TWI397372B - Soil improvement apparatus, and its use of the nozzle, and the soil improvement method using the soil improving apparatus - Google Patents

Description

土壤改良器具、及其所使用的噴嘴、以及使用該土壤改良器具的土壤改良方法

本發明係關於一種土壤改良器具。進一步詳細來說，其係關於一種可以改良種植庭園樹木、街道路樹等樹木之土壤的通氣性、通水性之土壤改良器具。

位於庭園樹木、街道路樹等樹木根源的土壤係由於被踩踏變硬、或是根據樹木生長之根部成長等，經年累月使土壤的通氣性、通水性惡化。土壤的通氣性、通水性惡化係由於會造成對植物根部之氧氣或水分的供給不足，對於樹木的生長也會有不良影響。

為了解除該狀態，考慮挖掘位於樹木根源的土壤。然而，使用土鏟等前端尖銳硬質的器具，一邊插入土壤一邊進行挖掘的情況，會造成器具與植物的根部接觸而對根部造成傷害，又在街道路樹的土壤改良作業時，破壞配置在其根源之氣體、電力、上下水道等各種配管等的土壤埋設物之可能性為高。

現在，使用如專利文獻1所記載之空氣式土砂處理裝置，具體而言具備：在前端部具有噴射噴嘴，使噴射噴嘴側端部插入地中之地中插入管、從該地中插入管的前端被支撐在隔著期許間隔之位置的外周面，並向外在前端側展開之錐形狀的斗笠體、與將壓縮空氣供給至前述地中插入管的空氣供給手段之空氣式土砂處理裝置，在將地中插入管插入地中之後，藉由利用高壓從噴射噴嘴噴出壓縮空氣，並挖鬆被插入地中之管部周圍的土砂，甚至樹木根部的間隙都不會造成傷害，可以進行根莖掘取調查或是根據土壤改良之樹勢回復工程等土砂處理。

根據使用該空氣式土砂處理裝置之土壤改良處理，

(1)藉由在土壤挖掘孔穴，將其部份的土壤導出地表，使每一單位面積的土壤密度降低

(2)可以在打穿土壤的孔穴填充土壤改良材料，藉此可以長期間持續土壤改良的效果

(3)藉由使噴出的壓縮空氣與土壤接觸，增加挖掘部土壤表面的間隙，提高吸水性‧通氣性

(4)由於作業中的壓縮空氣浸透到土壤中，對土壤中的根部達到易於氧氣提供等的效果，但是在使用該文獻記載之空氣式土砂處理裝置的作業時，由於必須經常持續輸送7～8氣壓的壓縮空氣，又使成為必要之壓縮空氣總量在結束時變多，而必須使用例如重量為1噸左右的大型空氣壓縮機，在庭園樹木、街道路樹等樹木的整理中，缺乏作業性，空氣壓縮機的搬運也不容易。又因為土的排出能力為高，朝作業員之土壤彈回情況也嚴重，使作業難以進行，在作業後也有全身上下都被土弄髒的問題。

又該空氣式土砂處理裝置係使噴嘴的外徑為一定，又由於其徑為直徑30mm程度之粗，從以高密度交錯大小根的根源附近、或是被用於街道路樹等之根源保護板的間隙之噴嘴的插入為困難的。再者，由於包含軟管的整個裝置重量為大，噴出的空氣量為3.5～4.0m³ /分鐘(3500～4000 l/分鐘)之多，與噴嘴外徑的尺寸相輔相成，從其操作的困難度看來也有傷害粗根的可能性。粗根的傷害係從該部份開始腐朽的情況為多，其結果為由於對樹木本身造成損傷，因此在土壤改良作業中特別被要求注意。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2006-22547號公報

[專利文獻2]日本特開昭62-138103號公報

本發明之目的係為提供一種也適用於庭園樹木、街道路樹等樹木的整理，可以達到改良土壤的通氣性、通水性之土壤改良器具。

關於本發明之目的，其係在與壓縮空氣供給裝置連接的管件前端部具有具備壓縮空氣的噴氣口之噴嘴，從噴氣口噴出壓縮空氣而將土壤挖掘為孔狀之土壤改良器具，藉由使用以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出，並位於與朝向挖掘方向之略呈直線狀的管件大約同一直線上之噴嘴的土壤改良器具加以達成。在此噴嘴係較佳者為以可裝拆的狀態被使用。

在關於本發明之土壤改良器具中，由於使用是(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出的噴嘴，使於與朝向挖掘方向之略呈直線狀的管件大約同一直線上者，在被插入土壤之比噴嘴更上部之管件側面中，與土壤之間易於形成因應噴嘴最大外徑與管件外徑之差的空隙，其結果為確保在土壤中被噴出之壓縮空氣的排氣通路，進而達到明顯改善土壤改良作業效率之優異效果。又，藉由將噴嘴端部成為錐形狀，可以避開植物根部或是障礙物促進土壤改良作業。

再者，在使用該土壤改良器具的情況，由於可以在瞬間使用25氣壓程度的高壓力，而使被使用之壓縮空氣總量在結果上變少，與習知以來所使用之空氣式土砂處理裝置等相比，所使用的空氣壓縮機(壓縮空氣供給裝置)可以藉由小型者加以對應。因此，在庭園樹木或街道路樹的整理等中，也可以有效運用。又由於使空氣排出時間縮得夠短，達到土壤的彈回為少，作業性也提升的效果。一方面，即使是噴嘴的最大外徑，由於可以使用比習知所使用之土壤改良器具更細者，可以從金屬製且移動困難之根源保護板的間隙插入土壤改良器具的噴嘴促進作業性。

又由於有樹木的根源附近為根粗且數目多，另一方面距離根源越遠根細且數目少的傾向，在穿入根源附近之位於管件前端部的噴嘴，因為根部成為障礙而使粗的噴嘴無法穿入而必須是細的，一方面由於距離根源越遠細根越多，有可以將噴嘴變粗之作業上的要求，藉由使用可裝拆的噴嘴，不用更換管件整體，可以從樹木的根源附近到其周邊，因應根部密度適當變更噴嘴大小，又達到預備的機材也可以小型化之效果。

如此一來，藉由使用關於本發明之土壤改良器具在土中供給壓縮空氣，與習知相比勞動力明顯減少，又以提高作業性的狀態，可以提高土壤中的氧氣濃度，使植物的生長、生產力提升而使品質變好，又可以防止在排水不良的土地中之植物的根部腐爛，可以達成深耕的任務。

關於本發明之土壤改良器具，其特徵為：在與壓縮空氣供給裝置連接的管件前端部具有具備壓縮空氣的噴氣口之噴嘴，是以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使該噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出，並使噴嘴位於與朝向挖掘方向之略呈直線狀的管件大約同一直線上。

在本發明中所謂噴嘴，其係意指為了固定像是氣體或液體之流體的流動方向所使用之中空管狀的機械零件。一般而言，噴嘴係為了控制流動物質的流量、流速、方向、壓力之流體的具備特性而被廣泛使用。

就噴嘴而言，係使用具備壓縮空氣的噴嘴口，並是以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使其外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出者。噴氣口雖然可以設置在噴嘴的前端側或是側面側之任一方，但是在挖掘土壤時較佳者為設置在噴嘴的前端側。在此，所謂噴氣口係為將壓縮空氣強制性排出的洞孔，其開口面積為最小處。藉由使用該噴嘴，並使噴嘴位於與朝向土壤的挖掘方向之略呈直線狀的管件大約同一直線上，在被插入土壤之比噴嘴更上部的管件側面由於與土壤之間易於形成因應噴嘴最大外徑與管件外徑之差的空隙，確保在土壤中被噴出之壓縮空氣的排氣通路，進而達到明顯改善土壤改良作業效率之優異效果。

因此，在不使用該噴嘴的情況，或者外周部的最大外徑與管件外徑相同的情況，由於在被插入土壤之管件側面與土壤之間不會形成空隙，難以確保在土壤中從噴嘴的噴氣口所噴出的壓縮空氣之到地表的排氣通路，使土壤的排出效率降低。在此，使其鼓出的比例係使用(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上，較佳者為10以上者。在此，噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積係表示藉由使噴嘴鼓出可進行挖掘之土壤的剖面積，所謂從管件外徑所算出的面積係為包含中空部之管件剖面積，例如在圓柱狀的管件中係構成為以管件外徑為直徑的圓面積。又以噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積係例如第3～5圖所示之樣態的噴嘴時，與其最大外徑部中的噴嘴剖面積不同。

又在專利文獻2中，記載將壓縮空氣從給氣管供給到使前端側成為箭頭狀之前尖形狀的噴嘴部所設置的空氣噴氣體，在噴嘴部將壓縮空氣從向上開口的噴氣孔朝上方噴出之土壤改良作業部，在第1圖中係揭示外周部的最大外徑比給氣管或是空氣噴氣體的外徑更大之噴嘴部。然而，由於噴嘴部並沒有如本發明位於與朝向土壤的挖掘方向之直到地表略呈直線狀的管件大約同一直線上，在被插入土壤之比噴嘴更上部的管件側面，與土壤之間形成因應管件最大外徑與管件外徑之差的空隙之技術性思想係該其中完全沒有提及。因此無法完全達成確保在土壤中噴出之壓縮空氣的排氣通路，進而明顯改善土壤改良作業效率之本發明完成的優異效果。

又就噴嘴而言，其係以至少一方的端部具有錐形狀者為佳，更佳者為使用與管件連接的噴嘴端部具有錐形狀者。藉由將噴嘴端部成為具有錐形狀者，可以避開植物根或是障礙物促進土壤改良作業。因此，與管件連接之噴嘴端部的錐部角度係以尖銳為佳，尤佳者係成為60°以下。又在兩端部具有錐形狀的情況，換言之構成錐部的側面之部份圓錐面的頂角以120°以下為佳，較佳者為90°以下。藉此，藉由根據噴嘴前端部與噴嘴鼓出部所推開的根在此等通過後回到原來的位置，易於緩和在噴嘴拔出時造成障礙的狀況。一方面，由於當噴嘴前端部之錐部角度過於尖銳時會使挖掘力降低，以60°以上為佳。

針對本發明之實施形態，一邊參照圖面一邊說明。

第1圖係為本發明之基本樣態的立體圖，在與壓縮空氣供給裝置(未圖示)之管件1的前端部設置具備壓縮空氣的噴氣口2，並以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出的噴嘴3。在該樣態中，噴氣口雖然是位於噴嘴最前端部，但是在噴嘴最小內徑存在於噴嘴內部的情況下，在噴嘴前端方向顯示最小內徑的部位係成為噴嘴噴氣口。形成為比該管件外徑更大的鼓出部份係為中實或是中空亦可，此係不限定於本樣態。在本樣態中噴嘴剖面可以是圓形、橢圓形或多角形的柱狀體或是筒狀體，較佳者為使用三角形以上的柱狀體。就該柱狀體而言，也可以將市售的螺帽與管件前端的外周部嵌合使用。

在第2圖所示之樣態中，噴嘴兩端為具有表示銳角的錐形狀。換言之，鼓出部份係形成為從噴嘴3的前端部依序使直徑變大後再依序使直徑變小之在長度方向成為山型形狀。

在第3圖所示之樣態中，對於第2圖所示之樣態的山型形狀鼓出部份，在其長度方向刻設1條或是複數條溝4。藉由形成這樣的溝，可以進一步減低在對土壤之噴嘴插入時的阻抗。

又在第4圖所示之樣態中，在噴嘴前端部份形成柱狀體5、5’、5”、5’’’作為鼓出部份，柱狀體的前端係比噴嘴噴氣口2更朝前延伸突出。若是根據該樣態，與第1～3圖的樣態相比，可以提升挖掘力。如此一來，柱狀體係以挖鬆要挖掘的土壤等為目的而設置者，其數目係沒有特別限定。在此柱狀體係為了切斷被擠進柱狀體間的根，較佳者為使用其前端部如第4圖所示之尖的樣態者。

在第5圖所示之樣態中，將第4圖所示之樣態的柱狀體5、5’、5”、5’’’成為嵌入環構件的形狀。環構件若是嵌合柱狀體的話，其形狀係沒有特別限定，除了圓形者，也可以使用多角形者。藉由在柱狀體嵌合環構件，可以期許更進一步挖掘力的提升。又與環構件存在另外說明，藉由將柱狀體前端部成為如第5圖所示的樣態，可以使土壤集中在噴出口附近。

針對噴嘴形狀，雖然沒有限定於此等實施形態者，但較佳者為從對土壤的插入難易度看來，使用具有如第4圖所示的形狀之噴嘴者。

就壓縮空氣供給裝置而言，可以直接使用空氣壓縮機等，一般而言是從5氣壓程度的一般壓力到30氣壓程度的高壓力，作為供給(壓縮)空氣之裝置加以販售者。其中，在種植庭園樹木、街道路樹等樹木的土壤、或栽培蔬菜、水果之室內等，較佳者係從作業性的觀點看來，可以使用能夠以10～25氣壓程度的高壓力進行150～80L/分鐘之壓縮空氣的供給之例如20kg左右的輕量壓縮空氣供給裝置。

與壓縮空氣供給裝置連接的管件，若是約略呈筆直形狀(直線狀)者，其材質沒有特別限定，可以使用能夠承受來自內側的高壓，而且能夠承受來自外側之摩擦或衝擊之具有強度的材質者。又其長度或外徑雖然可以根據成為改良對象之土壤狀態而適當設定，可以使用例如90～160cm長度、6～10mm程度的外徑者。

在該管件前端部具備壓縮空氣的噴氣口之噴嘴係安裝在與略呈直線狀的管件大約同一直線上。在管件之噴嘴安裝雖然也可以利用熔接等以不能裝拆的狀態加以進行，但較佳者為可自由裝拆的方法，利用例如螺栓旋入式等方法加以進行。藉由可以拆下噴嘴，不必更換管件整體，可以從樹木之根源附近到其周圍，因應根部密度適當變更噴嘴大小，又預備的機材也可以小型化。

管件與壓縮空氣供給裝置之連接係使用例如在軟管等管狀體介在較佳者為浮球閥等控制壓縮空氣的排出之栓塞者加以進行。

在噴嘴後方的管件係可以設置抑制在壓縮空氣噴射時飛散的土壤飛散，被噴出的土壤飛散防止用遮蓋。就該遮蓋而言，朝噴嘴方向展開之斗笠狀者、或是朝向管件前端部具有突緣部之碗狀者，較佳者係可以使用碗狀者。針對任一形狀都可以防止朝上部之土砂飛散，但是藉由使用碗狀的土壤飛散防止用遮蓋，可以將在斗笠狀者朝橫方向飛散的土砂集中在插入噴嘴之穴孔周圍。

使用由以上構成形成的土壤改良器具之土壤改良作業，其係藉由將噴嘴插入土壤之後，使用壓縮空氣供給裝置噴射壓縮空氣，重覆挖鬆噴嘴前端部之噴氣口附近的土壤之動作加以進行。此時，從噴氣口排出的空氣係通過管件側面而朝地上被排出，與此同時被挖鬆的土壤一部份也朝地表被吹上來，減低地中之土壤密度。

[實施例]

其次，針對實施例說明本發明。

實施例1

使用將第1圖所示之樣態的噴嘴(噴嘴的噴氣口：2.35mm、管件外徑：6.35mm、噴嘴最大外徑：11.5mm、(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口剖面積=16.65)設定成與略呈直線狀的管件大約同一直線上之土壤改良器具，並使用日立工機公司製造的空氣壓縮機EC1443H，噴出壓力25～10氣壓的壓縮空氣進行土壤改良作業，直到地下90cm進行挖掘。在作業隔天進行對樹木的吸水時，與作業前相比確定明顯改善排水情形。

實施例2

使用將第3圖所示之樣態的噴嘴(噴嘴的噴氣口：2.50mm、管件外徑：9.0mm、噴嘴最大外徑：15.0mm、(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口剖面積=23.04)設定成與略呈直線狀的管件大約同一直線上之土壤改良器具，與實施例1相同進行土壤改良作業，直到地下50cm進行挖掘。在作業隔天進行對樹木的吸水時，與作業前相比確定明顯改善排水情形。

實施例3

使用將第3圖所示之樣態的噴嘴(噴嘴的噴氣口：2.50mm、管件外徑：9.0mm、噴嘴最大外徑：20.0mm、(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口剖面積=51.04)設定成與略呈直線狀的管件大約同一直線上之土壤改良器具，與實施例1相同進行土壤改良作業，直到地下50cm進行挖掘。在作業隔天進行對樹木的吸水時，與作業前相比確定明顯改善排水情形。

實施例4

使用將第4圖所示之樣態的噴嘴(噴嘴的噴氣口：2.50mm、管件外徑：9.53mm、噴嘴最大外徑：15.0mm、(將噴嘴最大外徑為直徑算出的圓面積-從管件外徑算出的面積)/噴嘴噴氣口剖面積=21.47)設定成與略呈直線狀的管件大約同一直線上之土壤改良器具，與實施例1相同進行土壤改良作業，直到地下150cm進行挖掘。在作業隔天進行對樹木的吸水時，與作業前相比確定明顯改善排水情形。

參考例

使用第1、3及4圖所示之樣態的噴嘴，從根源保護板的間隙進行樹木的土壤改良作業，在5個月後確認樹木的形勢(樹勢)時，與作業前相比確定樹勢明顯變好。此係表示藉由使用關於本發明之土壤改良器具，可以有效進行土壤改良。

[產業上的可利用性]

關於本發明之土壤改良器具係作為除了庭園樹木、街道路樹等樹木，在栽培蔬菜或是水果的溫室、室內、栽種皿之中、田地中的土壟等使植物的根可以延伸的地方所使用的土壤改良器具，可以廣泛使用。

1．．．管件

2．．．噴氣口

3．．．噴嘴

4．．．溝

5、5’、5”、5’’’．．．柱狀體

6．．．環構件

第1圖係為顯示關於本發明之具有以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出的噴嘴之土壤改良器具的噴嘴一樣態的立體圖。

第2圖係為顯示關於本發明之具有以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出的噴嘴之土壤改良器具的噴嘴其他樣態的立體圖。

第3圖係為在第2圖所示之樣態中，顯示進一步在長度方向刻設溝部者的立體圖。

第4圖係為顯示關於本發明之具有以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出的噴嘴之土壤改良器具的噴嘴另一樣態的立體圖。

第5圖係為在第4圖所示之樣態中，顯示進一步嵌合圓形環構件者的立體圖。

第6圖係為顯示沒有噴嘴之土壤改良器具的前端部份的立體圖。

1．．．管件

2．．．噴氣口

3．．．噴嘴

4．．．溝

Claims (10)

1. 一種土壤改良器具，係在與壓縮空氣供給裝置連接的管件前端部具有具備壓縮空氣的噴氣口之噴嘴，從噴氣口噴出壓縮空氣而將土壤挖掘為孔狀之土壤改良器具，其特徵為：使用以(噴嘴最大外徑為直徑所算出的圓面積-從管件外徑所算出的面積)/噴嘴噴氣口面積成為5以上的方式，使噴嘴外周部的最大外徑比管件外徑更為鼓出，並位於與朝向挖掘方向之略呈直線狀的管件大約同一直線上之噴嘴。
2. 如申請專利範圍第1項之土壤改良器具，其中，噴嘴單端部或是兩端部係具有錐形狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項之土壤改良器具，其中，噴嘴剖面為圓形、橢圓形或是多角形的柱狀體或筒狀體。
4. 如申請專利範圍第2項之土壤改良器具，其中，噴嘴為在長度方向刻設溝部者。
5. 如申請專利範圍第1或2項之土壤改良器具，其中，噴嘴係在前端部配置柱狀物，並使柱狀物的前端比噴氣口更朝前延伸突出。
6. 如申請專利範圍第5項之土壤改良器具，其中，進一步在柱狀物的前端嵌合圓環。
7. 如申請專利範圍第1項之土壤改良器具，其中，噴嘴可從管件本體自由裝拆。
8. 如申請專利範圍第1項之土壤改良器具，其中，將碗型的噴出土壤飛散防止用遮蓋安裝在管件上。
9. 一種噴嘴，其係被用於如申請專利範圍第1至8項中任一項之土壤改良器具。
10. 一種土壤改良方法，其特徵為：使用如申請專利範圍第1至8項中任一項之土壤改良器具，並使用壓縮空氣供給裝置噴射10～25氣壓的壓縮空氣進行土壤改良。