(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサーを有するハンマーで土壌が収容されたフレキシブルコンテナの外表面を打撃する打撃工程と、
前記打撃工程で前記ハンマーが前記フレキシブルコンテナの外表面に衝突したときに、前記加速度センサーから加速度波形データを取得するデータ取得工程と、
前記加速度波形データに基づいて前記フレキシブルコンテナ内の前記土壌の性状を推定する性状推定工程と、を備える土壌の性状推定方法。
【請求項２】
前記性状推定工程では、
前記フレキシブルコンテナ内の前記土壌の性状を示す所定の性状パラメータを前記加速度波形データに基づいて取得し、取得された前記性状パラメータを所定の閾値と大小比較して、前記土壌が所定の土壌処理装置による土壌処理に適する適正性状であるか適しない不適正性状であるかの判定を行う、請求項１に記載の性状推定方法。
【請求項３】
前記フレキシブルコンテナを破袋して前記フレキシブルコンテナ内の土壌が前記所定の土壌処理装置による土壌処理に適するか否かを判定する適性判定工程と、
前記性状推定工程で得られた前記性状パラメータと前記適性判定工程で得られた判定結果とに基づいて前記閾値を調整する閾値調整工程と、を更に備える請求項２に記載の性状推定方法。
【請求項４】
前記性状パラメータは、
前記加速度波形データからHertzの弾性接触論に基づいて導出される、前記フレキシブルコンテナの見かけの弾性係数である、請求項２又は３に記載の性状推定方法。
【請求項５】
複数のフレキシブルコンテナに収容された土壌を処理する土壌処理方法であって、
請求項２又は３に記載の性状推定方法により各前記フレキシブルコンテナに対する前記適正性状又は前記不適正性状の判定結果を付与する判定付与工程と、
前記適正性状と判定された前記フレキシブルコンテナを破袋して前記土壌を前記土壌処理装置に導入して処理を行う装置処理工程と、
前記不適正性状と判定された前記フレキシブルコンテナの前記土壌を前記土壌処理装置に導入する前に前処理する前処理工程と、を備えた土壌処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルコンテナに収容された土壌の性状推定方法及び土壌処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、土壌処理装置を用いて土壌の分級などの処理が行われている（例えば、特許文献１参照。）。この種の装置においては、処理対象の土壌に粘性土等が含まれると、例えばふるい部の目詰まりが発生するなど、装置に不具合が発生する場合がある。この問題の対策として、特許文献１では、選別装置のふるい壁に弛みをもたせた弾力板を設置して、ふるい壁への土の付着を抑制することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−２５４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような土壌処理装置自体の改良を必要としない他の対策として、土壌処理装置に導入する前に、土壌処理装置での処理に不適正な土壌（例えば粘性土等）を予め除去しておくことも考えられる。しかしながら、土壌がフレキシブルコンテナに収納された状態で準備される場合に、フレキシブルコンテナを破袋して確認することとすると作業性の低下を招く。すなわち、フレキシブルコンテナを破袋せずに内容物が不適正な土壌であることを知ることができれば、フレキシブルコンテナの状態で土壌処理装置に導入するものと導入しないものを選別することができ作業性を確保することができる。そこで、本発明は、フレキシブルコンテナに収納された状態の土壌の性状を簡易に推定できる性状推定方法、及びその土壌処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の土壌の性状推定方法は、加速度センサーを有するハンマーで土壌が収容されたフレキシブルコンテナの外表面を打撃する打撃工程と、打撃工程でハンマーがフレキシブルコンテナの外表面に衝突したときに、加速度センサーから加速度波形データを取得するデータ取得工程と、加速度波形データに基づいてフレキシブルコンテナ内の土壌の性状を推定する性状推定工程と、を備える。
【０００６】
ハンマーによるフレキシブルコンテナの打撃時に発生するハンマーの加速度波形は、フレキシブルコンテナに収容された土壌の性状に依存すると考えられる。従って、上記性状推定方法によれば、フレキシブルコンテナを破袋せずに土壌の性状を推定することができる。
【０００７】
また、性状推定工程では、フレキシブルコンテナ内の土壌の性状を示す所定の性状パラメータを加速度波形データに基づいて取得し、取得された性状パラメータを所定の閾値と大小比較して、土壌が所定の土壌処理装置による土壌処理に適する適正性状であるか適しない不適正性状であるかの判定を行うこととしてもよい。この構成によれば、フレキシブルコンテナ内の土壌が、所定の土壌処理装置による土壌処理に適するか否かといった情報を得ることができる。
【０００８】
また、本発明の土壌の性状推定方法は、フレキシブルコンテナを破袋してフレキシブルコンテナ内の土壌が所定の土壌処理装置による土壌処理に適するか否かを判定する適性判定工程と、性状推定工程で得られた性状パラメータと適性判定工程で得られた判定結果とに基づいて閾値を調整する閾値調整工程と、を更に備えてもよい。この構成によれば、閾値が調整されるので判定の精度が向上する。
【０００９】
また、性状パラメータは、加速度波形データからHertzの弾性接触論に基づいて導出される、フレキシブルコンテナの見かけの弾性係数であることとしてもよい。
【００１０】
本発明の土壌処理方法は、複数のフレキシブルコンテナに収容された土壌を処理する土壌処理方法であって、上記の性状推定方法により各フレキシブルコンテナに対する適正性状又は不適正性状の判定結果を付与する判定付与工程と、適正性状と判定されたフレキシブルコンテナを破袋して土壌を土壌処理装置に導入して処理を行う装置処理工程と、不適正性状と判定されたフレキシブルコンテナの土壌を土壌処理装置に導入する前に前処理する前処理工程と、を備える。
【００１１】
この土壌処理方法では、判定付与工程において、フレキシブルコンテナを破袋せずに適正性状であるか否かを知ることができるので、フレキシブルコンテナに収容された状態において、そのまま土壌処理装置に導入するものと導入の前に前処理をすべきものとを仕分けすることができ作業性を確保することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブルコンテナに収納された状態の土壌の性状を簡易に推定できる性状推定方法、及びその土壌処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る土壌処理方法を示す図である。
【図２】本発明者らによる実験の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る性状推定方法及び土壌処理方法の実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１に示される本実施形態の土壌処理方法は、例えば、放射能除染作業で発生した土壌Ｓの処理を対象とする。土壌Ｓはフレキシブルコンテナ１０に充填された状態で存在している。例えばロールスクリーン装置やトロンメル等の選別装置（土壌処理装置）３０によって、土壌Ｓに含まれる草木等の不要物が選別除去される（装置処理工程）。不要物が選別除去された土壌Ｓは、土壌貯蔵施設４５に長期間保存される。
【００１６】
本実施形態の土壌処理方法では、複数のフレキシブルコンテナ１０に収容された各々の土壌が、選別装置３０による選別処理に適している性状（以下、「適正性状」）か、適していない性状（以下、「不適正性状」）かの判定結果をフレキシブルコンテナ１０ごとに付与する判定付与工程が実行される。なお、「土壌Ｓが選別装置３０による選別処理に適している」とは、土壌Ｓが選別装置３０で処理される場合に、その土壌Ｓの性状に起因して選別装置３０に不具合を発生させる可能性が低いことを意味する。選別装置３０の不具合の例としては、選別装置３０のスクリーン部に発生する目詰まりやコンベア部に発生する搬送不良等が挙げられる。例えば、土壌Ｓが砂質土である場合には、選別装置３０のスクリーン部の目詰まりや搬送不良が比較的発生し難く、土壌Ｓは当該選別装置３０による選別処理に適している性状であると言える。また、土壌Ｓが粘性土である場合には、選別装置３０のスクリーン部の目詰まりや搬送不良が比較的発生し易く、土壌Ｓは当該選別処理に適していない性状であると言える。
【００１７】
判定付与工程により適正性状と判定されたフレキシブルコンテナ１０と、不適正性状と判定されたフレキシブルコンテナ１０とが仕分けされる。そして、適正性状と判定されたフレキシブルコンテナ１０は破袋され、その中の土壌Ｓが選別装置３０に導入され選別処理が行われる（装置処理工程）。一方、判定付与工程により不適正性状と判定されたフレキシブルコンテナ１０は破袋され、その中の土壌Ｓは前処理工程４０に送られ、乾燥処理や改良剤添加などの前処理が施される（前処理工程）。上記前処理によって砂質土に改質された後、土壌Ｓは選別装置３０に導入される。土壌Ｓが収容されたフレキシブルコンテナ１０が多数存在する場合、各々のフレキシブルコンテナ１０に対して連続的に「適正性状」又は「不適正性状」の判定をし、選別装置３０による土壌Ｓの選別処理を連続的に実行することができる。
【００１８】
上記の判定付与工程において、フレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓの性状を推定する性状推定方法について更に詳細に説明する。本実施形態の性状推定方法は、図１に示される判定装置２０を用いて実行され、次に説明する打撃工程と、データ取得工程と、性状推定工程と、を備えている。判定装置２０は、ハンマー１と、コンピュータ１３と、を備えている。
【００１９】
（打撃工程）
図１に示されるように、打撃工程では、判定装置２０のハンマー１で、土壌Ｓが収容されたフレキシブルコンテナ１０の外表面を打撃する。ハンマー１は、球形をなす打撃部３と、打撃部３に設けられた加速度センサー５と、打撃部に取付けられたハンドル７とを備えている。使用時には、ユーザがハンドル７を把持して打撃部３をフレキシブルコンテナ１０の外表面に打ち付ける。打撃部３とフレキシブルコンテナ１０との衝突の衝撃によって発生する打撃部３の加速度が、加速度センサー５で検知される。加速度センサー５では、上記加速度に対応する加速度データ信号が生成される。
【００２０】
ここでは、ハンマー１による打撃の前に、フレキシブルコンテナ１０を所定時間静置して発生した上澄み液を除去する処理を加えてもよい。また、フレキシブルコンテナ１０にバイブレータ等で所定時間振動を与え発生した上澄み液を除去する処理を加えてもよい。このように土壌に含まれる過剰の水分を除去することにより、結果のバラツキを抑えることができる。また、フレキシブルコンテナ１０に振動を与えると内部の土壌Ｓが均質化されるので、結果のバラツキが抑えられる。また、フレキシブルコンテナ１０を吊り下げた状態で打撃するようにしてもよい。また、フレキシブルコンテナ１０を所定の治具等で拘束した状態で打撃するようにしてもよい。また、フレキシブルコンテナ１０の外表面の所定領域内をハンマー１で複数回打撃して複数のデータ処理を行うことで結果のバラツキを抑えるようにしてもよい。また、結果のバラツキを抑えるために、土壌Ｓが密実に存在するフレキシブルコンテナ１０の下部を打撃するようにしてもよい。また、ハンマー１を棒の先端に取り付けて、ユーザが離れた位置からフレキシブルコンテナ１０を打撃できるようにしてもよい。また、ロボット等を使用して遠隔操作で打撃を実行してもよい。
【００２１】
（データ取得工程）
加速度センサー５で生成された加速度データ信号は、増幅、ノイズ除去、A/D変換等の処理を施された後、コンピュータ１３に入力される。コンピュータ１３では、入力された加速度データに基づき加速度の経時的変化としての加速度波形データが取得される。
【００２２】
（性状推定工程）
コンピュータ１３は、所定のコンピュータプログラムに従って動作することで、入力された加速度波形データに基づいて以下のような処理を実行する。まず、コンピュータ１３は、Hertzの弾性接触論に基づく演算を実行する。この演算では、コンピュータ１３に入力された前述の加速度波形データに基づいて、打撃対象物（土壌Ｓが充填された状態のフレキシブルコンテナ１０）の見かけ上の弾性係数が算出される。
【００２３】
なお、対象物を打撃した際のハンマーの加速度波形データからHertzの弾性接触論に基づいて当該対象物の弾性係数を導出する原理は、例えば、特開2004-150946号公報に記載されている通りである。上記公報に記載の方法は、コンクリート材料といった弾性係数が比較的高いものを対象としているが、本実施形態では、土壌Ｓが充填されたフレキシブルコンテナ１０といった比較的柔らかいものを対象としている。従って、本実施形態においては、上記公報に記載の原理によって見かけ上では弾性係数が算出されるが、ここで算出された弾性係数は、土壌Ｓが充填されたフレキシブルコンテナ１０の実際の弾性係数を正確に示すものではなく、土壌Ｓの弾性係数を示すものでもない。
【００２４】
しかしながら、本発明者らは、上記方法で導出される見かけ上の弾性係数が、フレキシブルコンテナ１０内に収容された土壌Ｓの性状に依存することに着目した。すなわち、土壌Ｓが砂質土である場合には上記弾性係数が大きくなる傾向にあり、土壌Ｓが粘性土である場合には上記弾性係数が小さくなる傾向にある。そこで、本実施形態においては、土壌Ｓが充填されたフレキシブルコンテナ１０を対象として上記のようにHertzの弾性接触論に基づいて得られた弾性係数を「見かけの弾性係数」と呼ぶこととし、フレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓの性状を示す性状パラメータとして用いる。
【００２５】
続いて、コンピュータ１３は、算出された上記の見かけの弾性係数を、所定の閾値と大小比較する。そして、見かけの弾性係数が閾値よりも大きい場合にはフレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓが砂質土であると考えられるので、当該フレキシブルコンテナ１０には「適正性状」の判定結果が付与される。また、見かけの弾性係数が閾値よりも小さい場合にはフレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓが粘性土であると考えられるので、当該フレキシブルコンテナ１０には「不適正性状」の判定結果が付与される。なお、見かけの弾性係数と閾値とがちょうど一致した場合に、適正性状又は不適正性状の何れの判定結果を付与するようにしてもよい。付与された判定結果は、打撃の直後に、例えばコンピュータ１３のディスプレイ画面に表示される。上記閾値は、ユーザによりコンピュータ１３に予め入力設定されており、性状推定工程において、破袋した土壌Ｓに対する閾値調整工程（詳細は後述）によってその精度を向上することができる。
【００２６】
ユーザは、コンピュータ１３のディスプレイ画面を参照して、適正性状（砂質土）と判定されたフレキシブルコンテナ１０と不適正性状（粘性土）と判定されたフレキシブルコンテナ１０とを仕分けることができる。前述の通り、適正性状（砂質土）と判定されたフレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓは、そのまま選別装置３０に導入され、不適正性状（粘性土）と判定されたフレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓは、前処理工程４０を得て適正に改質された後、選別装置３０に導入されることになる。
【００２７】
ここで、粘性土が選別装置３０に導入されることによる不具合を効率よく回避するためには、上記閾値を適切な値に適宜調整する必要がある。そこで、本実施形態の性状推定方法では、例えば性状推定工程の後、フレキシブルコンテナ１０を破袋したときに、例えば目視判定等によって内部の土壌Ｓが砂質土であるか粘性土であるかを判定する（適性判定工程）。そして、性状推定工程で得られた見かけの弾性係数と、目視判定等による判定結果等に基づいて、閾値が調整される（閾値調整工程）。
【００２８】
具体的には、フレキシブルコンテナ１０の仕分けにおける上記の性状推定工程と適正判定工程とが所定の回数繰り返されることで、砂質土と粘性土との境界となるべき閾値を導出することができる。導出された閾値が、現在コンピュータ１３に設定されている閾値と異なってきた場合には、設定された閾値を更新することができる。更新される閾値は、例えば、ユーザによりコンピュータ１３に更新入力される。このように、過去の判定結果がフィードバックされて閾値が調整されるので判定の精度が向上する。なお、上記適正判定工程では、目視判定に限られず、例えば、土壌Ｓの貫入試験、含水比試験、密度試験等の手法によって土壌Ｓが砂質土であるか粘性土であるかを判定してもよい。
【００２９】
続いて、上述した性状推定方法及び土壌処理方法による作用効果について説明する。ハンマー１によるフレキシブルコンテナ１０の打撃時に発生するハンマー１の加速度は、当該フレキシブルコンテナ１０に収容された土壌Ｓの性状に依存すると考えられる。従って、上記性状推定方法によれば、フレキシブルコンテナ１０を破袋せずに土壌Ｓの性状を推定することができ、選別装置３０による選別処理に適する砂質土であるか適しない粘性土であるかといった情報を得ることができる。また、上記のような見かけの弾性係数を算出する演算は、コンピュータ１３によって高速に実行可能であるので、選別処理の現場で簡易に迅速に仕分けを実行することができる。
【００３０】
また、この土壌処理方法では、フレキシブルコンテナ１０に収容された状態において、選別装置３０に導入する土壌Ｓと前処理をすべき土壌Ｓとを仕分けすることができ、作業性を確保することができる。すなわち、フレキシブルコンテナ１０に充填された状態の土壌は比較的ハンドリング性が良く、このようなハンドリング性が良い状態のままで仕分けが可能であるので作業性が良い。特に、選別処理の対象の土壌Ｓが放射性である場合には、フレキシブルコンテナ１０を開く機会を可能な限り少なくすることが望まれるので、フレキシブルコンテナ１０を破袋せずに土壌Ｓの性状を推定できることがより有用である。上記の仕分けにより、土壌Ｓの性状に起因する不具合発生で選別装置３０の稼働率が低下することを回避することができ、また、すべての土壌Ｓに前処理を施したりする必要がない。
【００３１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。
各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。
【００３２】
例えば、実施形態では、土壌Ｓの性状を示す性状パラメータとしてフレキシブルコンテナ１０の見かけの弾性係数を用いているが、本発明はこれには限定されない。すなわち、加速度波形データから、打撃時におけるハンマー１とフレキシブルコンテナ１０との接触時間を取得し、当該接触時間を性状パラメータとして採用してもよい。また、加速度波形データから、打撃時においてフレキシブルコンテナ１０に吸収される吸収エネルギーを取得し、当該吸収エネルギーを性状パラメータとして採用してもよい。また、土壌Ｓの性状を性状パラメータ等に数値化することも必須ではなく、例えば、加速度波形データをコンピュータ１３のディスプレイ画面上に表示し、加速度波形をユーザが目視判定することで、土壌Ｓの性状を判定してもよい。また、実施形態では、土壌処理装置がロースクリーン装置やトロンメル等の選別装置である場合を一例として示しているが、本発明はこれには限定されず、土壌処理装置が放射能濃度に基づく分別装置、分級装置、ベルトコンベア等の運搬装置、撹拌装置等であっても適用可能である。
【００３３】
また、フレキシブルコンテナ１０を適正性状と不適正性状と仕分けする際に、上述した性状推定方法を一次スクリーニングとし、更に他の手法による二次スクリーニングを実行してもよい。また、土壌Ｓの含水率も選別装置への適性に影響するので、フレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓの含水率を推定し、上述のハンマー打撃による判定結果に加えて更に含水率を仕分けの判断基準として利用してもよい。この場合、フレキシブルコンテナ１０の体積と重量とを測定し、当該体積と重量とに基づいてフレキシブルコンテナ１０内の土壌Ｓの含水率を推定してもよい。また、この場合、光学測量や写真撮像等によりフレキシブルコンテナ１０の体積を測定してもよい。
【００３４】
続いて、本発明者らが行った実験について説明する。土壌Ｓが収容されたフレキシブルコンテナを５５個準備し、判定装置２０のハンマー１を用いて各々のフレキシブルコンテナの外表面下部を打撃し、コンピュータ１３で見かけの弾性係数を算出した。その一方で、各々のフレキシブルコンテナの内部の土壌が砂質土であるか粘性土であるかを目視で判定した。図２は、実験結果を示すヒストグラムであり、横軸をフレキシブルコンテナの見かけの弾性係数とし縦軸を頻度（フレキシブルコンテナの個数）とする。また、図２においては、その凡例に示されるように、目視判定により砂質土と判定されたものを白い棒グラフで、粘性土と判定されたものを黒い棒グラフで示した。図２には、分析不能であった３個のフレキシブルコンテナのデータを除いて５２個分のデータを示している。
【００３５】
図２に示されるように、ヒストグラム上で、粘性土が収容されたフレキシブルコンテナと砂質土が収容されたフレキシブルコンテナとの間に、明確な境界が現れた。すなわち、粘性土が収容されたフレキシブルコンテナのうち最大のものは見かけの弾性係数１．８１ＭＰａを示し、砂質土が収容されたフレキシブルコンテナのうち最小のものは見かけの弾性係数２．３６ＭＰａを示した。従って、見かけの弾性係数１．８１〜２．３６ＭＰａの範囲内に閾値（例えば、閾値＝２．０ＭＰａ）を設定すれば、フレキシブルコンテナの見かけの弾性係数によって砂質土と粘性土との仕分けが可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００３６】
１…ハンマー、５…加速度センサー、１０…フレキシブルコンテナ、３０…選別装置（土壌処理装置）、Ｓ…土壌。
【図１】
0006343242.tif 000002
【図２】
0006343242.tif 000003