去装置について説明するために、同表土除去装置によって表土を削り取られる土壌について説明する。
この実施形態で表土を削り取られる土壌は、コンクリートやアスファルトなどでその表面を覆われていない、土や砂が露出した土壌である。スポーツ目的のグラウンド、更地の空き地、畑等の土壌にも、この実施形態の表土除去装置を適用することができるが、この実施形態でその表土を削り取られる土壌は水田５００である。水田５００は水が抜かれており、その乾燥した表面にはクラックが存在する。
図１に示したように、水田５００は、縦横に走る畔５１０によって区画されている。水田５００のそれぞれは略平らで略水平であり、畔５１０は、水田５００よりも数十ｃｍ程高くなっている。

表土除去装置は、例えば、図２のように配されたレールＲの上に配して用いられる。
図２に示されたレールＲは、レールＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の４本であるが、表土除去装置が一度に使うレールＲはこのうちの隣接する２本である。図２の例であれば、レールＲ１とレールＲ２の組、レールＲ２とレールＲ３の組、レールＲ３とレールＲ４の組が、本願発明でいう一対のレールＲとなりうる。一対のレールＲは平行である。
一対のレールＲは、レールＲ１とレールＲ２の組のように隣り合う畔５１０と畔５１０の幅いっぱいに畔５１０を跨がないように配されていても良いし、レールＲ２とレールＲ３の組のように畔５１０を跨ぐように配されていても良いし、レールＲ３とレールＲ４の組のように畔を跨がず且つ隣り合う畔５１０と畔５１０との幅いっぱいでなく配されていても良い。
一対のレールＲ間の距離は原則として、後述する表土除去装置の右側と左側の車輪間の距離に等しくされる。そうなるように、隣り合うレールＲの距離は適宜調整される。図２におけるレールＲ１とレールＲ２の距離、レールＲ２とレールＲ３の距離、レールＲ３とレールＲ４の距離はそれぞれ異なるものとなっているが、これら３つの距離は、使用される表土除去装置の右側と左側の車輪間の距離に応じて適宜調整されるのが原則である。もっとも、表土除去装置の右側と左側の車輪間の距離が調節可能である場合には、レールＲ１とレールＲ２の距離、レールＲ２とレールＲ３の距離、レールＲ３とレールＲ４の距離は必ずしも一定である必要はない。
一対のレールＲによって挟まれた部分が、土壌の表土を除去される範囲となる。この実施形態では、レールＲがその長さ方向において畔５１０を跨ぐ部分においては、畔５１０に切欠き５２０を設けることにより畔５１０とレールＲとが干渉することを防いでいる。もっとも、畔５１０を跨がないようにレールＲを配するようにすることも可能である。

レールＲの下には板Ｂが配されている。板ＢはレールＲが敷設される前にレールＲが敷設されることが予定された部分に予め敷設される。板Ｂは、レールＲの上を走行する後述する表土除去装置の重さがレールＲを介して直接土壌の表土に掛かることを防止する役割を担っている。板Ｂの存在により、レールＲの上を表土除去装置が走行してもレールＲが土壌に沈み込むことを避けられる。
板Ｂの素材は、例えば、ＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック）である。板Ｂの幅はレールＲの土壌への沈み込みを防止する機能が果たせる範囲で適宜に決定することができる。板Ｂはこの実施形態では、畔５１０の切欠き５２０の部分を除いた部分に存在することとなっているが、切欠き５２０の幅をより広くすることにより、切欠き５２０の部分にも板Ｂが存在するようにすることも可能である。また、この実施形態では、切欠き５２０の部分を除いたレールＲすべての部分の下に板Ｂが存在しているが、土壌が強固なことが当初から判っている場合等の事情がある場合には、その部分には板Ｂを敷設することを要しない。つまり、板ＢはレールＲの下の全部か、或いは必要な部分に配することができる。また、一連の或いは一本のレールＲの下にある板Ｂは、一枚物であっても良いし、複数枚で構成されていても良い。

図３〜図８にこの実施形態による表土除去装置１００の構成を示す。
図３の平面図にあるように、表土除去装置１００は本体１１０を備えている。本体１１０は丈夫な金属製であり、概ね平面視矩形形状をしている。本体１１０の幅（図３における左右方向）は対になるレールＲを跨ぐ程度とされている。
本体１１０には、３つの孔１１１、１１２、１１３が設けられている。孔１１１、１１２、１１３はそれぞれ、本体１１０の幅方向に設けられており、その長さは一対のレールＲを略跨ぐ程度とされている。この実施形態の３つの孔１１１、１１２、１１３は、すべて矩形であり、その幅と長さはすべて同一とされているが、その形状、幅と長さが同一でなくても良いのは当然である。

孔１１１の幅方向の両側には、移動機構１１１Ａが設けられている。 孔１１２の幅方向の両側には、移動機構１１２Ａが設けられている。また、孔１１３の幅方向の両側には、移動機構１１３Ａが設けられている。
移動機構１１１Ａの上には、移動ブロック１１１Ｂが設けられている。移動機構１１２Ａの上には、移動ブロック１１２Ｂが設けられている。また、移動機構１１３Ａの上には、移動ブロック１１３Ｂが設けられている。
なお、移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａと、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂとは、本体１１０の下方など本体１１０の適当な部分に設けられていれば足りる。
移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａはそれぞれ、それらの上に設けられた移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂを、本体１１０の幅方向の任意の位置に移動させる機能を有している。移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａはいずれも公知のもので良く、例えば、チェーン、ラックとピニオン、油圧シリンダ等適当なもので構成することができる。移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａはすべて同じように構成されていても良いし、またそれぞれ異なるものであっても良い。

移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂはそれぞれ、移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａの機能により、孔１１１、１１２、１１３に沿って、移動できるようになっている。その移動の方向は、図４、６、８でそれぞれ、ＸＡ、ＸＢ、ＸＣで図示されている。
移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂはそれぞれ、金属製の箱であり、それぞれ軸１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃにより貫通されている。軸１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃを支持するというのが移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂの主な機能である。軸１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃの下端は、孔１１１、１１２、１１３を下方に貫いて本体１下側に露出している。軸１１１Ｃ、１１２Ｃ、１１３Ｃは、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂが移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａの機能によって孔１１１、１１２、１１３の長さ方向に沿って移動するのに伴って、孔１１１、１１２、１１３を貫通したままの状態で、孔１１１、１１２、１１３の長さ方向に沿って、つまり本体１１０の幅方向に移動可能である。移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａによる移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂの移動の制御は、後述のように制御部が行う。
移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂはまた、それを貫く軸１１１Ｃ、１１２Ｃを、それらの長さ方向への移動が可能な状態で、換言すればそれらを上下方向に移動させられるようにして、保持している。軸１１１Ｃ、１１２Ｃを上下方向の任意の位置で位置決めできるというのも、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂの機能である。この場合の軸１１１Ｃ、１１２Ｃの移動の方向は、図４、６でそれぞれ、ＹＡ、ＹＢで図示されている。軸１１１Ｃ、１１２Ｃの上下移動の制御は後述するように制御部が行う。軸１１１Ｃ、１１２Ｃの上下移動の制御のために、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂには、ラックとピニオン等の必要な手段が設けられている。
移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂはまた、それを貫く軸１１１Ｃ、１１２Ｃを、それら軸１１１Ｃ、１１２Ｃの長さ方向における軸周りに回転させられるようにして、保持している。軸１１１Ｃ、１１２ＣをレールＲに対して任意の角度で位置決めできるというのも、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂの機能である。この場合の軸１１１Ｃ、１１２Ｃの回転の方向は、図４、６でそれぞれ、ＺＡ、ＺＢで図示されている。軸１１１Ｃ、１１２Ｃの回転の制御は後述するように制御部が行う。軸１１１Ｃ、１１２Ｃの回転は、軸１１１Ｃ、１１２Ｃの外周に軸１１１Ｃ、１１２Ｃと同軸の歯車を設けるとともに、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂにその歯車と噛み合う歯車を設けること等により実現できる。
また、移動ブロック１１２Ｂの周囲には、移動ブロック１１２Ｂを囲むようにされた上方の開放された受け箱１２０が設けられている。

上述のように軸１１１Ｃは、本体１１０の幅方向に移動可能であり、上下に移動可能であり、またレールＲに対する角度が可変である。軸１１１Ｃは、この実施形態では円筒形の管であり、図４に示されたようにその下端に水平刃１３０が設けられている。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。
水平刃１３０は、水平方向に長く、その断面形状は、図５に示したようにやや湾曲しており、軸１１１Ｃが下方向に移動したときにその先端が土壌の表土に刺さるようになっている。水平刃１３０は、土に刺さったその下端で、軸１１１Ｃが回転する、軸１１１Ｃが本体１１０の幅方向に移動する、或いは後述するようにして表土除去装置１００がレールＲ上を走行したときに、表土を削り取ることができるようなものとなっている。軸１１１Ｃの回転、軸１１１Ｃの本体１１０の幅方向での移動、表土除去装置１００のレールＲ上の走行は、２つ以上が同時に行なわれることがあり得る。
水平刃１３０は大きな面積の表土を一気に削り取るのに適している。水平刃１３０で削り取る表土の深さは、適宜決定することができるが、例えば１０〜１５ｃｍ程度である。

軸１１２Ｃ付近の構成を、図３のＢ−Ｂ断面図である図６を参照して説明する。
上述のように軸１１２Ｃは、本体１１０の幅方向に移動可能であり、上下に移動可能であり、またレールＲに対する角度が可変である。図７に示したように、軸１１２Ｃは、その上方は円筒形の管であり、その下方はヘラ状に構成され湾曲している。
軸１１２Ｃは、垂直方向に長く、下方向に移動したときにその先端が土壌の表土に刺さるようになっている。軸１１２Ｃは、土に刺さったその下端で、軸１１２Ｃが回転する、軸１１２Ｃが本体１１０の幅方向に移動する、或いは後述するようにして表土除去装置１００がレールＲ上を走行したときに、表土を削り取ることができるようなものとなっている。軸１１２Ｃの下端のヘラ状の部分で削り取られた表土は、軸１１２Ｃの上方の管状の部分を登っていき、その上端からあふれるようになっている。軸１１２Ｃの内部に、削り取られた表土を上方へ移動させるための手段を設けても良い。軸１１２Ｃの上方からあふれた表土は、受け箱１２０の中に落ち、そこに貯められるようになっている。軸１１２Ｃは、本願で言う垂直方向に長い垂直刃の機能を事実上有している。軸１１２Ｃの回転、軸１１２Ｃの本体１１０の幅方向での移動、表土除去装置１００のレールＲ上の走行は、２つ以上が同時に行なわれることがあり得る。
軸１１２Ｃは表土の一部を狭い幅で削り取るのに適している。軸１１２Ｃは例えば、土壌の表面に生じたクラックを含む細い幅の表土を削り取るのに向いている。軸１１２Ｃで削り取る表土の深さは、水平刃１３０で削り取られる表土の深さよりも一般的には深い範囲で適宜決定されれば良いが、その深さは例えば２０ｃｍ程度である。

上述のように軸１１３Ｃは、本体１１０の幅方向に移動可能である。軸１１３Ｃは、この実施形態では円筒形の管であり、図８に示されたようにその下端にカメラ１４０が設けられている。図８は、図３のＣ−Ｃ断面図である。
カメラ１４０は、ごく一般的なデジタルカメラである。カメラ１４０は、撮像素子とレンズを少なくとも備えており、また必要に応じて照明も備えている。カメラ１４０は、土壌の表面を撮像できるようになっており、必ずしもこの限りではないがこの実施形態では下向きにして、軸１１３Ｃの下端に設けられている。カメラ１４０は、撮像した画像についてのデータを生成するようになっている。
カメラ１４０は、一対のレールＲの間の略レールＲ間の幅一杯の撮像が可能とされ、レールＲの長さ方向における一定の範囲を撮像できるようになっている。
カメラ１４０は例えば、静止画を撮像するようになっていても良い。この場合、例えば、図９に示したように、カメラ１４０は、網掛けした撮像範囲１４１の撮像を行い、次いで、その図９における右隣の撮像範囲の撮像を行い、次いで、その右隣の撮像を行い…と、図９における右側のレールＲの手前まで撮像を行う。かかる撮像の過程ではカメラ１４０は、移動ブロック１１３Ｂの移動に伴って移動する軸１１３Ｃの移動に伴って図９中左から右に移動し、移動しながら、或いは適宜の位置で止まって静止画を撮像する。次に、カメラ１４０は、図９における下向きに移動する。かかる移動は、表土除去装置１００がレールＲの上を下向きに走行することにより実現される。そしてカメラ１４０は、図９における右側のレールＲの直ぐ左側の部分の撮像を行い、その左隣、その左隣…、と順に撮像していく。次にカメラ１４０は、図９におけるその下側の段、その下側と順に撮像していく。このとき、図９に示したように、隣接する画像の縁部同士を幾らか重ねて撮像することとすれば、レールＲに挟まれた土壌の表面のうちの複数回に分けて撮像された範囲（例えば矩形の範囲）についての切れ目ない大きな画像のデータを得られたのと同様の結果を得られる。
もっとも、上述の場合と同様のカメラの移動を行いながら、カメラ１４０で動画の撮像を行なっても、同様の結果を得られる。
得られた画像のデータは後述する制御部に送られるようになっている。

本体１１０の下には、車輪１６０が設けられている。車輪１６０は、レールＲの上に載り、レールＲの上を走行するものである。車輪１６０は、本体１１０の幅方向の両端付近において、レールＲの長さに沿う本体１１０の長さ方向の前後に２つずつ設けられている。各車輪１６０は、軸受を兼ねる動力装置１６１にその車軸１６２を軸支されて、本体１１０に取付けられている。

本体１１０の適宜の位置には制御部１７０が設けられている。これには限られないがこの実施形態では、制御部１７０は本体１１０の上の孔１１１の外側に設けられている。
制御部１７０はコンピュータを含んでいる。コンピュータの構成、機能自体は周知のものであるので詳しい説明は省略するが、制御部１７０が有するコンピュータは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インタフェイスを備えており、必要に応じて、ＨＤＤその他の大容量記憶媒体と、ＵＳＢメモリその他可搬の記録媒体を挿入するための接続端子とを備えている。また、インタフェイスには、キーボード、テンキー、ボタン、ダイヤル等の公知の入力装置が接続されており、入力装置から入力された情報は、インタフェイスを介してＣＰＵに入力されるようになっている。
また、インタフェイスは図示を省略の接続線によりカメラ１４０と接続されており、カメラ１４０が撮像することにより生成された土壌の表面の画像についてのデータは、インタフェイスを介してＣＰＵに送られるようになっている。
制御部１７０はまた、図示を省略の接続線により移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａと、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂに接続されており、移動機構１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａを制御することにより移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂの位置を適宜の位置に位置決めするとともに、移動ブロック１１１Ｂ、１１２Ｂを制御することにより、軸１１１Ｃ、１１２Ｃの高さと、レールＲに対する角度を適宜に位置決めするようになっている。制御部１７０は、また、動力装置１６１に接続されており、車輪１６０の回転を制御することにより、表土除去装置１００を進行させ、また後退させることができるようになっている。

次に、この実施形態における表土除去装置１００の動作、及び使用方法について説明する。
表土除去装置１００を用いるには、既に述べたように、まず板Ｂの配置を行い、そして板Ｂの上に一対のレールＲの配置を行う。
そして、一対のレールＲの上に左右それぞれ２つずつの車輪１６０を載せることで、レールＲの上に表土除去装置１００を載せる。この状態で、表土除去装置１００はレールＲの上を前後に走行可能となる。

次いで、水平刃１３０又は垂直刃としての軸１１２Ｃによる表土の削り取りが行なわれる。

まず、水平刃１３０を用いての土壌の表土の削り取りについて説明する。
制御部１７０から、軸１１１Ｃを下げろとの指示が、移動ブロック１１１Ｂに送られる。これにより、移動ブロック１１１Ｂは、水平刃１３０の下端が土壌に適宜の深さまで刺さるまで、軸１１１Ｃを下方に下げる。この指示は、例えば、入力装置からの入力により手動で行なわれても良いし、大容量記録媒体や、可搬の記録媒体に記録されていたデータにより自動的に行なわれても良い。
次いで、制御部１７０は、動力装置１６１に表土除去装置１００を前進又は後退させる方向で車輪１６０を回転させよとの指示を、移動ブロック１１１Ｂに軸１１１Ｃを回転させよとの指示を、移動機構１１１Ａに移動ブロック１１１Ｂを右又は左に移動させよとの指示を、いずれも適宜必要に応じて出す。これら指示は、３つ同時の場合もあるし、２つ同時の場合、或いは一つだけの場合もある。例えば、制御部１７０が、表土除去装置１００を前進させる方向で車輪１６０を回転させよとの指示を動力装置１６１に出した場合であって、水平刃１３０が前を向いている場合であれば、土壌の表土は前側に向けて削り取られていく。或いは、制御部１７０が、車輪１６０を止めよとの指示を動力装置１６１に出した場合であって、移動ブロック１１１Ｂに軸１１１Ｃを例えば右に向けよとの指示を出した後、移動機構１１１Ａに移動ブロック１１１Ｂを右に移動させよとの指示を出した場合、削り取られた表土は右側に寄せられることになる。これら制御部１７０の指示も、手動で行なわれても良いし、自動的に行なわれても良い。土壌が水田５００である場合には特に、土壌の表面が平らであり、また水平であることがある程度担保されているから、表土除去装置１００の移動も行いやすく、また、水平刃１３０の回転、水平移動も行いやすい。
削り取った表土を適宜の箇所にまとめるなどして、ある範囲の表土の除去が終了する。

次に、垂直刃としての軸１１２Ｃによる表土の削り取りについて説明する。軸１１２Ｃによる表土の削り取りは、主に、水田５００の表面にあるクラックを含む所定幅の部分の表土の削り取りということになる。
この場合、水平刃１３０での表土の削り取りの場合と同様に、軸１１２Ｃを手動で移動させることも可能である。ただし、操作者が目視でクラックを確認しながら入力装置を操作することはあまり現実的ではない。
したがって、この場合は、自動で軸１１２Ｃを制御するのが通常である。そのためには、大容量記録媒体か、可搬の記録媒体に、制御部１７０が自動で動力装置１６１、移動機構１１２Ａ、及び移動ブロック１１２Ｂに指示を出すためのデータを予め記録しておく必要がある。

そのデータは、この実施形態では、カメラ１４０が生成した土壌の表面の画像のデータに基いて、制御部１７０が自動的に生成する。カメラ１４０が撮像を行うとき、カメラ１４０は、上述したように、移動機構１１３Ａの機能による移動ブロック１１３Ｂの本体１１０の幅方向への移動により本体１１０の幅方向に移動し、車輪１６０の回転による表土除去装置１００の前後動により本体１１０の前後方向に移動する。これらの指示は、制御部１７０が、入力装置からの手動での入力に基づいて、或いは大容量記録媒体か、可搬の記録媒体に記録されていたデータに基いて出す。
上述したように、カメラ１４０が生成した土壌の表面の画像のデータは制御部１７０に送られる。制御部１７０はその画像のデータに、輪郭強調、輪郭抽出、色の二値化等の公知の画像処理を実行し、画像に基づいて、土壌の表面のうちの画像の撮像が行われた範囲のどこにクラックが存在するか、ということを示すデータを自動的に生成する。
なお、カメラ１４０が生成した土壌の表面の画像のデータから、土壌の表面のうちの画像の撮像が行われた範囲のどこにクラックが存在するか、ということを示すデータは必ずしも、制御部１７０が自動的に生成する必要はないし、更に言えば制御部１７０が生成する必要もない。例えば、制御部１７０を用いて、或いは制御部１７０外の所定のコンピュータを用いて、手動で、画像上に映っているクラックから、土壌の表面のうちの画像の撮像が行われた範囲のどこにクラックが存在するか、ということを示すデータを生成することも可能である。制御部１７０外のコンピュータでかかるデータを生成する場合には、可搬の記録媒体で、或いは無線で、カメラ１４０が生成した画像のデータをその制御部１７０外のコンピュータに受け渡す必要があることは当業者には当然理解されよう。
いずれにせよ、生成された土壌の表面のうちの画像の撮像が行われた範囲のどこにクラックが存在するか、ということを示すデータは、大容量記録媒体か、可搬の記録媒体に記録される。制御部１７０は、そのデータに基いて、動力装置１６１、移動機構１１２Ａ、及び移動ブロック１１２Ｂに指示を出すことで、クラックが存在する部分の表土を所定幅で自動的に、軸１１２Ｃに削り取らせる。軸１１２Ｃが削り取った表土は、受け箱１２０の中に貯められる。
画像が撮像された範囲の土壌の表土について以上のような処理を行なって、軸１１２Ｃによる表土の削り取りが終了する。クラックが存在する部分の表土の削り取りは、基本的に自動的に行われるので、例えば夜間に行うことも可能である。水平刃１３０による表土の削り取りも、それが自動的に行なわれる場合には夜間に行うことが可能である。夜間の作業を行うことで、除染を早期に終了させることが可能となる。

≪第２実施形態≫
第１実施形態では、表土除去装置１００は、水平刃１３０と、垂直刃に相当する軸１１２Ｃと、カメラ１４０とを備えていた。ただし、これらは必ずしも、一つの表土除去装置１００に設けられている必要はない。
たとえば、本体１１０に水平刃１３０のみ（もちろん、これを上下方向、本体の幅方向に移動させたり、或いはレールＲに対する向きを変更するために回転させるための機構は第１実施形態のまま必要である。）を設けることも可能であるし、本体に軸１１２Ｃのみ（もちろん、これを上下方向、本体の幅方向に移動させたり、或いはレールＲに対する向きを変更するために回転させるための機構は第１実施形態のまま必要である。）を設けることも可能である。
また、本体１１０にカメラ１４０のみ（もちろん、これを本体の幅方向に移動させるための機構は第１実施形態のまま必要である。）を設けることも必要である。この場合、その装置は、表土除去装置ではなく撮像装置になる。このような撮像装置を用いる場合には、撮像装置は、本体１１０に水平刃１３０と軸１１２Ｃを用いる表土除去装置１００か、或いは本体１１０に軸１１２Ｃを備える表土除去装置１００と組み合わせて用いられることになる。それらの場合において、水平刃１３０が土壌の表土を削り取る手法や、軸１１２Ｃが表土を削り取る手法は、第１実施形態の場合と変わらない。

１００ 表土除去装置
１１０ 本体
１１１Ａ 移動機構
１１２Ａ 移動機構
１１３Ａ 移動機構
１１１Ｂ 移動ブロック
１１２Ｂ 移動ブロック
１１３Ｂ 移動ブロック
１１１Ｃ 軸
１１２Ｃ 軸
１１３Ｃ 軸
１３０ 水平刃
１４０ カメラ
１６０ 車輪
１６１ 動力装置
１７０ 制御部

Claims (2)

1. レールの上を走行する表土除去装置を用いて、土壌の表土を削り取る表土除去方法であって、
   所定の間隔の一対の平行なレールを土壌に敷設する過程と、
   一対の前記レールの上を走行する一対の走行手段と、前記走行手段の上に設けられ、前記走行手段が一対の前記レールの上を走行するのに伴って、前記レールに沿って前後に移動するようになっている本体と、前記本体の下に設けられた、上下動可能であり、前記レールの方向に対してその向きを可変とされ、前記本体の幅方向に移動可能とされ、且つ垂直方向に長く下方向に移動してその下端を土壌の表土に挿入した状態で、一対の前記レールの間の前記土壌の表土を削り取ることができるようにされた垂直刃となっている削り取り手段と、前記削り取り手段の前記レールの方向に対する向きと、前記本体の幅方向における位置と、前記表土除去装置の前記レール上における位置とを制御する制御手段と、を備えた表土除去装置を、前記レールの上を走行させる過程と、
   前記削り取り手段を下方向に移動させ、その先端を土壌の表土に挿入した前記削り取り手段で、前記土壌の表土を削り取る過程と、
   一対の前記レールの間の土壌のうち、その表土の削り取りを行う予定の範囲である対象範囲について撮像を行うことで、前記対象範囲についての画像データを得る過程と、
   前記画像データから、前記対象範囲に存在するクラックの位置を特定する情報であるクラック情報を生成する過程と、
   を含んでおり、
   土壌の表土を削り取る前記過程では、前記クラック情報を用いて、前記制御手段が、前記表土除去装置の前記レール上における位置と、前記削り取り手段の前記レールの方向に対する向き、及び前記本体の幅方向における位置とを変更しつつ、前記削り取り手段がその下端で、前記クラックの部分を含む所定幅の表土の削り取りを行うようにする、
   表土除去方法。
2. 一対の前記レールを土壌に敷設する過程に先立って、前記レールが敷設されることが予定された部分の少なくとも一部に板を敷設する過程を含んでいる、
   請求項１記載の表土除去方法。

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