(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって軟弱地盤上を自力走行可能な乗り物と、前記エンジンより取り出される回転動力によって駆動される空気圧縮手段と、前記空気圧縮手段により圧縮された空気を前記軟弱地盤の土中に導管を介して注入する空気注入具とを備えている空気注入による湿地・干潟の活性装置において、
前記空気注入具が取付けられている前記導管は、支持部材を介して前記乗り物に取付けられ、しかも、前記空気注入具の空気吐出口から土中に注入された空気が上方に抜けて土が開削することを防止する開削防止板が前記支持部材の下部で前記空気吐出口の上部に設けられていることを特徴とする空気注入による湿地・干潟の活性装置。
【請求項２】
請求項１記載の空気注入による湿地・干潟の活性装置において、前記空気注入具は流線形に形成され、前記乗り物の進行方向に対して抵抗が小さくなっていることを特徴とする空気注入による湿地・干潟の活性装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、湿地・干潟等の軟弱地盤上を自力走行可能であり、軟弱地盤の土中に直接空気を注入して、土質を改善する空気注入による湿地・干潟の活性装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湿地・干潟等においては、背後圏の都市化の進展や自然環境の変化に伴う、流入水質の悪化が進んでいる。このため、湿地・干潟等においては環境負荷が自然浄化能力を上回っており、底質環境の悪化が深刻な状況である。
一方、湿地・干潟を再生し浄化能力を高めるためには、作業性の悪い軟弱地盤上において底質浄化対策を講じることが求められている。
従来、湿地・干潟等を走行するためには、板そりに片膝をつき、他方の足で軟泥を蹴って進む人力による潟スキーが用いられていた。更に、走行用のエンジンを有し、無限軌道車の駆動部分に浮力を持たせた乗り物や、接地面積の大きな多車輪を用いた乗り物、更には水上走行さえ可能な軟弱地盤走行用の乗り物が提案されていた。
このような装置として、例えば、実用新案登録第３０８４３５６号には、海苔適用船の前部両舷に羽根車を付けて、軟泥を掻くことにより前進、後退及び舵取りを行い、湿地・干潟等の軟弱地盤上を容易に移動することができ、更に、後部に干潟走行機の走行により作用する鋤状部材や回転式鋤等の耕作用鋤装置を取付けて、土を耕す干潟走行機が開示されている。干潟走行機で土を耕すことによって、土中に空気、即ち酸素を含ませるので、土中の好気性菌が活性化し、好気性菌が有機物の分解を行い、土質の改善を図ることができた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、干潟走行機の後部に配設した耕作用鋤装置により、土を耕すので、細かく耕すことができず、土中に効率よく酸素を送り込むことが困難であった。また、耕作用鋤装置は動力によって動かず、干潟走行機の走行によって作動するので、干潟走行機の速度や土の粘性によって、耕作の効率、即ち土中の活性化の度合いが変わっていた。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、軟弱地盤上を自力走行可能であり、地盤の土中に直接空気を注入して、土質を改善する空気注入による湿地・干潟の活性装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置は、エンジンによって軟弱地盤上を自力走行可能な乗り物と、前記エンジンより取り出される回転動力によって駆動される空気圧縮手段と、前記空気圧縮手段により圧縮された空気を前記軟弱地盤の土中に導管を介して注入する空気注入具とを備えている空気注入による湿地・干潟の活性装置において、
前記空気注入具が取付けられている前記導管は、支持部材を介して前記乗り物に取付けられ、しかも、前記空気注入具の空気吐出口から土中に注入された空気が上方に抜けて土が開削することを防止する開削防止板が前記支持部材の下部で前記空気吐出口の上部に設けられている。
また、第２の発明に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置は、第１の発明に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置において、前記空気注入具は流線形に形成され、前記乗り物の進行方向に対して抵抗が小さくなっている。
【０００５】
【０００６】
第１及び２の発明に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置においては、湿地・干潟等の軟弱地盤上をエンジンによって自力で走行し、地盤の土中に空気注入具によって空気、即ち酸素を注入することができるので、土中の好気性菌を活性化することにより、好気性菌が有機物の分解を行い、土質の改善を図ることができる。また、土中に直接空気を入れることによって、土を部分的に掘り起こしながら攪拌すると共に、土中に空気の抜け通路を形成するので、処理後の土も通気性が向上する。
軟弱地盤上を自力走行可能な乗り物としては、軟弱地盤上で十分な浮力を有する軽量かつ強固な本体に、土を掻いて進む等の推進装置を備えた乗り物が好適に使用される。
【０００７】
エンジンとは、ガソリン、軽油、重油等を燃料とする回転動力発生源をいう。空気圧縮手段とは、エンジンの回転力によって回転駆動され、必要な圧力の空気を発生させる手段をいうが、高速羽根によって必要な圧縮空気を得るもの（所謂、過給機やロータリーコンプレッサ）と、エンジンの回転力によって往復動するピストンを有し、吸い込んだ空気を直接圧縮して所定の圧縮空気を発生させるもの（所謂、往復動圧縮機）がある。
ここで、エンジンの排ガスを用いて排気タービンを回転し、その回転力によって圧縮機（過給機又はロータリコンプレッサ）を高速回転して、必要な圧縮空気を発生させる方法もあるが、排気ガスの量は消費する燃料に依存し、エンジンに負荷が少ない場合には、仮にエンジンが高速回転していても、排気ガスは少なく、結果として、常時十分な圧縮空気量を確保することが難しいという問題や、排気ガスを用いるために、過給機が排ガスによって加熱され発生する圧縮空気の温度が高くなり、土中の生物に悪影響を与える問題がある。
【０００８】
一方、本発明においては、エンジンの回転力によって空気圧縮手段を駆動しているので、仮にエンジンに乗り物を走行させるというような負荷がなくても、エンジンの回転を実質上弊害のない範囲で一定に保つことができ、これによって、発生する圧縮空気の量が安定し、土中に注入する空気の量を確保できる。
空気注入具としては、空気圧縮手段により圧縮された空気を土中に注入できればよい。空気注入具として、例えば、乗り物の後部に取付けられ、土中に一定深さその先端が差し込まれ、その先部から土中に圧縮空気を噴出するノズル（プラスチック、金属、ゴム製）があり、鋤状に形成したものを土中に一定深さ差し込み、その下端や後端位置から土中に圧縮空気を吹き込むものであってもよい。この場合、これらの空気注入具の空気吐出口は複数あって、乗り物の後部に隙間を設けて並べて配置される方がより好ましい。
また、本発明においては、乗り物を走行させるためのエンジンの回転動力に連結して、空気圧縮手段が駆動され、圧縮空気を発生させる他の動力源（例えば、別のエンジンやモータ）を使用していないので、全体として乗り物の軽量化及び小型化ができる。
【０００９】
【００１０】
そして、第２の発明に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置においては、空気注入具を土中に沈めて活性装置を走行させても、活性装置の走行に大きな支障がなく、更には、活性装置の走行により、相対的に軟弱な土が流速を有するので、この土の流れによって空気注入具の後部側の土に、ベンチュリー効果によって負圧が生じ、周囲から土が空気吐出口側に引き込まれ、積極的に土と空気との攪拌が行われる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置の平面図、側面図、図２は同活性装置のエンジンの回転動力伝達の説明図、図３（Ａ）は同活性装置の空気注入具の説明図、（Ｂ）は空気注入具の取付け部分の説明図、図４（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同活性装置の空気注入具の正面図、側面図、平面図、図５（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同活性装置の変形例に係る空気注入具の一部省略平面図、一部省略側面図である。
【００１２】
図１（Ａ）、（Ｂ）、図２、図３（Ａ）に示すように、本発明の一実施の形態に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置１０は、湿地・干潟等の軟弱地盤上を自力走行可能な乗り物の一例である角舟１１を有し、角舟１１の前側中央部の船底には、エンジンの一例であって耕運機の車輪を除去した１０馬力のディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１２が備えられ、エンジン１２の回転動力を伝える車軸１３が角舟１１の進行方向（図中の矢印方向）に対して実質的に直交するように角舟１１の船底に取付けられている。
更に、エンジン１２の出力軸１２ａには、第１のＶプーリー１２ｂと、第１のＶプーリー１２ｂに取付けられた第１のＶベルト１４と、第１のＶプーリー１２ｂと直径比が異なり対となる第２のＶプーリー１２ｃとから形成される増速型の動力伝達機構を介して、空気圧縮手段の一例である回転羽根式の圧縮機１５が連結されている。例えば、第１のＶプーリー１２ｂと第２のＶプーリー１２ｃの直径比が３倍であると、圧縮機１５の回転軸１４ａの回転数は、出力軸１２ｂの回転数の３倍となる。更に、圧縮機１５には先端部が二股になっているフレキシブルホース１６の基部が接続され、更に、フレキシブルホース１６のそれぞれの先端には角舟１１の後端部に所定の間隔で配置された導管１７が接続されている。
【００１３】
更に、導管１７の先端にはそれぞれ空気注入具１８が、流線形に形成され、角舟１１の進行方向に対して抵抗が小さくなるように取付けられている。空気注入具１８の後部（進行方向の反対側）には、空気吐出口１９を設けている。
また、エンジン１２には、エンジン１２の出力軸１２ａに設けられた第３のＶプーリー１９ａと、第３のＶプーリー１９ａに取付けられた第２のＶベルト１９ｂと、第３のＶプーリー１９ａと直径比が異なる対となる第４のＶプーリー１９ｄを介して減速機１９ｃが連結されている。減速機１９ｃによって減少した回転動力が、減速機１９ｃに設けた回転軸１９ｅ及び車軸１３にそれぞれ設けた歯車１９ｆ、１９ｇを介して、車軸１３に伝えられ、更に、車軸１３の先端、即ち進行方向に対して角舟１１の左右両側に取付けられた外車輪２０、２１を駆動させる。これらによって、走行手段が構成される。
【００１４】
角舟１１は、軟弱地盤に対して適切な接地圧（例えば、１１０ｋｇ／ｍ2 ）になるような底面積を有し、エンジン１２、圧縮機１５及び操縦するために乗り込む人等の全ての重量に対しても浮力を得られるように設計されている。角舟１１の船底の角部を小半径のアールとすることで、広い底面積が得られ、接地圧を小さくできると共に、角舟１１の旋回時の抵抗を軽減することができる。
また、角舟１１は、エンジン１２の出力を制御するスロットルレバー２２と、左右の外車輪２０、２１とエンジン１２との連結をそれぞれ結合又は解除する左右のクラッチ２３、２４と、エンジン１２に配設された減速機１９ｃのギア比を切替えるギア２５と、高速用又は低速用のギアを切替える切替スイッチ２６を備えている。
【００１５】
図３（Ａ）、（Ｂ）を参照しながら、空気注入具１８の角舟１１への取付けについて説明する。導管１７は、角舟１１の後部外側壁に固定される垂直部分と、フレキシブルホース１６と接続される水平部分とを有した折れ曲がり構造をしており、垂直部分の上部には回転軸３０を有する第１の支持部材３１と、支持部材３１の下側には圧着による摩擦により導管１７を保持する第２の支持部材３２とを備えている。更に、導管１７の垂直部分の第２の支持部材３２より下部は伸縮自在に形成され、空気注入具１８が土中に沈み込む深さ（例えば、ほぼ３０ｃｍ）を調節している。また、角舟１１の後部には、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２の取付け位置にそれぞれ対応し、第１の支持部材３１及び第２の支持部材３２を保持する第１の取付け部材３３、第２の取付け部材３４が設けられた導管取付け具３５が角舟１１後端の内側壁に万力３６により取付けられている。活性装置１０の走行中において、空気注入具１８に岩等の異物や岩盤等の硬い土が衝突する場合や、活性装置１０の速度が速くなり空気注入具１８に負荷がかかる場合には、第２の支持部材３２は、第２の取付け部材３４と離れるので、第１の支持部材３１の回転軸３０を中心として、空気注入具１８が跳ね上がってショックを回避することにより、空気注入具１８、導管１７の破損を防止することができる。
【００１６】
図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、空気注入具１８は、流線形かつ水平方向に長く形成されている。しかも、進行方向の反対側に空気を排出する空気吐出口１９が横方向に長く設けられている。空気注入具１８が流線形に形成されているので、角舟１１の進行方向に対して抵抗が小さくなって、活性装置１０の走行により、相対的に軟弱な土が流速を有し、土の流れによって空気注入具１８後部の空気吐出口１９近傍では、所謂ベルヌーイの定理によるベンチュリー効果によって負圧が生じる。これによって、空気吐出口１９から放出される圧縮空気は、土中にスムーズに送り込まれるので、周囲から土が空気吐出口１９側に引き込まれ、積極的に土と空気との攪拌が行われる。更に、空気吐出口１９が幅広に形成されているので、土中に広く空気を放出することができる。なお、土中に空気注入具１８を沈めて活性装置１０を走行させても、空気注入具１８が流線形なので抵抗が少なく、活性装置１０の走行に大きな支障がない。
【００１７】
また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、先端部が三股になっているフレキシブルホース３７のそれぞれの先端に、導管１７ａを接続し、各導管１７ａの先端に接続された空気注入具３８を用いることもできる。空気注入具３８は流線形かつ垂直方向に長く形成され、角舟１１の進行方向に対して抵抗が小さくなるように取付けられている。しかも、進行方向の反対側に空気を排出する空気吐出口３９がノズル状に設けられているので、空気を勢いよく注入することができる。また、空気注入具３８が取付けられた角舟１１の走行により、相対的に軟弱な土が流速を有し、土の流れによって空気注入具３８後部の空気吐出口３９近傍では、所謂ベルヌーイの定理によるベンチュリー効果によって負圧が生じる。これによって、空気吐出口３９から放出される圧縮空気は、土中にスムーズに送り込まれる。更に、空気吐出口３９から注入した空気が上方に抜け、土が開削するのを防止するために、開削防止板４０を導管１７ａの第２の支持部材３２下部に、実質的に軟弱地盤の上面と接するように設けている。
【００１８】
次に、本発明の一実施の形態に係る空気注入による湿地・干潟の活性方法について活性装置１０を用いて説明する。この活性方法は、圧縮機１５を搭載した角舟１１を湿地・干潟等の軟弱地盤上を自力走行させて、圧縮機１５で圧縮された空気を軟弱地盤の土中に注入して土質を改善する方法であって、角舟１１を駆動するエンジン１２が、例えば１３００ｒｐｍで回転し、その回転動力を、エンジン１２の出力軸１２ａに取付けられた第１のＶプーリー１２ｂ、第１のＶベルト１４、第１のＶプーリー１２ｂの直径の１／３に形成された第２のＶプーリー１２ｃ、圧縮機１５の回転軸１４ａを介して、回転羽根式の圧縮機１５に伝達している。この場合には、圧縮機１５は３９００ｒｐｍで回転する。圧縮機１５は、圧縮機１５外部の空気を取込み、これを圧縮して、圧縮機１５外部（フレキシブルホース１６）に放出する。放出される空気の圧力は、１〜３ｋｇ／ｃｍ2 、好ましくは１．５〜２．５ｋｇ／ｃｍ2 と高く、土中に空気を効率よく放出することができる。放出される空気量は、例えば、１時間当たり数百ｍ3 である。圧縮機１５により圧縮された空気は、フレキシブルホース１６、導管１７、空気注入具１８を通り、空気注入具１８の後部の空気吐出口１９から放出される。エンジン１２に無段変速機等の変速装置を介して、圧縮機１５を作用させると、エンジン１２の出力が低下、つまり、活性装置１０の走行速度が低下しても圧縮機１５の回転数は低下しない。
【００１９】
活性装置１０の操縦は、スロットルレバー２２、クラッチ２３、２４、ギア２５、及び切替スイッチ２６で行う。ギア２５の変速段数は、例えば前進３段、後退１段のものを使用している。更に、高速用及び低速用の２段階に切替可能な切替スイッチ２６により前進の変速段数を６段までにすることができる。
活性装置１０を前進させるには、左右のクラッチ２３、２４を繋ぎ、スロットルレバー２２によりエンジン１２の出力を上げ、左右の外車輪２０、２１を回転させる。また、左に旋回する場合には、左のクラッチ２３を切り左側の外車輪２０の回転を止め、右のクラッチ２４を繋ぎ右側の外車輪２１を回転させる。右に回転させる場合は、その逆の動作を行えばよい。後退する場合には、ギア２５を後退する位置に切替えることにより行う。また、ギア２５及び切替スイッチ２６を切替えることにより活性装置１０の速度を調整することができる。
【００２０】
図１（Ｂ）に示すように、外車輪２０、２１は複数枚（例えば６枚）の掻き羽根２７が取付けられている。泥詰まり防止及び推進力の増加のため、掻き羽根２７の先端部（外車輪２０、２１の円周側）は、それぞれの掻き羽根２７が土と接地する時に、地面と掻き羽根２７の先端部がほぼ平行となる角度を有し、効率よく土を掻くことができる。また、外車輪２０、２１は補強のために、外車輪２０、２１の外周の内側及び外側に輪２８が取付けられている。更に、輪２８は地盤の硬軟に応じて外車輪２０、２１の土中に沈み込む深さを調整して、掻き羽根２７に過度の抵抗がかかり、破損するのを防いでいる。外車輪２０、２１には泥土の飛沫防止のために泥除け２９が設けられ、乗組員に泥がかからないようにしている。
【００２１】
本発明は、前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記した実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明の空気注入による湿地・干潟の活性装置を構成する場合にも適用される。
例えば、前記実施の形態において、エンジンとして、ディーゼルエンジンを用いたが、ガソリンエンジンでもよい。ディーゼルエンジンの出力も１０馬力に限定されるものではないが、本実施の形態では圧縮機に３馬力の出力が使用されているので、回転羽根式の圧縮機を用いる場合には、圧縮機に使われる出力を差し引かなければならない。また、エンジンに無段変速機を介して圧縮機を備えてもよく、無段変速機により、エンジンの回転数に関わらず、圧縮機の効率を一定にすることができる。フレキシブルホースの分岐を２又は３としたが、４以上に分岐して、それに接続する導管及び空気注入具の数を増やしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１及び２記載の空気注入による湿地・干潟の活性装置においては、エンジンによって軟弱地盤上を自力走行可能な乗り物と、エンジンより取り出される回転動力によって駆動される空気圧縮手段とを備えているので、軟弱地盤上を走行しながら、例えば、空気圧縮手段により圧縮された空気を軟弱地盤の土中に直接注入することが可能となり、土中の好気性菌の活性化し、有機物の分解を行って、土の改善を図ることができる。
更に、軟弱地盤の土壌を耕す場合に比較して、効率的に酸素を土中に送り込むことができ、更には土中の組織の破壊を極力抑えながら、湿地・干潟の軟弱地盤の活性化を行うことができる。また、土中に直接空気を入れることによって、土を部分的に掘り起こしながら攪拌すると共に、土中に空気の抜け通路を形成するので、処理後の土も通気性が向上する。
また、空気圧縮手段は、軟弱地盤上を走行する乗り物のエンジンによって回転駆動されるので、常時安定した高速回転を得ることができ、例えば、エンジンの排ガスを利用した過給機等を用いる場合に比べて、所定圧以上で一定量以上の圧縮空気を確保できる。これによって、燃料の無駄を省くことができると共に、エンジンを兼用させているので、装置全体の軽量化を行うことが可能となる。
【００２３】
特に、請求項２記載の空気注入による湿地・干潟の活性装置においては、空気注入具は流線形に形成され、乗り物の進行方向に対して抵抗を小さくするので、空気注入具を土中に沈めて活性装置を走行させても、活性装置の走行に大きな支障がなく、更には、活性装置の走行により、相対的に軟弱な土が流速を有するので、この土の流れによって空気注入具の後部側の土に、ベンチュリー効果によって負圧が生じ、周囲から土が空気吐出口側に引き込まれ、積極的に土と空気との攪拌が行われる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の一実施の形態に係る空気注入による湿地・干潟の活性装置の平面図、側面図である。
【図２】同活性装置のエンジンの回転動力伝達の説明図である。
【図３】（Ａ）は同活性装置の空気注入具の説明図、（Ｂ）は空気注入具の取付け部分の説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ同活性装置の空気注入具の正面図、側面図、平面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同活性装置の変形例に係る空気注入具の一部省略平面図、一部省略側面図である。
【符号の説明】
１０：空気注入による湿地・干潟の活性装置、１１：角舟、１２：ディーゼルエンジン（エンジン）、１２ａ：出力軸、１２ｂ：第１のＶプーリー、１２ｃ：第２のＶプーリー、１３：車軸、１４：第１のＶベルト、１４ａ：回転軸、１５：圧縮機、１６：フレキシブルホース、１７、１７ａ：導管、１８：空気注入具、１９：空気吐出口、１９ａ：第３のＶプーリー、１９ｂ：第２のＶベルト、１９ｃ：減速機、１９ｄ：第４のＶプーリー、１９ｅ：回転軸、１９ｆ、１９ｇ：歯車、２０、２１：外車輪、２２：スロットルレバー、２３、２４：クラッチ、２５：ギア、２６：切替スイッチ、２７：掻き羽根、２８：輪、２９：泥除け、３０：回転軸、３１：第１の支持部材、３２：第２の支持部材、３３：第１の取付け部材、３４：第２の取付け部材、３５：導管取付け具、３６：万力、３７：フレキシブルホース、３８：空気注入具、３９：空気吐出口、４０：開削防止板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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